朱毅斌

福建省水產(chǎn)設(shè)計(jì)院，福建 福州 350003

在這個(gè)科技發(fā)達(dá)的時(shí)代，傳統(tǒng)的工程測(cè)繪技術(shù)已經(jīng)不能滿(mǎn)足工程測(cè)繪的要求了，隨著信息化時(shí)代的發(fā)展，高科技手段被廣泛應(yīng)用到工程測(cè)繪中。激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)就是這樣一種科技含量極高的測(cè)繪技術(shù)，激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)具有高精準(zhǔn)、全方位、多維度、快速獲取信息的特征，受到工程測(cè)繪人員得喜愛(ài)和推崇，現(xiàn)今工程建設(shè)對(duì)工程技術(shù)的要求越來(lái)越高，在這種時(shí)代背景下，促進(jìn)了激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。

1 激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的定義

激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)是一種集成系統(tǒng)，是當(dāng)代將激光、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)集于一身典型的數(shù)碼測(cè)繪技術(shù)。激光雷達(dá)技術(shù)是通過(guò)衛(wèi)星系統(tǒng)對(duì)測(cè)繪事物進(jìn)行定位，通過(guò)激光系統(tǒng)向被測(cè)量的目標(biāo)發(fā)射信號(hào)，在把反射回來(lái)的大量信號(hào)通過(guò)大型計(jì)算機(jī)與原信號(hào)進(jìn)行快速對(duì)比、處理和儲(chǔ)存，分析出測(cè)量目標(biāo)的高度、具體位置、運(yùn)動(dòng)形態(tài)等相關(guān)信息，并繪制出測(cè)量目標(biāo)的3D 坐標(biāo)并獲得真實(shí)性較高的數(shù)碼圖像。這些信息通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理后，就會(huì)呈現(xiàn)出測(cè)繪目標(biāo)的三維立體的數(shù)據(jù)模型和目標(biāo)的真實(shí)形態(tài)。激光雷達(dá)技術(shù)可以快速、簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確的對(duì)測(cè)量目標(biāo)進(jìn)行定位并獲得3D 信息，這種新型的高科技技術(shù)和工程測(cè)繪的結(jié)合，是對(duì)傳統(tǒng)工程測(cè)繪模式的一次顛覆，這種先進(jìn)的測(cè)繪技術(shù)通過(guò)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、大數(shù)據(jù)等對(duì)測(cè)量目標(biāo)構(gòu)造出數(shù)字模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)測(cè)量目標(biāo)高效、精準(zhǔn)的測(cè)繪目的［1］。

2 激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

2.1 測(cè)繪結(jié)果的精準(zhǔn)性

激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)在對(duì)測(cè)量目標(biāo)的測(cè)量范圍和準(zhǔn)確性跟傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)相比都有很大程度的提升，尤其是測(cè)繪的準(zhǔn)確性方面更是取得了質(zhì)變的飛躍。每一副測(cè)繪地圖的形成都不是簡(jiǎn)單一次測(cè)繪的結(jié)果，而是通過(guò)多次勘探測(cè)量、反復(fù)論證推演而繪制出來(lái)的結(jié)果。利用激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)收集了基本數(shù)據(jù)的后初步形成測(cè)繪地圖的雛形，結(jié)合數(shù)字圖像的分析形成基礎(chǔ)測(cè)繪地圖，因此激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)從精準(zhǔn)性上是可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)的一些不足之處的。測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確度給工程建設(shè)提供了良好的保障依據(jù)［2］。

2.2 測(cè)量信息的全面性

激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用電磁波信號(hào)對(duì)測(cè)量目標(biāo)進(jìn)行測(cè)繪，由于電磁波信號(hào)具有很強(qiáng)的穿透力，通過(guò)激光發(fā)射機(jī)向被測(cè)量事物發(fā)射信號(hào)脈沖，再通過(guò)收集反射信號(hào)可以對(duì)測(cè)量目標(biāo)的位置、空間、質(zhì)量、體積、形態(tài)、運(yùn)動(dòng)路徑等要素進(jìn)行全方位的測(cè)量和分析。激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)依據(jù)被測(cè)物體的基本參數(shù)再結(jié)合距離、運(yùn)動(dòng)形態(tài)、周?chē)h(huán)境等因素，構(gòu)建一個(gè)相對(duì)真實(shí)的三維物理模型。再結(jié)合數(shù)字化技術(shù)和現(xiàn)代先進(jìn)的數(shù)碼技術(shù)形成一個(gè)更為直觀(guān)的虛擬數(shù)碼成像。激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的全面性、多方位、多角度的測(cè)繪技術(shù)大大豐富了工程建筑需要的信息，為工程建設(shè)的施工提供了更加全面的參考信息和模型。

2.3 測(cè)量信息的時(shí)效性

這個(gè)優(yōu)勢(shì)對(duì)于不斷變化的測(cè)量目標(biāo)更為明顯，激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域比較寬廣。有一些在測(cè)繪的過(guò)程中目標(biāo)可能在自然環(huán)境隨時(shí)間的推移是不斷變化的，而激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)是通過(guò)衛(wèi)星定位系統(tǒng)對(duì)測(cè)量目標(biāo)進(jìn)行時(shí)時(shí)定位，可以有效的鎖定目標(biāo)。不管測(cè)量物體的周?chē)h(huán)境還是本身的一些質(zhì)量、體積參數(shù)的發(fā)生變化都會(huì)通過(guò)發(fā)生改變之后的信號(hào)反射回來(lái)，計(jì)算機(jī)會(huì)快速的對(duì)改變之后的信號(hào)進(jìn)行收集、處理、存儲(chǔ)和分析，再次構(gòu)建全新的3D 物理模型。比傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)在信息變化方面靈敏度更高，提高信息時(shí)效性大大降低了環(huán)境變化給測(cè)繪結(jié)果帶來(lái)的影響。

3 工程測(cè)繪中激光雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用

3.1 應(yīng)用于大型精密測(cè)繪

我們通常所見(jiàn)的建筑工程測(cè)量、沉降測(cè)量和變形測(cè)量都屬于精密測(cè)繪工程。這些工程都對(duì)測(cè)量目標(biāo)信息構(gòu)建成的三維立體模型有較高的要求，需要精準(zhǔn)的測(cè)繪數(shù)據(jù)做為支撐，而激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)不但能夠快速準(zhǔn)確的建立被測(cè)目標(biāo)的三維立體模型而且可以利用數(shù)字圖像分析被測(cè)目標(biāo)的紋理信息，在通過(guò)云數(shù)據(jù)將紋理信息與模型進(jìn)行整合構(gòu)建更精準(zhǔn)的三維立體模型，能夠有效滿(mǎn)足大型精密測(cè)繪工程的需求。通過(guò)激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)為精密工程建設(shè)的規(guī)劃、管理提供有效的信息支持，從而使精密工程能夠順利施工［3］。

3.2 應(yīng)用于礦山和森林工業(yè)測(cè)繪

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們生活水平的提高，人類(lèi)對(duì)礦山等能量資源的需求也越來(lái)越大，但是礦山等能源開(kāi)采給我們賴(lài)以生存的自然環(huán)境帶來(lái)了一定程度的破壞，礦產(chǎn)資源短缺，環(huán)保都是我們當(dāng)今重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題，而通過(guò)使用激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)可以有效的解決上述問(wèn)題，此項(xiàng)技術(shù)可以對(duì)礦山區(qū)域進(jìn)行全面的地面及地下信息的采集，并有效構(gòu)建三維模型和數(shù)字模型，可以為礦山開(kāi)采工程提供可靠的、有效的信息和模型，并對(duì)礦山經(jīng)濟(jì)狀況以及生態(tài)環(huán)境進(jìn)行科學(xué)、真實(shí)的繪制。森林覆蓋面較廣、種類(lèi)繁多對(duì)測(cè)繪工作造成一定程度的影響，激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)在勘測(cè)森林資源信息上起到很大的作用，通過(guò)實(shí)踐證明，激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)在構(gòu)建數(shù)字礦山和獲取森林資源信息方面都提供了非常大的支持，對(duì)此類(lèi)工程建設(shè)都提供了有效的數(shù)據(jù)信息。

3.3 用于管道和電力系統(tǒng)建設(shè)

激光雷達(dá)系統(tǒng)在無(wú)人機(jī)上對(duì)城市的管道和電力系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)布控，現(xiàn)將無(wú)數(shù)的激光脈沖因無(wú)人機(jī)體積較小可以沿著管道傳輸和電線(xiàn)傳輸?shù)幕乩葍?nèi)飛行，這種方式不但成本低而且還能夠及時(shí)調(diào)整飛機(jī)的飛行速度和高度，通過(guò)激光雷達(dá)系統(tǒng)和數(shù)碼攝像機(jī)連同一些傳感器一起進(jìn)行聯(lián)合作用會(huì)獲取更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息，為管道傳輸管道和電力線(xiàn)路管道的布控繪制出有效、精準(zhǔn)的線(xiàn)路圖。例如：機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用，首先對(duì)激光雷達(dá)采集到的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)和數(shù)碼影像進(jìn)行全面的轉(zhuǎn)化，生成數(shù)字正射影像圖和數(shù)字高程模型，將上述模型和影像圖進(jìn)行疊加構(gòu)建一個(gè)三維立體場(chǎng)景的電力線(xiàn)路走廊。讓電路設(shè)計(jì)師在這個(gè)三維場(chǎng)景中構(gòu)建最優(yōu)的電路線(xiàn)路，在平斷面測(cè)圖方面運(yùn)用機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)進(jìn)行高程測(cè)量，對(duì)線(xiàn)路周邊得高建筑物、高植被、危險(xiǎn)點(diǎn)等進(jìn)行信息采集。為了保證后期電力線(xiàn)路的正常安全使用，可以利用機(jī)載激光雷達(dá)航拍測(cè)量技術(shù)定期對(duì)線(xiàn)路開(kāi)展電力巡線(xiàn)工作，查看植被上、房屋下的安全隱患，通過(guò)構(gòu)建的三維模型測(cè)量線(xiàn)路間的距離和地物與電力間的距離，可有有效的排除電力線(xiàn)路的安全隱患，從而保證線(xiàn)路的正常運(yùn)作。

4 結(jié)束語(yǔ)

激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)是當(dāng)代科技發(fā)展的必然產(chǎn)物，是數(shù)字化、信息化、互聯(lián)網(wǎng)相互結(jié)合、彼此作用的高性能集成系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)本文闡述可知此項(xiàng)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)很多，應(yīng)用廣泛，隨著專(zhuān)業(yè)人員的深入研究，激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)逐漸成熟，也會(huì)被應(yīng)用到更多的領(lǐng)域，而在工程測(cè)繪中的應(yīng)用給測(cè)繪的效率和質(zhì)量的提高都帶來(lái)了質(zhì)的飛躍，也在一定程度上促進(jìn)了我國(guó)工程測(cè)繪工作的快速發(fā)展。