付帥 閆勇

摘 要：現(xiàn)代工程測(cè)繪中，假如采用傳統(tǒng)的測(cè)量方式，非常容易出現(xiàn)控點(diǎn)布設(shè)困難、影響之見(jiàn)匹配度不高的狀況，繼而影響工程測(cè)繪最終效果，所以，對(duì)工程測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化非常必要。本文對(duì)激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪領(lǐng)域中的應(yīng)用展開(kāi)了分析和探討，旨在給同行業(yè)工作人員提供一些借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：工程測(cè)繪;機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù);實(shí)際應(yīng)用

機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)可以對(duì)三維空間的地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行快速采集，尤其是對(duì)于地處偏遠(yuǎn)的工程來(lái)說(shuō)，由于地形復(fù)雜、地勢(shì)陡峭，人工無(wú)法到達(dá)的區(qū)域進(jìn)行測(cè)繪效果非常明顯。機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)發(fā)展處于初期階段，并沒(méi)有完整的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，所以在實(shí)際測(cè)繪過(guò)程中必須要根據(jù)機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的實(shí)際情況進(jìn)行分析，并且結(jié)合項(xiàng)目工程案例的實(shí)際情況，進(jìn)行重點(diǎn)考察。

1.機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)

機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)，通過(guò)集成激光測(cè)距系統(tǒng)、GPS 全球定位系統(tǒng)以及慣性導(dǎo)航系統(tǒng)為飛行平臺(tái)提供位置導(dǎo)航，并且能夠?qū)崟r(shí)根據(jù)激光發(fā)射接收時(shí)間來(lái)測(cè)定被測(cè)物體與激光頭之間的距離，利用慣導(dǎo)數(shù)據(jù)對(duì)發(fā)射角獲得被測(cè)物點(diǎn)相對(duì)位置，判斷地面三維信息。

2.機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)主要的優(yōu)點(diǎn)和功能

由于大多數(shù)的地處偏遠(yuǎn)的工程分布在植被茂密地形地勢(shì)陡峭、氣象復(fù)雜、交通條件不便的區(qū)域，在采用傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)是不僅需要耗費(fèi)大量的人力物力，而且測(cè)繪精度也不夠準(zhǔn)確。通過(guò)運(yùn)用機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)能夠透過(guò)植被茂密區(qū)域發(fā)射光速，并且獲得樹(shù)冠、樹(shù)干、灌木以及地面等多個(gè)物體表面的反射回波，根據(jù)這些回波進(jìn)行濾波分析，能夠直接建立植被茂密地區(qū)的地表數(shù)據(jù)信息，并且根據(jù)反射信息來(lái)判斷項(xiàng)目建設(shè)區(qū)域的主要地形地貌特征，為工程項(xiàng)目施工規(guī)劃提供重要的參考。與傳統(tǒng)的航空攝影測(cè)量技術(shù)相比較來(lái)看，機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)，只需要通過(guò)單一的視角就能夠快速準(zhǔn)確的獲得三維立體坐標(biāo)，也不需要交叉交匯就能夠保證數(shù)據(jù)連續(xù)準(zhǔn)確的繪制提高工程測(cè)量的效率此外，機(jī)載激光雷達(dá)主要以激光作為介質(zhì)，利用主動(dòng)的方式對(duì)激光發(fā)射和接收進(jìn)行判斷，不受太陽(yáng)輻射角和陰影的干擾，所以在高山地區(qū)以及陰影位置比較大的區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)采集完全沒(méi)有影響。

通過(guò)利用機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)繪系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)繪制三維點(diǎn)坐標(biāo)的功能，所以可以有效的提高工程數(shù)據(jù)測(cè)量的精準(zhǔn)度和整體效率，即使掃描到地物上的點(diǎn)，也能夠保證落到地面上的點(diǎn)數(shù)量準(zhǔn)確無(wú)誤。

3.機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 數(shù)據(jù)采集

利用機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)繪系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，主要通過(guò)航拍系統(tǒng)對(duì)不同的激光掃描頻率以及航高不同的平面高程進(jìn)行判斷，通過(guò)定位定姿系統(tǒng)，數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)等軟件，對(duì)掃描到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行及時(shí)的處理。

3.2 項(xiàng)目實(shí)施階段

在機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)開(kāi)始測(cè)試之前，最主要的就是對(duì)設(shè)備集成。進(jìn)行拆裝保證慣導(dǎo)單元與掃描儀和相機(jī)之間形成穩(wěn)定的角度。由于在設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)輸過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)偏移，所以必須要加強(qiáng)對(duì)于設(shè)備參數(shù)進(jìn)行校正，在設(shè)備校正的過(guò)程中，必須要對(duì)慣導(dǎo)單元掃描儀和相機(jī)中心間的偏移位置進(jìn)行改正，在校驗(yàn)完成之后保證地面控制點(diǎn)與激光點(diǎn)的數(shù)據(jù)精度符合測(cè)繪要求。

3.3 數(shù)據(jù)采集

在正式開(kāi)始測(cè)繪的過(guò)程中，首先要根據(jù)被測(cè)試區(qū)域的具體空域條件和氣象條件進(jìn)行判斷，在允許采集之后必須要保證從起飛到最后降落的運(yùn)行時(shí)間，嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行飛行測(cè)量

3.4 點(diǎn)云處理

在對(duì)機(jī)載激光雷達(dá)航攝系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集與整理之后通過(guò)Trimble Applanix 軟件進(jìn)行解算，對(duì)飛行的軌跡姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行拆分解算，在解算完成之后可以利用拼接模塊對(duì)航帶的點(diǎn)源數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，由于在慣導(dǎo)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)誤差，所以不同平面之間激光點(diǎn)云一定會(huì)存在著拼接誤差的情況，為此必須要加強(qiáng)對(duì)航帶之間的匹配，在實(shí)際拼接過(guò)程中必須要保證水平面之間的最小傾角，最大面點(diǎn)距以及最小點(diǎn)數(shù)等相關(guān)參數(shù)快速的匹配，及時(shí)調(diào)整巡航線參數(shù)，保證掃描數(shù)據(jù)控制點(diǎn)的精準(zhǔn)程度。

在三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)分析的過(guò)程中，采用濾波算法能夠快速剝離地面建筑物以及其他的信息，并且繪制成不同的地形地表數(shù)據(jù)圖，而且由于激光自身具有多回波和易穿透的特點(diǎn)，在植被茂密地區(qū)進(jìn)行激光雷達(dá)采集的過(guò)程中，也能夠?qū)υ嫉臄?shù)據(jù)進(jìn)行全面的分析與整合，在激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)濾波時(shí)必須要基于若干相關(guān)信息構(gòu)建判別規(guī)則，根據(jù)這些判斷規(guī)則，從點(diǎn)云數(shù)據(jù)中分析地物點(diǎn)、飛地物點(diǎn)，并且將飛機(jī)誤點(diǎn)進(jìn)行過(guò)濾，保證所有的電源數(shù)據(jù)都屬于地面點(diǎn)。在點(diǎn)云數(shù)據(jù)濾波處理的過(guò)程中，必須要在一定范圍內(nèi)對(duì)自然地形變化而引起的相對(duì)位置變化進(jìn)行判斷，通過(guò)利用噪聲點(diǎn)濾波技術(shù)將明顯低于地面的點(diǎn)或者點(diǎn)群，以及明顯高于地表目標(biāo)點(diǎn)或點(diǎn)群進(jìn)行分離。通過(guò)利用電源自動(dòng)歸類的功能，對(duì)所有的演員數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，分離植被地物點(diǎn)，而且將所有分離出的地面點(diǎn)建立TIA，并且對(duì)高層突變區(qū)域進(jìn)行自動(dòng)歸類。

3.5 影像處理

在機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)獲取完成之后，必須要針對(duì)當(dāng)前社區(qū)的實(shí)際狀況，建立三角測(cè)量，并且每一個(gè)三角測(cè)量區(qū)都應(yīng)該加密編寫，與測(cè)區(qū)的邊界銜接，根據(jù)《水利水電工程測(cè)量規(guī)范》SL-197-2013，在空三測(cè)量的過(guò)程中，應(yīng)該劃分為六個(gè)區(qū)域進(jìn)行，在平差計(jì)算的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)連接點(diǎn)進(jìn)行出差計(jì)算并且剔除檢測(cè)出的粗差點(diǎn)。通過(guò)對(duì)定向精度以及區(qū)域網(wǎng)平差計(jì)算進(jìn)行加密分析，利用空三測(cè)量匹配結(jié)果可以生成正射影像，并且對(duì)相鄰的數(shù)字正射影區(qū)域進(jìn)行色彩、亮度以及對(duì)比度的調(diào)節(jié)，能夠讓整個(gè)影像更加的平衡，顯示更多細(xì)節(jié)。

3.6 精度分析

在精度分析的過(guò)程中可以分為點(diǎn)云精度和地形圖精度，點(diǎn)云精度主要針對(duì)建筑物的提取面進(jìn)行判斷，將提取出的側(cè)面投影到水平面上，根據(jù)建筑物的相鄰或相交側(cè)面進(jìn)行分析，激光電源高程精度的主要檢測(cè)方法，可以采用激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)，形成地面模型以及高程點(diǎn)的比較誤差進(jìn)行計(jì)算，在點(diǎn)云精度調(diào)整的過(guò)程中，可以利用不同的測(cè)區(qū)來(lái)檢查不同的分布點(diǎn)，保證高程精度符合要求。在對(duì)地形圖精度進(jìn)行檢查時(shí)，可以利用外業(yè)實(shí)測(cè)檢查點(diǎn)的方式判斷地形圖標(biāo)準(zhǔn)精，只有保證地形圖的平面坐標(biāo)與高程精度符合要求，才能夠說(shuō)明地形圖的精度與實(shí)際情況保持一致。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)本文對(duì)機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在工程項(xiàng)目中的應(yīng)用情況進(jìn)行分析，表明該技術(shù)能夠有效提高工程項(xiàng)目測(cè)量的整體質(zhì)量，保證工程建設(shè)更加高效，具有非常高的推廣價(jià)值。

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