陳浩光

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.22.042

摘 要：隨著我國社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，建筑工程逐漸增多，且施工環(huán)境越發(fā)復雜，這也更加突出了測繪工作的重要性。為確保工程建設的質(zhì)量和效率，應做好準確、全面的測繪工作，立足于工程實際情況，并不斷引進新型測繪技術和理念，LIDAR測繪技術是其中典型代表，相關工程項目單位應加大對該種技術的研究力度，充分發(fā)揮技術本身作用，從而科學探測工程區(qū)域地質(zhì)地貌，防范工程風險。該文以LIDAR測繪技術的原理為基礎，重點探析其在工程中的應用途徑。

關鍵詞：LIDAR測繪技術 全球定位系統(tǒng) 工程測繪 數(shù)字化城市 數(shù)據(jù)信息

中圖分類號：P225 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）08（a）-0042-02

測繪工作在工程建設中扮演著重要角色，且我國地域面積廣闊，地質(zhì)地貌構(gòu)成復雜，極大程度上提升了施工的難度，為科學控制工程施工進度，應加大對測繪工作的重視程度，全面勘察工程區(qū)域中地質(zhì)情況、巖層運動情況，并采取對應的施工技術，從而更好地確保施工安全與質(zhì)量。隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，建筑工程呈現(xiàn)出多種設計樣式等特色，對測繪技術也提出了更高要求，傳統(tǒng)的測繪技術因自身局限性，已不再適應于工程的需要，因此LIDAR測繪技術、GPS技術、GRS技術等新型測繪方式誕生并被廣泛應用在工程測繪過程。

1 LIDAR測繪技術原理

Light Detection And Ranging簡稱LIDAR，代表著激光探測與測量，主要以GPS技術和慣性測量裝置為基礎[1]，將系統(tǒng)探測的數(shù)據(jù)用DSM（數(shù)字表面模型）通過離散點的方式表示，數(shù)據(jù)中包含激光強度、三維空間等多方面的信息。LIDAR測繪技術分為地面與機載兩種類型，其中的機載型激光雷達借助測距系統(tǒng)、飛機等設備，融合計算機技術、激光測距技術、IMU（慣性測量單元）等多種現(xiàn)代化技術，能夠準確測量出物體在地面的三維坐標，因此，其應用范圍較為廣闊，主要的系統(tǒng)有以下4個：（1）激光掃描測距系統(tǒng)；（2）IMU（慣性測量裝置）；（3）動態(tài)差分GPS接收機；（4）一套成像裝置。

LIDAR測繪技術主要的工作原理有：通過傳感器等裝置，發(fā)射出激光束后，借由空氣這一載體，傳播到物體的表層或者地面，再經(jīng)過表層或地面的反射后，形成的反射能量會被傳感器重新接收并記錄，作為系統(tǒng)中的電信號。如果準確記錄信號的發(fā)射與接收時間，那么就可以科學地計算出物體的表層或者地面與激光器之間的距離，其計算公式如下所示[2]：

R=ct/2

式中，R為物體的表層或者地面與激光器之間的距離；

c為光速；

t為接收時刻與發(fā)射時刻的時間差。

光脈沖通常以光速進行傳播，通過激光型發(fā)射器，發(fā)出一束離散式光脈沖，將其打在地表后，并對其反射，而在發(fā)出下一光脈沖之前，接收器會先接收被反射的光脈沖，以此測量出距離。

2 LIDAR測繪技術的應用優(yōu)勢

將LIDAR測繪技術應用在工程測繪過程中，具有產(chǎn)生數(shù)據(jù)周期快、抗外部環(huán)境干擾能力強、自動化智能化程度高、準確性高等多種優(yōu)勢。該測繪技術需要借助相關的傳感器裝置，并發(fā)射出激光脈沖類型的信號，能夠較好地避開地面植被等其他物品的遮擋，更為準確地獲取工程區(qū)域中地形、地表等方面的數(shù)據(jù)。再利用先進的科學軟件對數(shù)據(jù)進行處理，生成直觀的等高線或者影像圖。與地面測量技術或者傳統(tǒng)的測繪技術相比，存在多方面的優(yōu)勢，因此，該種技術的應用范圍較廣，包括繪制地圖、航圖測繪等領域[3]。

3 工程測繪中LIDAR測繪技術的有效運用

LIDAR測繪技術得出的數(shù)據(jù)準確，能夠輔助工作人員更為科學地進行施工，將其合理地運用在工程測繪中，應綜合考慮工程地質(zhì)條件、環(huán)境因素等方面的因素，確保技術運用的科學性，當前，LIDAR測繪技術的運用方式主要有基礎測繪、精密工程和數(shù)字化城市等方面，具體包括以下幾方面的內(nèi)容。

3.1 施工場地的基礎測繪工作

將LIDAR測繪技術應用在施工場地的基礎測繪工作中，能夠更好地滿足施工標準，達到預定的施工目標。當前，基礎測繪中主要包括DLG（數(shù)字線劃地圖）、DOM（數(shù)字正射影像）、DEM（數(shù)字高程模型）和DRG（數(shù)字柵格地圖）4種基本的測繪產(chǎn)品，其中數(shù)字線劃地圖和數(shù)字正射影像的生產(chǎn)過程需要三維空間高精度的信息支撐。如，數(shù)字正射影像需要數(shù)字高程模型在提供精確的地形資料后，再借助數(shù)字型微分技術，分析或者糾正信息，最后才能獲取相應的產(chǎn)品，在沒有數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)資料的情況下，會借助攝影的方式進行測量，但與數(shù)字高程模型相比，其操作程序復雜且繁瑣，很容易出現(xiàn)人工失誤的情況。而通過LIDAR測繪技術，能夠?qū)崟r提取地面表層的三維坐標，更好地滿足于糾正需求，降低了數(shù)字正射影像的整體獲取難度?；诖朔N生產(chǎn)背景，數(shù)字正射影像不再依靠攝影平臺，只需要有普通RS圖像系統(tǒng)，就可以實現(xiàn)集約化、高效率生產(chǎn)。

3.2 LIDAR測繪技術在精密工程中的運用

當前，我國運用LIDAR測繪技術的范圍逐漸變廣，其中一個顯著的特點是應用在精密工程的測繪過程，包括測量水文環(huán)境、測量地質(zhì)沉降情況、為電力系統(tǒng)選線、測量建筑工程、考古等方面。這一類工程的共同特征是要求全面收集、測量和采取目標范圍內(nèi)的所有信息，同時也需了解三維坐標和模型中涵蓋的信息。將地面和機載兩種LIDAR測繪技術有機統(tǒng)一，能夠很好地滿足精密工程需求，其具體的操作步驟為：借助數(shù)碼相片，采集對應的紋理信息，并將其與建筑物模型進行層次式、疊加式處理，構(gòu)建出科學的三維模型，再規(guī)劃出具體的目標景觀，進而達到測量形變、決策規(guī)劃、分析目標景觀等目的。如，在建設建筑工程中，能夠利用LIDAR測繪技術，獲取施工區(qū)域中地物、地形情況，并根據(jù)設置的數(shù)據(jù)點，展開驗收、監(jiān)督等工作，保障工程的施工質(zhì)量。

3.3 建設數(shù)字化城市

數(shù)字化城市屬于當前城市化進程中重要發(fā)展趨勢之一，包含多媒體、計算機、數(shù)據(jù)存儲等方面的技術，再結(jié)合GIS技術、RS技術、仿真-模擬技術、遙測技術等，三維描述出城市的多種類、多尺度、多分辨率，更為實時地監(jiān)測城市變化。通過利用LIDAR測繪技術，能夠及時獲取數(shù)字地面模型，從而為建設數(shù)字化城市提供空間信息資源，從全方位的角度掃描地面建筑物，并得到目標景物的三維坐標，再構(gòu)建出城市的三維模型，更好地促進城市發(fā)展。

4 結(jié)語

綜上所述，測繪工作在工程建設過程中扮演著重要角色，不僅關系著整個施工進度，更影響著工程的質(zhì)量和施工安全，基于此，工作人員應結(jié)合工程實際情況，選擇恰當?shù)臏y繪技術，確保測繪工作的順利進行。LIDAR是當前應用得較為廣泛的測繪技術，具備密度大、數(shù)據(jù)獲取準確等多方面的優(yōu)勢，對工程測繪有著較大的幫助作用，但就當前的情況而言，LIDAR測繪技術的應用仍存在問題，相關測繪工作人員必須加大對其的研究力度，綜合考慮工程量、工程外部環(huán)境等因素，拓寬LIDAR測繪技術的運用范圍，保障測繪數(shù)據(jù)的精密性，提升工程整體質(zhì)量。

參考文獻

[1] 鞏翼龍，閆利.結(jié)合機載LiDAR數(shù)據(jù)與航空可見光影像多層次規(guī)則分類建筑物變化檢測[J].光譜學與光譜分析，2015，35（5）：1325-1330.

[2] 趙泉華，李紅瑩，李玉，等.全波形LiDAR數(shù)據(jù)分解的可變分量高斯混合模型及RJMCMC算法[J].測繪學報，2015，44（12）：1367-1377.

[3] 于海洋，牛峰明，羅玲，等.一種綜合機載LiDAR與高分辨率航空影像的鐵路軌道提取方法[J].測繪工程，2016，25（5）：42-46.