夏勤浩

(海寧市中圖測繪有限公司 浙江海寧 314400)

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，學者基于激光雷達模式進行一定程度的簡化，設(shè)計出了激光雷達測距機。通過光頻波段雷達，向需要測量的目標發(fā)射探測信號。然后將發(fā)射的電磁信號與接收到的測量目標的相關(guān)數(shù)據(jù)進行對比分析，以便充分了解測量目標的相關(guān)數(shù)據(jù)。但是，不同類型的雷達在實際應用過程中也有著不同的效果。因此人們要合理選擇雷達類型，以確保激光雷達測量的準確性。

1 激光雷達測繪技術(shù)

1.1 高靈敏度接收機

高靈敏度接收機設(shè)計的接收單位是由光學系統(tǒng)、光電探測器與回波檢測處理電路組成，高靈敏度接收機設(shè)計技術(shù)的基礎(chǔ)要求是接收靈敏度高、虛警報率低和回波探測概率高。

1.2 地面三維激光掃描技術(shù)

地面上的3D激光掃描技術(shù)也稱為真實場景復制技術(shù)。其是以3D激光掃描儀，數(shù)碼相機等為基礎(chǔ)的一種非常有效的快速測量技術(shù)。同時，可以高速激光掃描技術(shù)快速掃描被測對象并在最快的時間內(nèi)獲取和建立測量數(shù)據(jù)。拍攝完成后，將獲取的圖像反饋到三維數(shù)字系統(tǒng)，并進行二次處理和確認，以確保結(jié)果的準確性。

1.3 機載激光雷達掃描技術(shù)

通過雷達掃描技術(shù)捕捉返回的光脈沖以獲得測量目標的具體數(shù)據(jù)，在獲得有關(guān)測繪目標的信息之后，可以使用數(shù)碼相機獲取成像信息，完成所有這些步驟后，將通過數(shù)字信息系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行處理，以最大程度地提高數(shù)據(jù)的準確性。

2 激光雷達測繪技術(shù)的原理

使用激光進行工程測量的明顯優(yōu)勢是精度非常高，大面積的定位測距的誤差可以小于4cm。激光雷達測繪系統(tǒng)測量的精確度是多方面保證的，不僅使用激光高精度測量，而且再由慣性測量單元一起發(fā)揮效果。激光雷達測繪系統(tǒng)的工作原理是激光器發(fā)射激光脈沖打擊在物體表面，然后反射回接收器表面，接收器接收到激光脈沖信號，記錄下時間，然后根據(jù)公式精確計算出被測物體距離并統(tǒng)計。

其最大的優(yōu)勢就是能夠?qū)Ρ粶y對象實現(xiàn)實時準確定位。通過全球定位系統(tǒng),能夠有效獲取被測對象所在位置信息,同時對被測對象的確切位置進行詳細的定位,具有較高的準確性,通過對于被測對象相關(guān)聯(lián)位置的測繪,能夠?qū)Ρ粶y對象進行動態(tài)的實時定位。

3 在工程測繪中的應用

3.1 基礎(chǔ)測繪

基礎(chǔ)測繪是一個比較復雜、重要的過程，因此要對基礎(chǔ)測繪的線路和流程進行合理規(guī)劃設(shè)計。通過大量實際測量發(fā)現(xiàn)，激光雷達測繪計算能利用數(shù)字3D坐標完成坐標定位工作。機載激光雷達測繪技術(shù)得出的地面三維坐標不僅實現(xiàn)高精度影像微分糾正功能，而且更容易產(chǎn)生數(shù)字正射影像，不需要借助數(shù)字攝字影像切割和反映，并進一步形成測繪地圖。

3.2 精密工程的測量

測量目標采集在緊密工程測繪中是必須要開展的工作，利用測量目標采集可以得到物體的三維模型和三維坐標信息。

比如激光雷達測繪技術(shù)在高速公路線路設(shè)計和鐵路線路選擇設(shè)計方面可以提供非常高的精度的地面高程模型，這樣可以為高速公路及鐵路線路設(shè)計和施工設(shè)計提供科學、精確的測繪數(shù)據(jù)。在電力輸電線路設(shè)計過程中需要使用激光雷達測繪技術(shù)得出相關(guān)測繪參數(shù)信息，根據(jù)這些測繪參數(shù)信息對整個線路有一個全面的了解，主要包括線路周邊的地形地貌、公共區(qū)的地物等。

3.3 數(shù)字礦山的構(gòu)建

目前我國礦山系統(tǒng)因資源枯竭功能受到限制，對礦山產(chǎn)業(yè)的發(fā)展十分不利。可通過利用建筑物模型與地面分層相結(jié)合來建模、匹配及融合，進而對礦山塌陷區(qū)的經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境進行合理評價，并對塌陷導致的地面裂縫、土地侵蝕展開分析，清楚了解塌陷區(qū)建筑物被破壞的具體情況和山體滑坡等地質(zhì)災害情況。

3.4 電力傳輸與管道布圖

除了測量和繪制電力工程中的電路組件設(shè)施外，還需要測量和規(guī)劃內(nèi)部電力傳輸管道。并且由于復雜的工程環(huán)境和許多不安全的元素，這也是傳統(tǒng)的線路測繪任務(wù)中困難的地方。

而使用機載空中雷達掃描技術(shù)可以使不利的地理環(huán)境因素的影響最大化地減少。由于電路通常存在于建筑物的內(nèi)部或地下，因此在實施雷達測量時，一般都使用直升機或無人機進行測量，其中，雷達系統(tǒng)起著重要的作用。

勘測電力線時，飛行設(shè)備應從頭到尾沿著電力傳輸線和管道傳輸方向飛行，以避免測量偏移影響數(shù)據(jù)的準確性。對于較薄弱傳輸線，可以根據(jù)輸出強度自動調(diào)節(jié)發(fā)射激光的強度。為了確保收集效果，應注意飛行設(shè)備的高度和速度。

3.5 森林工業(yè)的應用

機載激光雷達不僅可以獲取樹冠下的地形，而且還能獲取樹高信息。利用激光返回值可以得到植被返回值和地面返回值，然后可以計算出樹木材質(zhì)、樹高、生態(tài)環(huán)境參數(shù)和樹冠覆蓋率等信息，傳統(tǒng)的衛(wèi)星測繪無法獲取這些信息。

3.6 模擬城市建設(shè)

為了使城市建設(shè)項目的建設(shè)更加合理科學，相關(guān)部門將激光雷達測繪技應用到城市建設(shè)規(guī)劃中。相關(guān)部門可以應用雷達測繪技術(shù)，有效地對準備規(guī)劃的地區(qū)進行測繪。并通過對未來城市發(fā)展的模擬，為政府提供更合理的城市建設(shè)計劃。

城市測繪保障工作對精度的要求很高，尤其是對大范圍測繪中銜接位置的精度是有最低要求的，因此在測繪工作完成之后普遍需要選點進行測繪精度檢驗，在這一過程中機載激光雷達攝影測繪的作用突出。具體而言可以借助無人機對相同區(qū)域不同測繪形式的測繪結(jié)果進行復檢，也可以借助無人機不同區(qū)域相同測繪形式的結(jié)果進行復檢，當前的檢驗主要包括DOM正射影像圖、DLG數(shù)字規(guī)劃圖的成像精度，檢驗方式采用CNSS設(shè)備連接CORS定位服務(wù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，然后利用公共數(shù)據(jù)點作為基準點，將測繪數(shù)據(jù)與基準點標準數(shù)據(jù)進行對比，觀察兩者之間的差值是否在允許的范圍之內(nèi)。

3.7 進行數(shù)字高程建模

數(shù)字高度建模使建筑單位可以分析建筑過程的各個環(huán)節(jié)。通過此技術(shù)，可以利用激光點快速收集數(shù)據(jù)并建立三維坐標。創(chuàng)建基于TIN規(guī)則網(wǎng)格的模型首先需要創(chuàng)建一個區(qū)域TIN網(wǎng)格，然后對TIN中網(wǎng)格點進行三角形分塊范圍的高程內(nèi)插。DEM內(nèi)插法是根據(jù)參考點的高程確定其他待定點的高程，這是一個數(shù)學插值問題。任何插值方法都基于相鄰數(shù)據(jù)點之間存在較大的相關(guān)性，以便通過從相鄰點的數(shù)據(jù)中內(nèi)插出待定點的數(shù)據(jù)。

創(chuàng)建基于等高線分布的采樣點首先需要根據(jù)等高線的特性設(shè)置DEM。設(shè)置DEM的三種常見方法是：高線離散化法、等高線內(nèi)插法、等高線構(gòu)建TIN法等。實際上，中等高線內(nèi)插補通常使用兩種方法：一種是沿預定軸向直接進行等高線內(nèi)插。另一種方法是沿內(nèi)插點最陡坡度進行內(nèi)插，該方法首先沿相鄰等高線搜索最陡坡度的兩個點，然后根據(jù)這兩個點線性內(nèi)插出格網(wǎng)點的高程值。

4 結(jié)語

隨著社會及科學技術(shù)的快速發(fā)展，在工程測繪領(lǐng)域淘汰了一些傳統(tǒng)落后的工程測繪技術(shù)，引進了一些先進工程測繪技術(shù)，激光雷達測繪技術(shù)就是其中之一?？傊?，通過對這些主題的深入討論和客觀的解釋，表明了激光雷達測繪的良好適用性。因此，在提高測繪業(yè)務(wù)水平，豐富測繪手段的過程中，要注意改善其基礎(chǔ)設(shè)施。