周伟明
新疆精诚测绘工程有限公司 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830000
摘要：随着社会经济的发展，中国工程行业也迎来了发展的黄金时期，促使测绘技术不断更新。针对传统测绘技术中存在的问题，对激光雷达测绘技术在工程测绘中的应用进行了探讨。分别在基础工程、矿山工程、电力工程和森林工程中研究激光雷达测绘技术，为中国测绘技术的发展提供理论依据。
关键词：工程测绘；测绘技术；激光测绘；雷达
引言
激光雷达测绘技术分为计算机系统、激光系统和雷达系统，它们相互配合以处理测量问题，该技术中的激光系统主要通过使用发射设备将激光脉冲提供给外部，并将获得的反馈信息通过计算机本身传输到计算机系统。雷达系统的数据处理技术存储并统计数据并使用激光束探测目标位置、速度和其它特征测量。
用于测绘，主要使用其光波进行测量，在整个工程测绘工作中，激光雷达技术首先发射激光以测量要测量目标的空间三维坐标，然后使用构建的三维坐标绘制相关的耳朵数字摄像片，得到一个实体三维模型，然后真实地显示目标项目的所有物体[1]。激光雷达技术的运行过程是在处理信号以形成模型之后测量模型中的具体数据，具体数据包括诸如目标距离、方位、高度、速度、姿态甚至形状的参数等。现在，由于可以实时跟踪和识别雷达系统，激光雷达技术已被广泛使用，包括在矿山工程中检测各种目标。激光雷达的一般类型有两种，一种是地面三维激光扫描技术，另一种是机载激光雷达扫描技术，通常将这两种技术方法结合在一起，并在同一项工程中使用以获得更准确的数据。
1基础工程中的激光雷达测绘技术
在基础工程中，首先使用激光雷达测绘技术进行基础测绘，即构建了测绘的基本框架，通过对工程施工场地的测绘，可以获得一定的测量数据，以达到工程项目的基本要求和主要主要施工目的，基础测绘是搜集和整理有关被测量物体的基本信息，必须构建图像的基本架构，确定平面图的总体方向，建立三维坐标，获取基本数据点，最后生成数字影像[2]。
为了获得准确的测量数据，在测量中使用了激光发射仪，并且通过激光发射更快地测出测量结果，而不会影响工程设施。打开激光发射装置，将其放在要测量的原件上，连接到计算机以进行数据传输，打开雷达装置，并在激光偏离时启动警报。使用计算机成像系统生成基本图像，标记目标点的大致位置，并为以后的精密图像绘制做好基础工作。在获得基本图像的基础上，测量建筑、变形和沉降等精密数据，这些精密测绘工作大部分将涉及测量目标的采集和三维物体模型的构建。无论是采集测量目标还是构建三维物体模型，都需要精确的测量数据支持。利用激光雷达获得更准确的测绘数据基本满足了精确测绘的要求。在激光扫描中心，激光被发射到测量点并传输到计算机以转换为三维坐标，具体工作示意图如图1所示。
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图1 激光雷达精密测量工作示意图
经过精密测量，有必要对获得的精确数据信息进行处理，以达到精化的效果。在基础工程中，使用激光雷达测绘技术进行对测体的测量时，回波信号的信号质量和精度将受到测体对激光吸收的影响，激光的光波折射也会产生一定的偏差，导致异常距离值具有一定的误差率。采集到的此类异常数据包括噪声等，有必要使用计算机系统基于信息，例如激光数据脚点的高度突变[3]进行滤波处理。这样，可以获得有价值的数据信息。处理后的信息需要转换为坐标数据，计算机系统中的数据转换软件用于将动态定位结果转换为图像中的坐标，扫描中心的坐标和坐标系之间的参数用于转换。激光雷达测绘技术在基础工程中的应用比传统的测绘方法更加方便、准确。
2矿山工程中的激光雷达测绘技术
在当前生态文明社会的背景下，我国矿产行业在测绘阶段存在一定的困难，特别是在生态环境恶劣的矿山中，测绘过程将受到空间程度的限制，并希望满足测绘发展的要求，矿产行业必须投入大量的人力资源和财力，这不仅会伤及人民，而且无法达到预期的效果。
为了解决人类无法解决的问题，借助激光雷达测绘技术，数字矿山促进了矿业的可持续发展。矿山工程中需要测绘的参数包括矿山地质分布、矿产资源分布、勘探路线等。
由于矿山环境的复杂性，存在许多不确定性。如果由工作人员进行实地勘测，可能会引发一系列危险事故。特别是在勘探路线的规划中，有必要在测绘当中标记路线、路标、路障等，并且这些信息必须非常准确，以确保可以在矿山工程中进行勘探工作平稳安全。在工作人员的这种不方便的测量范围内，大多数人使用无人机进行操控，因此有必要获取无人机的飞行路径，以得出目标的准确坐标和原件尺寸。地面GPS基站和激光机载GPS的测量数据用于调整以确定飞机的飞行路径。该技术中的雷达系统可根据椭球面提供大地的高程，当测量范围宽时，可以将地球表面视为平面，并且误差可以忽略不计。将获得的测绘信息与基础物理模型相叠加，以构建被测物体的精细三维模型，从而可以顺利实施矿山工程，已经形成的矿山工程模型存储在计算机系统中，该模型还可以在许多其它项目中使用，后期矿山的管理、修缮、开发乃至采矿都具有一定的参考价值。
3电力工程中的激光雷达测绘技术
除了对电力工程中的电路组件和设施进行测绘外，还必须测量和计划内部电力传输和管道线路。由于复杂的工程环境和许多不安全因素的存在，也给传统的线路测绘工作增加了一定的难度。
在激光雷达测绘技术中，使用机载雷达扫描技术可以使不利的地理环境因素的影响最大限度地突破。由于该电路通常存在于建筑物内部或地下，因此在实施激光雷达测绘技术期间，一般的电力工程测绘使用直升机或无人机进行测量工作，而雷达系统起着主要作用。雷达系统对输电线路进行勘测，避免了偏移量的测量，影响了数据的准确性，使飞行设备沿输电、输油管道和输电线路的方向完成了测绘工作。
由于一些传输线路相对较弱，因此应选择适当的激光强度，为了确保采集效果，可以根据电力强度自动调节发射激光的强度。另外，飞行设备的飞行高度和飞行速度也会影响数据的采集，因此在计算机数据分析和模型形成过程中，有必要考虑影响因素并采取一定的处理措施，以获得更高的质量的测绘数据。在具体的线路测绘工作中，还可以安装录像机和数字相机等设备，以在进行测绘时检查和维护输电线路，从而将两项任务完美地结合在一起。由于线路测绘的危险因素相对较高，因此对其精细度的要求也更加严格。因此，必须定期维护用于线路测绘的激光发射装置和雷达装置，以避免由设备问题引起的数据偏差，通过应用激光雷达测绘技术来改善科学实用的电网管理布局。
4结语
如今，激光雷达测绘技术已逐渐应用于各个行业的项目，研究对象包括矿山工程测绘、水利工程测绘、公路工程测绘、铁路工程测绘等。
经过长期的应用分析，发现激光雷达测绘技术解决了传统测绘工作中存在的问题，提高了测绘效率。但是，由于该技术在中国的应用开始晚于发达国家，因此仍有更大的发展空间，希望将来，它将继续改进技术并促进测绘的发展。
参考文献
[1}徐晓臣, 谢津平. 机载激光雷达技术在乌龙山抽水蓄能电站工程测量中的应用[J]. 水利水电技术,2017,48(10):95-103.
[2]王丽英, 夏玉红, 宣野, 等. 多回波激光雷达点云冗余数据辨识及消除[J]. 测绘科学,2018,42(6):15-21.
[3]黄鹤, 佟国峰, 夏亮, 等.SLAM 技术及其在测绘领域中的应用[J]. 测绘通报,2018,12(3):18-24