浅谈激光雷达测绘技术在工程测绘中的应用

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1、浅谈激光雷达测绘技术在工程测绘中的应用摘要：近些年来随着我国建筑工程业的迅速发展和信息技术的不断普及，工程测绘技术也有了长足的进步，这期间经历了不断的技术革新和理念的转换，激光雷达测绘技术的出现就是佐证。本文简要介绍了激光雷达测绘技术的概念和特性，并对它在工程测绘中的应用进行了分析和例证。关键词：激光雷达；测绘技术；工程测绘；特性；应用我国在上世纪80年代开始发展激光技术，由于激光机在各种工程项目中的广泛应用，它的技术能力也在不断发展进步。作为一种新型高效的激光技术形式，激光雷达技术在工程测量活动中起到了至关重要的作用，它也成为了地形测绘科研领

2、域中备受关注的热门课题。一、激光雷达技术（一）基本概念激光雷达技术即LiDAR（LightDetectionAndRanging）。它是一种能够实现空间三维坐标同步，快速准确获取，根据实时摄影数码快照，通过计算机系统构建来实现大型实体或场景目标3D数据模型的高科技技术。它的特点就是能够客观真实的再现事物的实时且真实的形态特征，从而快速获取测量目的所需的相关空间信息。（二）分类激光雷达技术根据载体的差异而分为地面三维激光扫描技术和机载激光雷达扫描技术。地面三维激光扫描技术的载体即地面，它主要结合了激光扫描仪、数码相机和GPS，从地面的角度对目标物

3、进行扫描成像，目的在于获取激光反射回波数据和目标表面影像，并通过软件的三维数字模型重构加强成像纹理的精确化贴加。地面三维激光扫描系统可以加载在地面，也可以搭载在移动中的地上设施上，这样能够更好进行连续的二维场景以及目标形态的空间数据采集工作。相对而言，机载激光雷达系统则更被工程测绘所青睐，它具有高速、高性能、长距离航拍测量等特点。机载激光雷达系统搭载了高精度的激光测高仪、GPS定位系统、IMU惯性制导仪和高分辨率的数码相机，它们能够实现对于目标对象的同步测量。在测量后，系统会运用特定方程结算处理实时收到的测量数据，生成具有高密度的三维激光点云数

4、值，最优化的为地形信息提供精确数据。在我国，机载激光雷达技术已经成为了近10余年来最为先导的摄影测量和遥感技术，它引领了目前测绘领域最为先进的三维航空遥感技术，无论在测绘领域还是遥感领域，机载激光雷达技术都无愧于革命性的成就之一。（三）原理激光雷达技术应用于测量工作，它的主要原理就是采用现代化光频波段雷达技术对测量目标地区进行电磁波的传送和控制。这其中电磁波的发送、回收和处理的判断依据都依靠采集数据和系统参数，它的最大优势就是能够准确的测量物体的位置。体积和距离，并且具有极强的实时性和移动测量性。激光是利用光波来进行测量的。与普通光波相比，激光

5、的方向性、单色性、相干性都更加突出，且不易受到大气环境和太阳紫外线的干扰。所以用激光进行距离量测不但数据采集安全性高而且抗干扰能力强。测绘过程中，当激光器的激光射到某个物体的表面上时，会有一部分光反射回激光器被激光雷达接收器接收，此时雷达系统内部的仪器就会计算出光由激光器射出到返回整个过程的时长，同时计算出激光器到反射物体的距离，即：距离D=光速C*时间t/2。另外，激光雷达系统中的GPS也是重要角色。它会接收激光器所获得的一切位置坐标信息进而精算出每一个激光点的大地坐标并设置为X/Y/Z。我们所说的激光点云就是由大量的激光点所聚集而成的，这种

6、激光点云在系统的重构条件下就会演变成点云图像，这也是机载激光雷达的测高理念。激光束发射的频率相当高，可达到每秒上万次脉冲。接收器能够在一分钟内就记录多达50万个点，效率极高，甚至有些激光雷达系统还能记录同一脉冲的数次反射。这些激光束搭载不同地点被折回，系统利用X、Y、Z坐标来进行点记录并分层。此时，我们就可以通过滤波处理和分类来获取地面高程，例如建筑物或其他物体的高度。在利用机载激光雷达系统进行测高作业，航高的不同其平面精度也会有所不同，10~30cm的高程精度其平面精度可以达到0.15~1m。这种机载激光雷达技术手段目前能够为数字地图、GIS

7、应用和工程测绘提供精确的三维虚拟模型和空间坐标信息，相当实用。二、激光雷达测绘技术在工程测绘中的具体应用目前，激光雷达测绘技术已经广泛的应用到了各种工程领域当中，满足不同精度、不同类型的测绘需求。例如通过高精度、高密度的激光点云数据获得三维坐标，然后进行人工交互处理获得的数字高程模型。它能够有效的解决快速采集DEM数据的问题，而且它的高精度也能满足众多行业中对于高程的高要求。另外，目前的一些基础测绘和精密测绘也应用到了激光雷达测绘技术。（一）基础测绘基础测绘囊括了“4D”产品，除了上文提到的数字高程模型DEM，还包括了数字线划地图（DLG）、数

8、字正射影像（DOM）以及数字栅格地图（DRG）。其中DOM来源于DEM，它是在获得精确地形信息前提下，在进行数字微分纠正后所得到的。在没有DEM提供资