韩志刚
北京京诣勘测设计有限公司 北京市 101149
摘要：文章首先阐述了激光雷达技术测绘的原理，其后简单介绍了激光雷达测试测绘技术种类，最后就其应用在工程测绘中进行了探讨。
关键词：激光雷达；测绘技术；工程测绘；应用
引言
高效、高质量的测绘结果是工程测绘工作开展的直接目标，基于现代科学技术的发展，各种先进的、数字化的测绘技术逐渐发展起来，较传统测绘技术而言，在测绘效率、测绘精度以及复杂环境适应方面具有显著优势。
1激光雷达测绘技术的原理
使用激光进行工程测量的明显优势是精度非常高，大面积的定位测距的误差可以小于4cm。激光雷达测绘系统测量的精确度是多方面保证的，不仅使用激光高精度测量，而且再由惯性测量单元一起发挥效果。激光雷达测绘系统的工作原理是激光器发射激光脉冲打击在物体表面，然后反射回接收器表面，接收器接收到激光脉冲信号，记录下时间，然后根据公式精确计算出被测物体距离并统计。其最大的优势就是能够对被测对象实现实时准确定位。通过全球定位系统,能够有效获取被测对象所在位置信息,同时对被测对象的确切位置进行详细的定位,具有较高的准确性,通过对于被测对象相关联位置的测绘,能够对被测对象进行动态的实时定位。
2激光雷达测试测绘技术种类
2.1激光发射机技术
近年来，随着激光雷达技术应用领域的逐步扩大，在测绘工程中，激光雷达发射机所选择的光源多为气体激光器、半导体泵浦固体激光器。半导体激光器内包含的工作物质、激励方式等都相对多样，这就使得在将其作为发射机选择光源的过程中，激光雷达的性能参数、输出功率等更为科学，实现了系统的优化。此外，半导体泵浦固体激光器本身的量子效率较高，且其质量相对较轻、体积小，在实际的测绘工作中，其光束质量相对较高，因此，其在很多工程领域有着极为普遍的应用。
2.2地面三维激光扫描技术
地面上的3D激光扫描技术也称为真实场景复制技术。其是以3D激光扫描仪，数码相机等为基础的一种非常有效的快速测量技术。同时，可以高速激光扫描技术快速扫描被测对象并在最快的时间内获取和建立测量数据。拍摄完成后，将获取的图像反馈到三维数字系统，并进行二次处理和确认，确保结果的准确性。
2.3终端信息的处理技术
对激光雷达测绘技术而言，终端信息处理技术极为重要，其在实际的测绘工作中，起着重要的数据获取、处理等作用。比如，在激光雷达测绘技术的应用中，各个传动机构、扫描机、激光器等必须要实现同步与协调，方能够实现对终端处理信息技术的有效应用，发挥其在信息数据获取等方面的重要作用。但是，在该技术的应用过程中，要重视重构系统内的三维图像数据，借助于先进的数据处理等手段，以实现对系统内数据信息的有效利用，发挥最大的数据价值。当前，在系统的设计过程中，要充分发挥计算机技术等的优势，并实现与集成电路之间的连接。
3在工程测绘中的应用
3.1基础测绘
基础测绘可以满足测绘工作的一般工作要求，借助不同的技术手段来对待测物体的信息进行收集，用于满足后续的工作需求。在工作开始的阶段，需要对数字影像进行切割，然后以此为基础来构建相应的测绘地图。测绘工程中的数字摄影、测量工作直观重要。激光雷达测绘技术可以对线路和程序进行严格规划，例如通过机载激光雷达技术可以构建数字三维坐标，对地面地物进行定位，即便工作进度要求较高，也可以满足相应要求，不影响结果的有效性，在遥感图像、系统处理的过程中都可以实现规模化应用。
激光点云数据还可以被应用于地物、植被信息的测绘过程中，充分利用这些资源也能给结果精确性的提升提供技术支持，保障数据采集的效率质量。从机载激光雷达技术的处理方式来看，雷达点可以发射到地面地物较多的区域内，最后反射回来的为地面点。相比于地物点，地面点可以被作为起算点，同时是最低点。高程值较低的激光雷达点中可以提取原始的地表面信息，然后设置好地面坡度阈值进行迭代运算，直至最后寻找到合理的地面。实际工作中可以在小区域内实验分类参数，然后使用Macro批处理命令对数据进行分类数据。激光雷达测绘技术的作业周期短、进度高，在商业应用中扮演着重要的角色，地面数据可以通过软件合并到不同类型的数字图当中，对于提升数据分类精度作用明显，是基础测绘的关键手段。
3.2精密工程的测量
测量目标采集在紧密工程测绘中是必须要开展的工作，利用测量目标采集可以得到物体的三维模型和三维坐标信息。比如激光雷达测绘技术在高速公路线路设计和铁路线路选择设计方面可以提供非常高的精度的地面高程模型，这样可以为高速公路及铁路线路设计和施工设计提供科学、精确的测绘数据。在电力输电线路设计过程中需要使用激光雷达测绘技术得出相关测绘参数信息，根据这些测绘参数信息对整个线路有一个全面的了解，主要包括线路周边的地形地貌、公共区的地物等。
3.3矿山测绘
近年来，随着我国经济社会的快速发展，生产生活中对于各类矿山资源的需求量逐步增加。而在矿山资源的开发过程中，如果在开采的过程中不注重对先进开采技术的应用，就会导致在矿产资源的开发过程中，存在着对周边环境的破坏，引发更为严重的生态环境问题。因此，在矿山行业的发展过程中，为改变这种局面，一些矿山企业逐步引入了一些先进的开采技术，并在开采过程中遵循可持续发展的理念，逐步加快了数字矿山建设。数字矿山建设的过程中，激光雷达测绘技术的应用能够发挥极好的技术效果，通过应用此测绘技术，有关开采人员可以根据此测绘数据掌握矿区地表地下的全面信息。通过激光雷达测绘技术，构建三维虚拟矿山模型，实现对矿区开采的指导。在数字化矿山建设中，激光雷达测绘技术有效提高了矿山信息的可靠性，保障了矿区生态环境评价的科学性，有效预防了矿山开采中各种灾害的发生。
3.4进行数字高程建模
数字高度建模使建筑单位可以分析建筑过程的各个环节。通过此技术，可以利用激光点快速收集数据并建立三维坐标。创建基于TIN规则网格的模型首先需要创建一个区域TIN网格，然后对TIN中网格点进行三角形分块范围的高程内插。DEM内插法是根据参考点的高程确定其他待定点的高程，这是一个数学插值问题。任何插值方法都基于相邻数据点之间存在较大的相关性，以便通过从相邻点的数据中内插出待定点的数据。
创建基于等高线分布的采样点首先需要根据等高线的特性设置DEM。设置DEM的三种常见方法是：高线离散化法、等高线内插法、等高线构建TIN法等。实际上，中等高线内插补通常使用两种方法：一种是沿预定轴向直接进行等高线内插。另一种方法是沿内插点最陡坡度进行内插，该方法首先沿相邻等高线搜索最陡坡度的两个点，然后根据这两个点线性内插出格网点的高程值。
结束语
激光雷达测绘技术具有精度高、效率高、适应性好等优势，在工程测绘中应用广泛。根据工程实践可知，激光雷达测绘平台众多，根据测区实际情况进行合理选择；测绘过程中，严格根据测区情况做好系统选型、数据采集工作，科学开展点云数据与影像数据处理工作，以保证测绘成果质量与精度满足要求。
参考文献
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