激光雷达测绘技术在工程测绘中应用探析

《激光雷达测绘技术在工程测绘中应用探析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、激光雷达测绘技术在工程测绘中应用探析　　【摘要】本文对激光雷达测绘技术在工程测绘中的应用进行了探讨。首先分析了激光雷达测绘中的激光发射机、空间扫描、终端信息处理等关键技术，介绍了国内外典型的激光雷达测量系统。针对激光雷达测绘技术在工程测绘中的应用，分别阐述了其在基层测绘、精密工程、数字矿山、电力工程、森林工业、数字城市中的应用情况。【关键词】激光雷达，测绘技术，工程测绘中图分类号：P225.7文献标识码：A一、前言随着工程测绘要求的不断提高，一些传统的测绘技术很难达到发展的要求。近年来，越来越多的高科技新技术不断应用于工程测绘中。激光雷达测绘技术作为一种新型的测绘技术，逐渐发展成熟，并

2、在工程测绘中成功应用。二、激光雷达测绘技术的简介1．激光雷达测绘关键技术的分析7（1）激光发射机技术。现在，激光雷达发射机选择的光源主要是气体激光器和半导体泵浦固体激光器等。半导体激光器是一种小型化的激光器，工作物质几十种。主要激励方式有电泵式、电注入式和高能电子束。大部分是电注入激励。通过多年来研究，其得到了很大的发展。波长覆盖范围越来越大，各项的性能参数和输出功率也得到不断提到，应用在某些重要领域。半导体泵浦固体激光器优点是量子效率高，重量轻、体积小、稳定可靠、工作寿命长，输出地光束质量好，已经可以解决工程的应用问题，是发展最快、前景最好的激光器。目前气体激光器是一种种类最多，应用

3、最广、输出的激光波长最丰富的激光器。优点是输出波长的范围很宽，气体光学均匀性好，输出光束质量较好，稳定性好等。（2）空间扫描技术。扫描方式分为扫描体制和非扫描体制，目前国内多采用扫描体制。应用最多的是机械扫描方式，扫描频率很高，能用不同机械结构得到不同扫描图样。二元光学式新兴重要分支，但目前工程应用还不成熟，扫描角度小，透过率也较低。（3）终端信息的处理技术。该处理系统不仅要同步协调控制各个传动结构、扫描机、激光器和各个信号处理电路，还要处理从接收机送出信息，目标距离信息要努力获取，同时还要完成录取、产生及处理重构系统的三维图像数据。目前设计该系统主要采用计算机和大规模集成电路完成，用

4、FPGA技术实现测距单元，同时还要采用精密测时的技术等。7（4）高灵敏度接收机的设计技术。接收单位由光电探测器、光学系统和回波检测处理电路等等组成，设计基本要求是：高回波探测概率、高接受灵敏度以及低的虚警率。工程应用中，要合理提高接收机的灵敏度来提高激光测距机性能。激光接收机核心部件是探测器，一定要合理选择使用探测器。由于雪崩光电二极管有可靠性好、体积小、内增益高等优点，首选用在工程中。2．国内外目前典型激光雷达测量系统由于科学技术的不断进步，国内外的典型激光雷达主要表现在：火控激光雷达方面是激光雷达在火控的系统中同微波雷达和红外系统的复合，它具有精度高，抗干扰的能力，适用于对超低空目

5、标、舰载系统等火控系统。还有远程精密跟踪测量雷达，是美国海军空间同司令部和弹道导弹的组织下，美国麻省理工学院实验室研制的“火池”激光雷达，是一种大功率、宽带、成像和测量距离的雷达，可以识别真假目标和多弹头。还有测风激光雷达。20世纪90年代以来，随着半导体二极管激光器的发展，解决了激光雷达的实用性。三、激光雷达测绘技术在工程测绘中的应用1．基础测绘7基础测绘，是对工程测绘过程中的基本要求和基本目的的实现，一般来说，由于工程测绘是一种对待测物体的基本信息的搜集和整理的过程。所以在基础测绘的阶段，应该实现对数字影像的基本反映和切割，并在此基础上进行初步的测绘地图的形成。对于测绘工程来说，数

6、字摄影和测量的工作是非常繁琐和重要的，所以要求实现对其基本线路和程序的严格设计和规划，经检验激光雷达技术可以根据数字三维坐标的方式实现地面三维坐标的定位。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，极大降低成本，在一般遥感图像处理系统中就可以实现规模化生产。另外，高精度的激光点云数据，可直观反映地物、植被等三维信息，充分利用这些资源，实现更加精准的判读与测量，提高数据的采集效率与质量。2．精密工程的测量很多精密工程的测量，都涉及到测量目标的采集，并获得三维坐标信息或者三维物体模型，例如在水文测量、建筑

7、测量、沉降测量、电力选线、文物考古、变形测量等行业中。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7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