郭新國

（山東省地質測繪院，山東 濟南 250012）

近年來，在進行工程測量時，測量準確度明顯提升，運用范圍不斷擴大，因此可以及時、快捷地找到空間位置。特別是激光雷達技術的出現，通過運用GPS 定位系統(tǒng)找到準確的空間位置，且不容易被外部因素影響。與傳統(tǒng)的測量方式相比，例如攝影測量和工程測量，它的優(yōu)點更突出，它的運用對我國工程測量行業(yè)有著重要意義，能進一步促進此行業(yè)的快速發(fā)展。

1 激光雷達測繪技術簡介

激光雷達，即通過光頻波段雷達對目標發(fā)送探測系統(tǒng)，之后對比已經得到的數據信息和發(fā)射的電磁信號，然后可以完全掌握目標的一些數據信息。這幾年，科學技術的進步推動了我國在激光雷達技術方面的優(yōu)化，同時創(chuàng)造了很多先進的激光雷達測量裝備，例如激光雷達測距機。簡單的激光雷達模式是它的條件，在此基礎上利用激光測量技術，全面掌握測量目標的有關信息數據和它的實際位置，繼而形成比較全面的激光雷達測量系統(tǒng)。激光發(fā)射器、信息接收器等都是激光雷達測量裝備的基本構成部分。但是，因為現在有大量的激光雷達測繪系統(tǒng)，類型不同，效果也不盡相同，所以為了使激光雷達的精準度有保障，在進行測量工作時，需要以實際情況為前提，準確地選擇不同類型的激光雷達?，F在，各行各業(yè)都可以運用激光雷達，同時，通過激光雷達，人們可以以獲得信息的具體情況為基礎，選擇合適的激光雷達的使用辦法。微波雷達、紅外線電視等一些先進的科學技術開始在激光雷達測量技術中用到，因為在實際測量中，這些技術的運用能夠讓測繪工作更加精準，工作效率更高。

2 激光雷達測繪技術的具體工作

現在激光雷達測繪技術一般有三種。

2.1 空間掃描技術

空間掃描技術包括掃描、非掃描體制兩種形式。不管是在社會中還是在軍事上，得到三維位置的方法一般都是激光掃描技術，它經過掃描目標然后進行相關的數據收集。該技術在城市規(guī)劃和環(huán)境監(jiān)管的有效應用，如在防震減災方面的監(jiān)管和交通通訊的暢通方面的作用，不僅推進了我國的城市化建設和產業(yè)經濟的進一步發(fā)展，而且真正為人們帶來了更便利的生活。

2.2 激光發(fā)射技術

激光發(fā)射技術通過一些發(fā)射光脈沖擊到物體之后反彈回來，例如半導體激光器，分析得到的信息就可以確定目標運動狀態(tài)、距離角度和追蹤目標。如今，該技術多運用于低空直升機、水下探測等，優(yōu)點是速度快、功能性強、距離長，可以接收大量的相關數據。例如：水下的機載激光雷達，它能夠水下目標成像，這樣很容易進行水下檢查地形，收集海岸侵蝕的數據。

2.3 靈敏度極高的信息接收技術

信息接收技術是由光學探測器和回波理電路構成的。通常，從掃描儀和激光器等得到的信息，需要匯總、放大檢測等操作，只有目標的三維圖像數據是不夠的，還需要修改圖像性的非線性掃描，包括回波信號幅度，這需要結合集合電路以及計算機進行相關工作，這些都可以通過靈敏度極高的信息接收技術來實現。

3 激光雷達測繪技術在工程測繪中的應用

3.1 基礎工程測繪

在基礎測繪工作進行過程中，需要運用數字正射影像和數字線畫地圖等的激光雷達測量技術。無疑，數字正射影像一定伴隨著精準度有保證的三維技術。例如通過地形的信息數據得到數字正射影像。數字攝影測量的步驟很繁瑣，所以在測量工作中，有關設計和技術方面的標準很高，為了讓影像盡快成像，不僅需要有很強的專業(yè)能力的測量工作人員，還需要先進的、精準度高的設備進行工作。因此，測量時不需要其他的攝影測量技術，這樣不但減少投入的成本，而且還可以進行大規(guī)模生產。

3.2 精密工程測繪

很多需要嚴格要求的工程測繪都有關于目標信息數據收集方面的工作，比如水文、沉降和文物考古等方面，同時要定位三維坐標或者搭建三位構圖模型。想要高效地處理這些問題，就需要合理運用激光雷達技術。它可以通過數碼照相的方式得到紋理信息數據，結合建筑構圖模型，建立三位構圖模型，真正做到細致的分析和測量等工作。比如鐵路設計工作，需要利用激光雷達技術擬建和研究地面的情況，這也是線路設計和具體工作的前提。除此之外，也可以利用激光雷達技術把握所有線路的具體情況，以此保證整個電力工程的線路設計。在精密的工作中也能夠運用激光雷達測繪技術，主要是收集測量目標，做好三維坐標的定位和構建模型。除此之外，對精密的測繪工作也可以使用激光雷達技術，能夠具體規(guī)劃現實的景觀建筑，這樣就可以推進保護物體的工作和繼續(xù)完善決策工作。

3.3 進行數字高程建模

這些年，建筑工程中比較常用的建模方法是數字高程建模，它能夠科學、合理地進行建筑工程的具體操作。施工單位可以利用數字高程建模對整個建筑工程的實際施工進行監(jiān)管，全面把握施工過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。在建筑工程測繪工作過程中，可以運用激光雷達測繪方法，利用激光點快速得到此區(qū)域的數據，同時構建三維坐標。經過研究得到的數據，能夠建立滿足實際施工條件的數字高程模型，因此它讓高程建模的效率有了提升，而且提高了數字高程建模的精準度。

3.4 電力系統(tǒng)工程測繪

在電力系統(tǒng)工程測繪工作過程中，大多運用激光雷達測量線路。直升機的激光雷達系統(tǒng)在測量時可以跟著電力線路的方向，和其他測量方法相比，它的優(yōu)勢更明顯，不僅運用靈活，而且可以以具體要求為標準，控制直升機的飛行速度和高度。這樣不但可以減少投入的測量成本，而且可以提高測量數據的準確度和工作效率。想要測量工作不僅可以提高精準度和工作效率，而且可以完成檢查電路的工作和繪制線路圖的工作，就需要把錄像設備等方法與激光雷達測量技術相結合。

3.5 礦山工程測繪

這幾年，因為人們的環(huán)境保護意識不斷增強，逐漸意識到建設數字化礦山的重要性，對該技術的應用有助于推進礦山工程的可持續(xù)發(fā)展的理念。現如今，我國經濟社會的發(fā)展越來越快，隨之而來的就是不斷增加的礦山資源的需求量，所以不僅消耗量有所提高，其速度也在不斷加快，這就對礦山周圍的生態(tài)環(huán)境造成嚴重的影響。運用激光雷達測繪方法可以有效改變這種情況，建設數字化礦山。運用該技術可以快速得到相關信息數據，并以此為前提進行深入分析研究，構建礦山模型，研究遭到嚴重破壞的礦山，把探險位置當作測繪的重點，不斷地改善現有的生態(tài)系統(tǒng)，降低災害發(fā)生率。

3.6 激光雷達測繪技術應用于數字城市建設

隨著科學技術的進步和發(fā)展，如今城市化建設的重點已經轉向數字城市，故在實際操作時，得到準確的空間信息十分重要。這是因為數字城市平臺和框架的構建不能沒有它的數據支持，然而從前的測繪技術得到的信息已經不能達到數字城市構建的高標準和嚴要求。在這樣的背景下，為了確定數字城市建立不能缺少的空間信息，還有保證數字正射影像的分辨率提升和準確率不出現問題，可以運用激光雷達中的垂技術。

在建立數字城市時，建立的虛擬化管理系統(tǒng)平臺一定要包含整個城市，且城市三維模型是前提條件，只有此模型的數據真實可靠、能夠進行測量工作，才能真正地再現城市。但是從前的測繪方法無法避免外界環(huán)境的影響，從而無法準確地掌握空間信息。激光雷達測繪方法可以利用激光整體地把握整個建筑物，這樣做的優(yōu)點是工作效率有保證、準確度能夠提高。為了完成建立城市三維模型的目標，可以把激光雷達測繪方法和其他的一些軟件結合使用，使相關的云數據形成模型的映射。

4 激光雷達測繪技術應用實踐

在工程測繪過程中，激光雷達測繪方法由于能同時滿足準確度和經濟效益，能夠滿足測繪工作的高要求，其運用的范圍不斷擴大。文章從工程建筑方面著手，深入研究了此技術的實際運用情況，從而全面把握此技術的整體情況。

4.1 機載激光雷達系統(tǒng)的作用距離量測

由于測量對象是工程建筑，直升機的激光雷達測量工作需要滿足的條件是能見度為5000m 左右，之后進行測繪目標成像。確定的可以成像的最遠目標距離下的激光雷達系統(tǒng)測量的成像距離如表1 所示。在表1 中，可以發(fā)現測繪系統(tǒng)在能見度10000m 的條件下，它的作用距離是2890m，比指標要求高2700m，能夠適用于該工程的測量，滿足有關的規(guī)范。

表1 機載激光雷達系統(tǒng)量測距離和結果

4.2 掃描均勻性量測

在工程建筑中，需要進行三維地形掃描成像，而直升機上的激光雷達測繪技術需要運用掃面系統(tǒng)進行此項工作。在實際操作中，目標測量角度的精準度跟掃描的均勻與否沒有關系，可是嚴重影響地形輪廓的精準度。在直升機上的激光雷達測繪系統(tǒng)中，需要激光雷達成像原理為前提運用它的掃描成像技術，經過測量，可以得到一些位置距離信息數據，然后通過圖像處理的方式深入研究這些位置距離信息，構成此工程的三維構圖。在操作過程中，需要了解激光成像跟位置距離采樣點的均勻與否有直接的關系。從實際情況來看，想要精準度極高的三維構圖，需要稠密的采樣點，增加采樣點信息的使用率。因此，在工程建筑測繪過程中，只有采樣點的位置的科學性和均勻性能夠得到保障，才能提升光束掃描的均勻程度。在工程建筑測量之前，運用型號為BST-Ⅲ的設備測量激光雷達的光束是否均勻，可以切實提升激光掃描成像的均勻程度。如果想要確定光斑的均勻程度，可以利用激光雷達系統(tǒng)，它的激光發(fā)射至超過5m 的符合要求的反射板上，利用BST-Ⅲ掃描儀性能檢測儀對得到的光斑進行成像操作。檢查之后，結果是直升機上的激光雷達系統(tǒng)的掃描技術達到了工程測繪的要求。為了提高工作效率，需要把這樣的系統(tǒng)配置在地面模擬成像的裝備上，它可以掃描工程建筑之后成像，獲取此工程的空間位置，并以圖像的形式展現出來。

5 結束語

總之，激光雷達測繪方法運用范圍廣，例如水利工程測繪和公路工程測繪。深入研究此技術后，發(fā)現它不僅可以處理測繪工作中遇到的問題，同時提高了工作效率。現階段，我國運用此技術時間尚短，對該技術的研究還有很大的發(fā)展空間，需要在今后的工作中不斷優(yōu)化與改進，促進測繪工作不斷發(fā)展和進步。