鄭建軍

摘要：近年來(lái)，城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，我國(guó)的各類工程建設(shè)數(shù)量也在不斷增加。近年來(lái)，在進(jìn)行工程測(cè)量時(shí)，測(cè)量準(zhǔn)確度明顯提升，運(yùn)用范圍不斷擴(kuò)大，因此可以及時(shí)、快捷地找到空間位置。特別是激光雷達(dá)技術(shù)的出現(xiàn)，通過(guò)運(yùn)用GPS定位系統(tǒng)找到準(zhǔn)確的空間位置，且不容易被外部因素影響。與傳統(tǒng)的測(cè)量方式相比，例如攝影測(cè)量和工程測(cè)量，它的優(yōu)點(diǎn)更突出，它的運(yùn)用對(duì)我國(guó)工程測(cè)量行業(yè)有著重要意義，能進(jìn)一步促進(jìn)此行業(yè)的快速發(fā)展。本文就工程測(cè)繪中激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用展開(kāi)探討。

關(guān)鍵詞：激光雷達(dá);測(cè)繪技術(shù);工程測(cè)繪

引言

由于激光雷達(dá)通過(guò)發(fā)射和反饋回的激光信號(hào)，可以很好地運(yùn)用到工程測(cè)繪中來(lái)，同時(shí)這種測(cè)繪方式測(cè)量更準(zhǔn)確、高效，可以滿足日益提高的工程測(cè)繪要求，因此激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)得到了行業(yè)內(nèi)的關(guān)注和認(rèn)可，所以相關(guān)從業(yè)人員要深入了解激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)本質(zhì)，并熟悉其在工程測(cè)繪方面的應(yīng)用，這樣才能不斷優(yōu)化這種測(cè)繪技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用，使得激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)更好地應(yīng)用到工程測(cè)繪中。

1激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的工作原理

我國(guó)目前的激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)主要分為地面激光測(cè)繪和機(jī)載激光測(cè)繪，對(duì)于機(jī)載激光測(cè)繪來(lái)說(shuō)，主要是將測(cè)繪設(shè)備安裝在工作飛機(jī)上，能夠有效地測(cè)繪出地面物體的準(zhǔn)確位置，建立精準(zhǔn)的三維空間，提高測(cè)繪工作效率。其原理主要是通過(guò)傳感器設(shè)備發(fā)送激光束，激光束從空中直射到物體上并反射回來(lái)，被光束接收器收回，并將收回的激光束轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，根據(jù)激光束發(fā)出與收回的兩次時(shí)間，計(jì)算出它們之間的距離。同時(shí)激光雷達(dá)測(cè)繪設(shè)備中還具有定位功能，能夠?qū)λ鶞y(cè)量的地面物體進(jìn)行坐標(biāo)定位，也能夠準(zhǔn)確地測(cè)量出地面移動(dòng)物體的移動(dòng)速度。

2激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

（1）激光雷達(dá)測(cè)繪具有較高的精準(zhǔn)度。在我國(guó)目前的眾多測(cè)繪技術(shù)來(lái)說(shuō)，激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)是當(dāng)前較為先進(jìn)的技術(shù)，具有較強(qiáng)的精準(zhǔn)度優(yōu)勢(shì)，與其他測(cè)繪技術(shù)對(duì)比，激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)所測(cè)量出來(lái)的結(jié)果誤差最小，同時(shí)，激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)還具有測(cè)繪范圍大的特點(diǎn)，對(duì)工程測(cè)繪工作的提升有著重要的作用。（2）激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的時(shí)效性。由于在建筑工程的施工階段，外界環(huán)境因素的影響經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致測(cè)繪目標(biāo)發(fā)生變化，導(dǎo)致對(duì)測(cè)繪的結(jié)果把握不準(zhǔn)確，從而影響工程的有效進(jìn)行，采用激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)，能夠有效避免這一問(wèn)題的出現(xiàn)，它具有較高的時(shí)效性，能夠準(zhǔn)確地把控測(cè)量結(jié)果，確保建筑工程的順利進(jìn)行。（3）激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)具有更多的測(cè)量功能。在工程測(cè)繪中，激光雷達(dá)測(cè)繪是利用電磁波完成測(cè)繪工作的，與以往的測(cè)繪技術(shù)相比，具有更全面的測(cè)量功能，由于電磁波具有穿透的能力，對(duì)一些空間的測(cè)量或者物體體積較大的目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，能夠獲取更多更準(zhǔn)確地測(cè)量信息，為建筑工程獲取更多的參考信息。

3工程測(cè)繪中對(duì)激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用策略

3.1基礎(chǔ)測(cè)繪

在基礎(chǔ)測(cè)繪過(guò)程中，首先需要將被測(cè)對(duì)象的數(shù)字信息切割和反映出來(lái)，以此為前提形成最初的測(cè)繪圖紙。在該過(guò)程中最關(guān)鍵的工作是數(shù)字測(cè)量和數(shù)字?jǐn)z影，并且這些工作具有復(fù)雜性和系統(tǒng)性。為了確保測(cè)繪數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，需要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)測(cè)繪線路進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)能夠提高地面三維坐標(biāo)的準(zhǔn)確性，可以滿足高精準(zhǔn)度影像微分改正要求，無(wú)需數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量就能夠獲取數(shù)字正射影像，不僅使復(fù)雜的測(cè)繪環(huán)境變得簡(jiǎn)單化，而且能夠使工作成本降低。除此之外，激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)使用高精準(zhǔn)度的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)，能夠?qū)⒕€塔、房屋道路、水箱等物體的所有三維信息都直接反映出來(lái)，而這些信息都是基礎(chǔ)測(cè)繪所需要的。

3.2精密工程測(cè)繪

在水文測(cè)量、沉降測(cè)量、文物考古對(duì)精密度要求較高的工程測(cè)繪中，都會(huì)涉及測(cè)繪目標(biāo)數(shù)據(jù)的采集，并且需要確定三維坐標(biāo)或是建立三維模型。激光雷達(dá)技術(shù)的使用，能夠有效解決這一系列問(wèn)題。激光雷達(dá)技術(shù)能夠運(yùn)用數(shù)碼照相技術(shù)獲取紋理數(shù)據(jù)，通過(guò)與建筑模型的疊加，創(chuàng)建三維模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)實(shí)體的規(guī)劃分析和決策、以及變形測(cè)量等動(dòng)作。比如，在鐵路設(shè)計(jì)工程中，通過(guò)激光雷達(dá)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)地面狀況的分析和模擬，為鐵路線路的設(shè)計(jì)和實(shí)際施工提供了依據(jù)。另外，在電力工程線路設(shè)計(jì)中，亦可使用激光雷達(dá)技術(shù)對(duì)了解整體線路狀況。激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)還可以在精密工程中得到應(yīng)用，其中比較常見(jiàn)的就是對(duì)測(cè)量目標(biāo)進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)三維坐標(biāo)和模型。另外，在精密工程的測(cè)量工程中應(yīng)用激光雷達(dá)技術(shù)還可以對(duì)實(shí)際的景觀建筑進(jìn)行規(guī)劃，不斷完善物體的保護(hù)以及規(guī)劃決策工作。

3.3礦山測(cè)繪

城市的可持續(xù)發(fā)展會(huì)受到礦產(chǎn)資源及產(chǎn)業(yè)的管理影響，但是礦山環(huán)境不斷惡化，對(duì)礦山建設(shè)造成了極大的阻礙。因此，礦山數(shù)字建設(shè)工作顯得尤為重要。應(yīng)用激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)，能對(duì)礦山內(nèi)部的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，在BentleyPointools的應(yīng)用下，構(gòu)建三維數(shù)字模型，明確礦山的實(shí)際現(xiàn)狀，對(duì)地面與礦山的模型進(jìn)行提取。應(yīng)用GIS技術(shù)對(duì)礦山區(qū)域的破壞程度進(jìn)行分析，在重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行布點(diǎn)，對(duì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)警。

3.4進(jìn)行數(shù)字高程建模

這些年，建筑工程中比較常用的建模方法是數(shù)字高程建模，它能夠科學(xué)、合理地進(jìn)行建筑工程的具體操作。施工單位可以利用數(shù)字高程建模對(duì)整個(gè)建筑工程的實(shí)際施工進(jìn)行監(jiān)管，全面把握施工過(guò)程中的土方量和地形通視狀況等各種因素，然后研究這些因素。在建筑工程測(cè)繪工作過(guò)程中，可以運(yùn)用激光雷達(dá)測(cè)繪方法，利用激光點(diǎn)快速得到此區(qū)域的數(shù)據(jù)，同時(shí)構(gòu)建三維坐標(biāo)。經(jīng)過(guò)研究得到的數(shù)據(jù)，能夠建立滿足實(shí)際施工條件的數(shù)字高程模型，因此它讓高程建模的效率有了提升，而且提高了數(shù)字高程建模的精準(zhǔn)度。

3.5電力輸送與管道線路的測(cè)繪

由于地理因素的復(fù)雜性，許多電力傳輸和線路的分布具有一定的復(fù)雜性，通過(guò)測(cè)繪工作的有效進(jìn)行，采用激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)，對(duì)地理環(huán)境的有效測(cè)量，實(shí)現(xiàn)電力輸送和管道線路區(qū)域的準(zhǔn)確測(cè)量。采用空中雷達(dá)策略系統(tǒng)，利用直升機(jī)策略能夠降低成本，并且也能夠提高測(cè)繪數(shù)據(jù)的可靠性。同時(shí)還可以利用定位系統(tǒng)和傳感器，對(duì)電力管道線路的檢查，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的電力傳輸系統(tǒng)維護(hù)工作，提升了電力測(cè)繪的工作效率。

3.6激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字城市建設(shè)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，如今城市化建設(shè)的重點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)向數(shù)字城市，故在實(shí)際操作時(shí)，得到準(zhǔn)確的空間信息十分重要。這是因?yàn)閿?shù)字城市平臺(tái)和框架的構(gòu)建不能沒(méi)有它的數(shù)據(jù)支持，然而從前的測(cè)繪技術(shù)得到的信息已經(jīng)不能達(dá)到數(shù)字城市構(gòu)建的高標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)要求。在這樣的背景下，為了確定數(shù)字城市建立不能缺少的空間信息，還有保證數(shù)字正射影像的分辨率提升和準(zhǔn)確率不出現(xiàn)問(wèn)題，可以運(yùn)用激光雷達(dá)中的垂技術(shù)。在建立數(shù)字城市時(shí)，建立的虛擬化管理系統(tǒng)平臺(tái)一定要包含整個(gè)城市，且城市三維模型是前提條件，只有此模型的數(shù)據(jù)真實(shí)可靠、能夠進(jìn)行測(cè)量工作，才能真正地再現(xiàn)城市。但是從前的測(cè)繪方法無(wú)法避免外界環(huán)境的影響，從而無(wú)法準(zhǔn)確地掌握空間信息。激光雷達(dá)測(cè)繪方法可以利用激光整體地把握整個(gè)建筑物，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是工作效率有保證、準(zhǔn)確度能夠提高。為了完成建立城市三維模型的目標(biāo)，可以把激光雷達(dá)測(cè)繪方法和其他的一些軟件結(jié)合使用，使相關(guān)的云數(shù)據(jù)形成模型的映射。

結(jié)語(yǔ)

與傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)相比，激光雷達(dá)具有特殊性，能夠更加迅速的獲取高精度、全要素、高密度的空間信息，所以在應(yīng)用上具有較強(qiáng)的先進(jìn)性。隨著工程技術(shù)的進(jìn)步和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)要求的提高，激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)勢(shì)必可以成為獲取三維空間信息的主要方法。隨著激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，地面激光雷達(dá)、機(jī)載激光雷達(dá)等的應(yīng)用會(huì)更加普及和廣泛，成本會(huì)逐漸降低，操作會(huì)更簡(jiǎn)便，能夠在一定程度上推動(dòng)工程測(cè)繪行業(yè)的技術(shù)發(fā)展。

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