摘要：激光探测作为一种高精度的测量技术，通过测定激光在传感器与目标物体之间的传播距离，分析地物表面的反射能量、反射波普，精确呈现物体表面三维信息，在地质灾害防治、资源普查、工程勘察设计、气象预报、航天遥感、通信等领域内都得到了广泛应用，也是当前复杂环境下最具有发展潜力的技术之一。通过激光雷达测绘，可以获取目标的不同运动参数信息，也可以获取目标的形状特征参数，在今后的应用也会更加广泛。
关键词：激光雷达测绘技术；工程测绘；运用
引言
相对于传统测绘技术，激光雷达测绘技术测量效率更高、测量结果准度更高，目前该技术已经被广泛应用到各个领域中。传统的测绘技术在对地形复杂山区、植被茂盛育林区、陡崖高切坡滑坡区等特殊地形测量过程中，由于无法通行、通视通讯条件差、安全风险大等原因、导致测量结果精度不够或无法测量，所以此次将激光雷达测绘技术应用到特殊地形测量精度分析中，形成了一种基于激光雷达测绘技术在针对特殊复杂困难地形测量中的精度分析方法。
1激光雷达测绘技术简介
激光雷达（LiDAR），即发射激光束，通过测定激光在传感器与目标物体之间的传播距离，分析地物表面的反射能量、反射波普，精确测定物体表面三维信息。一般由激光发射系统、接收系统、旋转棱镜、供电单元、控制平台和软件系统组成。激光雷达测距的方式主要有脉冲式测距和相位式（连续波）测距，脉冲测距激光雷达的特点是测量速度快，长距离精度测量精度较高，适用于大面积扫描式作业，如机载激光雷达航测等，相位式测距激光雷达的特点是测量精度高，数据量大，测量速度较慢，适用于高精度、注重局部细节的作业场景。
这几年，科学技术的进步推动了我国在激光雷达技术方面的创新与应用，目前测绘应用上常见激光雷达包含三维激光扫描仪、背包激光雷达、车载激光雷达、机载激光雷达、卫星激光雷达、水下（海洋）激光雷达等。
因为现在有大量的激光雷达测绘系统，类型不同，效果也不尽相同，所以为了使激光雷达的精准度有保障，在进行测量工作时，需要以实际情况为前提，准确地选择不同类型、不同测程、不同精度的激光雷达。现在，各行各业都可以运用激光雷达，同时，可以以获得信息的具体要求为基础，选择合适的激光雷达的使用办法。激光雷达小型化、便携化、低成本化是一个重要的发展趋势、更有技术发展前沿的单光子激光雷达、多光谱激光雷达也将是红激光雷达在实际测绘工作中，发挥更大的效用，能够让测绘工作更加精准，效率更高。
2激光雷达在工程测绘中主要工作方式
2.1固定式地基激光雷达测量
此类激光雷达一般称三维激光扫描仪，使用时安置在三角架上，三脚架可架设在已知控制点上或自由设站，通过单站扫描、多站扫描拼接的模式采集地表地物的三维空间信息，三维激光扫描仪一般可采集平面360°，竖直0-120°（天顶角）范围的地形地物点。
2.2 便携式移动激光雷达测量
通过软件算法的优化设计，使用低速运动中对周围地物大量重复采集的数据，复原地物准确的自身空间几何特征和相对空间位置的一种测量方式，常见的背包式激光雷达即为此类应用。
2.3 结合GNNS、IMU（惯导单元）的激光雷达测量
目前得到最广泛应用的就是将GNNS的RTK技术、PPK技术，结合惯导的激光雷达测量，车载激光雷达和机载激光雷达均为此类应用。由GNNS测量设备的实时（或后处理差分）精确位置，惯导单元提供设备同一时刻的姿态信息，激光雷达测量的精确距离数据，加上系统内各个传感器相对固定的位置关系，即可解算激光雷达测量的地形地物点准确三维坐标。如再配套上专用相机采集的影像数据，还可完成高精度的三维影像建模。
3 激光雷达在工程测绘中的数据处理
激光雷达在工程测绘中采集的数据一般分点云数据和和全波形数据两种，点云数据包含每个测量点的坐标信息、反射强度信息、发射角度、回波次数、数据源ID等信息。全波形数据是指发射或接收的激光脉冲能量随时间变化的函数，主要包含时间和强度信息等。
激光雷达的数据处理包括激光数据预处理和激光点云分类。激光点云数据预处理的目的是将采集到的原始点云数据，经过POS解算、检校场检校、坐标系统转换等处理，计算得到工程应用坐标系统下的标准格式的点云数据，为后期激光点云分类提供数据基础。点云分类一般将数据点分为地面点、非地面点、专题点、水系及设施、居民地及设置、交通、管线、植被和其他点。
点云数据需要进行去噪处理和滤波处理。噪声点包含稀疏异常点云、孤立异常点云簇、非孤立异常点云簇，滤波处理就是将点云数据分类分离，一般有基于插值、基于坡度、基于形态、基于三角网加密的滤波方法。经过精细处理的点云数据才可以按照规范要求保留特征点的情况下提取高程点建立DEM模型。
4激光雷达测绘技术在工程测绘的具体应用
4.1精密工程测量
精密工程的设计与施工与目标三维坐标采集之间密切相关，精密工程的三维坐标信息和模型可以通过测量来获取结果。包括交通勘察设计、铁路竣工和运营阶段的测量、大型构造物施工测量、地灾点监测测量、重大工程变形测量等多个领域之内。前文所提到的背包激光雷达技术、机载激光雷达技术和地面激光雷达技术都可以发挥有效作用，通过数码相片，技术人员可以获取纹理信息，以此为基础构建三维模型，可以对工程或特定目标进行精准分析，更直观也更科学。
例如在由我单位承担的泸州市古蔺县赤水河特大桥1：500地形及独立控制网布设工作中，该项目由于地形复杂、地势陡峭、高差起伏大，常规的全站仪、GNNS RTK测量方式无法完成全区域高精度的1：500地形数据采集，我们使用了华测公司的AS-900HL机载雷达测绘系统完成地形数据采集，该型激光雷达标称测程920m，测量精度10mm，通过架设在控制点上的长距离免棱镜全站仪测量对岸裸露地形点和RTK采集零散地形点进行质量检查，对比实测点位与激光雷达采集数据，激光数据的高程精度裸露区域优于10cm，植被覆盖区域优于30cm。
在另一个高速公路改扩建项目中，我们利用车载激光雷达系统完成对既有高速公路路面的精准数据采集，在与后期两侧应急车道实施的四等水准纵断面采集成果对比检查，激光雷达点云高程与水准高程误差小于25mm，验证了点云数据的可靠性与稳定性。
.png)
随着激光雷达测控平台和软件算法的发展，激光雷达测绘技术也将在更多的精密工程项目中得到应用，减少或减轻传统测绘方法的劳动强度与提高工作效率。
4.2电力系统工程测绘
在电力系统工程测绘工作过程中，大多运用激光雷达测量线路。直升机或无人机的激光雷达系统在测量时可以跟着电力线路的方向进行数据采集，和其他测量方法相比，它的优势更明显，不仅运用灵活，而且可以以具体要求为标准，控制飞机的飞行速度和高度。这样不但可以减少投入的测量成本，而且可以提高测量数据的准确度和工作效率。激光点云数据可以利用在电力系统的线路设计、危险点灾害点测量、巡查检测、交叉跨越模拟分析、数字建模等方面。
4.3自然资源调查中的激光雷达测绘
在林业资源、湿地资源、各类保护区资源、滩涂海岛资源等各类自然资源调查、普查项目中，激光雷达测绘技术也是大有用武之地。通过激光数据的三维坐标分析、反射光谱分析、能量强度分析等可以达到种类甚至树种识别、数量与空间位置分析、分类面积统计、生成或变化预测。
4.4激光雷达测绘技术应用于数字城市建设
随着科学技术的进步和发展，如今城市化建设的重点已经转向数字城市、指挥城市。智慧城市平台和框架的构建不能没有海量三维数据的支持，然而从前的测绘技术得到的信息已经不能达到数字城市构建对数据的高标准和严要求。激光雷达测绘技术是这类信息数据的最佳解决方案。
激光雷达测绘技术运用上必会向多平台、多源、多时空数据大融合方向发展，在虚拟现实、自动驾驶车辆、智能飞行器、高精地图、个性定制、3D打印、全民数据采集、智能工厂等方面都有大的应用前景。
结束语
综上所述，通过分析，我们不难看出激光雷达技术在现代测绘工程中扮演着关键角色，从其应用原理和应用优势中，我们也应该明确未来的发展方向，推动激光雷达技术的后续发展。无论是在哪个行业和领域，都能围绕激光雷达的技术特点进行系统化研究和应用开发，发挥其高科技、高精度、高效率、高自动化、高隐蔽性等特点。
参考文献
[1]石慧.激光雷达测绘技术在工程测绘中的应用研究[J].住宅与房地产,2019(03):163.
[2]马宏志.工程测绘中激光雷达测绘技术的应用探析[J].中国新技术新产品,2018(17):8-9.
[3]赖维健.简析工程测绘中激光雷达测绘技术的应用[J].建材与装饰,2018(30):235-236.
[4]范传辉,曹久立,吴成秋.工程测绘中激光雷达测绘技术的应用探析[J].工程技术研究,2018(06):77-78.
[5]王绍地.工程测绘中激光雷达测绘技术的应用[J].华北国土资源,2018(02):81-82.