工程測繪中激光雷達(dá)測繪技術(shù)研究

文/楊永強(qiáng)、孫亞廷 中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心山東總隊(duì) 山東濟(jì)南 250100

楊永強(qiáng)、孫亞廷 山東建材勘察測繪研究院有限公司 山東濟(jì)南 250100

激光雷達(dá)測繪技術(shù)是一種新型的測繪技術(shù)，在工程測繪工作中有效應(yīng)用激光雷達(dá)技術(shù)，可以提高工程測繪的效率以及工程測繪結(jié)果的準(zhǔn)確度。基于此，目前激光雷達(dá)測繪技術(shù)在我國各種類型的工程測繪中得到了越來越多的應(yīng)用，加強(qiáng)對激光雷達(dá)測繪技術(shù)的研究，充分發(fā)揮激光雷達(dá)測繪技術(shù)在工程測繪中的優(yōu)勢作用，是提高工程測繪工作水平的有效途徑。

1、激光雷達(dá)測繪技術(shù)

激光雷達(dá)測繪技術(shù)指的是，借助光頻波段雷達(dá)向工程測繪目標(biāo)發(fā)射激探測光信號，再接收測繪目標(biāo)回饋的信號，將其轉(zhuǎn)化為信息數(shù)據(jù)，并與發(fā)射的激光信號進(jìn)行比較，從而了解測繪目標(biāo)的數(shù)據(jù)信息。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，激光雷達(dá)測繪技術(shù)也在日益改進(jìn)、成熟、完善，諸多新型激光雷達(dá)測繪設(shè)備不斷涌現(xiàn)，為實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)測繪技術(shù)在工程測繪中的有效應(yīng)用提供了良好的支持。一般來說，激光雷達(dá)測繪設(shè)備多是由伺服控制系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、信息接收器以及激光發(fā)射器等組成。目前市場上存在諸多激光雷達(dá)測繪設(shè)備，激光雷達(dá)測繪設(shè)備的類型不同，其效果也有一定的差異。目前，激光雷達(dá)測距儀是工程測繪中應(yīng)用比較廣泛的一種激光雷達(dá)測繪設(shè)備，其以激光測量技術(shù)為依托，可以獲得測量目標(biāo)的方位及其他信息數(shù)據(jù)。實(shí)際應(yīng)用激光雷達(dá)測繪設(shè)備的時候，應(yīng)根據(jù)工程測繪的實(shí)際需求，合理選擇激光雷達(dá)測繪設(shè)備的類型，才能確保工程測繪結(jié)果的準(zhǔn)確性。目前，激光雷達(dá)測繪技術(shù)在我國多種領(lǐng)域中得到了應(yīng)用，為確保激光雷達(dá)測繪技術(shù)的效果，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)激光雷達(dá)測繪技術(shù)與其他先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合，如紅外線電視技術(shù)、微波雷達(dá)技術(shù)等，以更好地提高工程測繪工作水平。

2、激光雷達(dá)測繪技術(shù)的應(yīng)用范圍

基于激光雷達(dá)測繪技術(shù)的優(yōu)勢，其在我國工程建設(shè)領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，目前已經(jīng)在建筑工程測繪、礦山工程測繪以及電力工程測繪等方面得到了應(yīng)用，并表現(xiàn)出了良好的應(yīng)用效果。

2.1 在建筑工程測繪中激光雷達(dá)測繪技術(shù)的應(yīng)用

近年來，建筑工程的數(shù)量不斷增多，為實(shí)現(xiàn)建筑工程的科學(xué)化、規(guī)范化施工，必須加強(qiáng)對建模工作的重視，數(shù)字高程模型是一種科學(xué)、有效的新興建模方式。采取數(shù)字高程模型，可以準(zhǔn)確分析建筑工程施工中的各項(xiàng)因素，如地形情況、土方量等，從而有利于建筑工程施工工作的順利開展。同時，在建筑工程測繪中應(yīng)用激光雷達(dá)測繪技術(shù)，可以應(yīng)用激光點(diǎn)，迅速收集建筑工程施工區(qū)域的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并建立三維坐標(biāo)，再分析、整合數(shù)據(jù)信息，便可以構(gòu)建符合建筑工程實(shí)際情況的數(shù)字高程模型。數(shù)字高程模型的應(yīng)用，大大提高了建模速度，縮短了建模時間，有利于提高建模準(zhǔn)確度，這為建筑工程的施工奠定了良好的基礎(chǔ)。

2.2 礦山工程測繪中激光雷達(dá)測繪技術(shù)的應(yīng)用

近年來，隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的持續(xù)推進(jìn)，人們的生態(tài)環(huán)保意識、節(jié)能減排意識不斷提高，礦山工程發(fā)展過程中，越來越重視數(shù)字化礦山的建立，以期實(shí)現(xiàn)礦山工程的可持續(xù)發(fā)展?，F(xiàn)代化工業(yè)蓬勃發(fā)展的背景下，對各種資源的需求量不斷提高，資源消耗量逐漸遞增，促使礦山大規(guī)模、深入開發(fā)，嚴(yán)重破壞了礦山的自然環(huán)境。基于此，必須積極加大對數(shù)字化礦山的建設(shè)力度，在礦山工程測繪中應(yīng)用激光雷達(dá)測繪技術(shù)，可以準(zhǔn)確收集礦山的相關(guān)信息數(shù)據(jù)，以此為基礎(chǔ)，構(gòu)建礦山模型，對受損比較嚴(yán)重的區(qū)域，開展環(huán)境分析，重點(diǎn)測繪探險區(qū)域，對礦山生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行改善，從而減少礦山災(zāi)害事故的出現(xiàn)。

2.3 電力工程測繪中激光雷達(dá)測繪技術(shù)的應(yīng)用

電力工程發(fā)展過程中，測量電力線路的時候，主要是借助直升機(jī)上的激光雷達(dá)探測系統(tǒng)，原因在于，直升機(jī)的激光雷達(dá)探測系統(tǒng)，可以沿著電力線路走向來進(jìn)行測量，與其他測量方式相比，靈活性更高，同時可以根據(jù)實(shí)際測量要求，對直升機(jī)的飛行速度、高度進(jìn)行靈活調(diào)整，從而有利于提高測量效率、測量精準(zhǔn)度，也有利于降低測量成本。同時，將激光雷達(dá)測繪與錄像設(shè)備有機(jī)結(jié)合起來，還可以在確保高測量效率、測量精準(zhǔn)度的基礎(chǔ)上，完成電力線路圖繪制、電力線路檢查等工作。

3、激光雷達(dá)測繪技術(shù)在工程測繪中的具體應(yīng)用

當(dāng)今工程測繪領(lǐng)域中激光雷達(dá)測繪技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，滿足了不同類型、不同精度的工程測繪需求。

3.1 基礎(chǔ)測繪

基礎(chǔ)測繪主要包括數(shù)字高程模型、數(shù)字柵格地圖、數(shù)字正射影像、數(shù)字線劃地圖。其中，數(shù)字正射影像是在數(shù)字高程模型基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，通過獲取準(zhǔn)確的地形信息，經(jīng)過數(shù)字微分糾正，便可得到數(shù)字正射影像。無數(shù)字高程模型提供資料的情況下，數(shù)字正射影像還可以依托傳統(tǒng)數(shù)字?jǐn)z影測量得以實(shí)現(xiàn)，但測量工序繁瑣，同時對人員、設(shè)備等均有著較高的要求，因此，可以借助機(jī)載激光雷達(dá)對其進(jìn)行優(yōu)化，以滿足高精準(zhǔn)度影像微分的要求，實(shí)現(xiàn)數(shù)字正射影像生產(chǎn)的簡單化。同時，借助機(jī)載激光雷達(dá)，也可以提高數(shù)字線劃地圖對地形物體測量的準(zhǔn)確度，以采集到更加可靠數(shù)據(jù)信息。

3.2 精密測繪

水文工程、鐵路工程、公路工程測繪，均屬于精密測繪的范疇，原因在于其需要明確目標(biāo)的三維坐標(biāo)，并建立三維模型。使用機(jī)載激光雷達(dá)、地面激光雷達(dá)，均可以完成精密測繪。例如，公路精密測繪中，建立地面數(shù)字高程模型，便能完成線路設(shè)計(jì)，并可以準(zhǔn)確計(jì)算施工土方量。

結(jié)語：

綜上所述，目前激光雷達(dá)測繪技術(shù)在建筑工程測繪、礦山工程測繪中、電力工程測繪等領(lǐng)域得到了應(yīng)用。通過進(jìn)一步加強(qiáng)對激光雷達(dá)測繪技術(shù)的研究，并將其與各種先進(jìn)技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，促進(jìn)激光雷達(dá)測繪技術(shù)的優(yōu)化與改進(jìn)，便可以使激光雷達(dá)測繪技術(shù)得到更廣泛的應(yīng)用。