交通运输部天津水运工程科学研究所 天津 300456
摘要：我国的现阶段处于发展阶段，尤其在建筑工程方面显得最为突出。工程的各个角落都充分的运用高科技手段，不断地提高工程的质量，对于激光雷达测绘技术的应用就是一个很好的例子。激光雷达技术在工程测绘过程中的应用十分的普遍，主要是通过光学的原理进行勘测测绘工作，通过多年的实际工作经验来看，对于工作达到目的十分的有效果。下面对一些相关方面进行详细的阐述，希望对大家有所帮助。
关键词：工程测绘；激光雷达测绘技术；应用
1激光雷达测绘技术概述
所谓激光雷达，就是指在测量的过程中，利用同样光频波段的雷达技术对待测点进行电磁波的发送，并根据其返回的速度和方式，来判断该位置的具体数据信息。这种技术的最大应用优势在于可以实现对待测物体的位置、距离以及体积的测量，并且能够实现对待测体动态信息的掌握和实时跟踪。基于这种工作原理进行研发的测绘仪器叫做激光测距机。在实践中，由于雷达形式的不同，可以将其进行系统的分类，一般来说，如果是根据雷达的发射波形的不同，可以将其分为连续波雷达、脉冲雷达和脉冲压缩雷达几种，而如果是根据雷达安装平台的不同进行分类，那么则可以分为机载雷达、地面雷达、航天雷达等几种。在具体的工程测绘过程中，激光雷达技术和设备可以单独使用，也可以同其他的技术一起组合使用，所以要根据工程的实际情况进行选择。
2激光雷达测绘技术的工作原理分析
激光雷达测绘技术在应用的过程中是通过传感器发射出高速传播的激光束，之后利用接收器对地面或是物体反射后的信号进行收集，转化为电信号，同时记录光束发射到接收之间的时间间隔，代入到公式R=c（光速）t（时间）/2中，就可以对激光器距离地面的垂直长度进行明确。使用扫描仪向地表持续发射激光波束，并接收地表发射回来的激光束，结合飞行器飞行的方向对激光发射束的具体位置和形态进行记录，最后通过一定的计算获得具体空间位置。
3激光雷达测绘技术在工程测绘中的具体应用分析
近年来，人类社会飞速发展的同时，人们对各种物质本源和客观事物规律的追求也在不断的深入，这使得激光雷达技术深受人们的重视，它在事物跟踪和控制方面发挥着重要的意义。同时计算机技术、信息技术、遥感技术和微电子技术的发展给激光雷达技术的应用打下了坚实的基础，也为其工作开展奠定了理论基础。在目前的应用当中，其主要应用在以下几方面：
3.1基础测绘
在基础测绘中，包含数字正射影像、数字线划地图以及数字栅格地图。对于数字正射影像与数字线划地图来说，其生产离不开高精度三维信息的技术支持。例如，数字正射影像就是在精确的地形信息基础上，实现数字微分纠正而获得。由于数字摄影测量工作的程序较复杂，对设计要求与技术路线也非常严格，同时对生产人员提出更高的技能要求。而机载激光雷达技术所提供的地面三维坐标，则可以满足高精度影像微分纠正的要求，让数字正射影像生产更加容易，并不需要数字摄影测量平台，极大地降低了成本，在一般遥感图像处理系统中就可以实现规模化生产。
3.2矿山测绘
当前阶段，我国社会发展对矿产资源的需求量持续提升，矿山的大规模开发对当地的自然环境造成了严重的破坏，同时也加重了资源枯竭问题，因此在构建数字矿山的过程中，如何实现其可持续发展将是需要重点考虑的一个方面。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为了实现生态环境保护和数字矿山构建的完美融合，应该将激光雷达测绘技术引入其中，对矿山所在地区的地面信息数据进行全面高效的采集，以此为依据构建三维虚拟地面模型，选择最合适的区域，重建建筑物的数字模型。通过具体应用实践来看，激光雷达测绘技术在数字矿山构建中的应用可以强化矿山信息的可靠性，提高矿山经济状况以及生态环境评价的科学性和真实性，为自然灾害的防控提供翔实可靠的依据。
3.3森林工业
机载激光雷达系统最早应用的商业领域即森林工业，由于森林业发展与国土管理都需要森林及其树冠下端地形的准确数据，而传统技术中很难获得树高及树的密度的精确信息。机载激光雷达与卫星成像不同，当利用这种技术勘测树冠下的地形时，还可同时获得树的高度。在对数据的后处理中，独立的激光返回值可分为地面返回值与植被返回值两部分，并以此计算出更多林业相关信息，如树高、材质、树冠覆盖以及生态环境等，这些都是传统摄影测量或者地面测量无法获得的信息内容。
3.4数字城市建设
在信息时代的大背景下，数字城市已经成为城市现代化建设的新目标，在具体实施的过程中，空间信息的确定至关重要，它是数字城市平台建设和框架构建不可缺少的信息数据，传统的测绘技术获得的数据信息很难满足数字城市建设对数据精度的要求。在这样的情况下，可以将激光雷达的垂技术应用到该领域，不仅可以获得数字城市构建必需的空间信息，同时还可以提供高分辨率和高精确度的数字正射影像。在数字城市建设的过程中，需要构建一个覆盖整个城市的虚拟化管理平台，城市三维模型则是该平台的基础，为了实现对城市的完美再现，城市三维模型必须具备真实、高精度以及可测量等特征，传统的测绘技术很容易受到外部环境因素的影响，导致空间信息的精确度出现问题。而激光雷达测绘技术则是通过激光对建筑物进行多方位扫描，不仅效率高，精度也能够得到保障。将激光雷达测绘技术和相关软件综合应用可以对云数据进行模型构件映射，以此实现城市三维模型的快速构建。
3.5精密工程的测量
在目前的测绘工程项目中，很多的精密工程测量都是一个复杂、系统的工作模式，它设计到多方面的内容，如测量目标、三维立体坐标、三维物体模型等，因此整个测量工作的开展也是极为复杂和繁琐的，包含了多种不同的工作流程，如水文地质测量、沉降观测、电力选线、变形控制等。地面激光雷达和机载激光雷达就是解决这类问题的有效方法。利用数码相片获得纹理信息，并与构筑物模型实现叠加，以构建三维模型，可有效实现对景观的规划分析、物体保护、形变测量、规划决策等。例如激光雷达技术在铁路设计、公路设计中提供的高精度地面高程模型，可便于线路的设计与施工方法精确计算。在电力线路设计过程中，利用激光雷达技术的成果数据可以对整个线路有所了解，包括公共区域内的地物、地形等要素；在电路线维护或抢修时，根据电力线路中的激光雷达数据点，以及对应地面裸露点的高程，计算出任意位置线路距离地面的高度，方便维护与抢修；另外，在树木的密集区内，也可利用激光雷达估算出需要砍伐树木的面积与木材量。
3.6电力传输与管道布图
在直升机平台上工作的激光雷达系统，最适用于测量传输线路。由于直升机可以沿着电力线或者管道传输的走廊飞行，比固定翼飞机节约成本，并且直升机可以随时根据需要调整高度和速度，以获得更为精准的数据。如果在激光雷达应用平台中同时使用录像机、数字相机及其他传感设备，既可实现激光雷达测量，也可同步进行线路检查及制图工作。
4结语
综上所述，相较于传统测绘技术，激光雷达测绘技术具有高效率、高精确度以及应用范围广等多方面的优势。本文简要阐述了激光雷达测绘技术的具体工作原理，在此基础上从基础测绘、矿山测绘、森林调查、数字城市建设以及管道线路测绘等方面对该技术的具体应用进行了分析，希望可以为技术的推广应用提供一定的帮助。
参考文献：
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[4]激光雷达在林业科学研究中的进展[J].王静东.现代农业研究.2018(05)
论文作者:运学姣
论文发表刊物:《防护工程》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/8
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