激光雷达测绘技术在工程测绘中的应用策略.pdf

2023 年 6 月激光雷达测绘技术在工程测绘中的应用策略陈星霖（中国电建集团贵州电力设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550007）【摘要】随着现代工程的测绘需求日益增长袁激光雷达测绘技术对提高工程测绘的便利性和效率具有重要意义遥 激光雷达测绘技术的科技含量较高袁不仅能够多维度尧多方位开展工程测绘工作袁测绘效率比较高袁而且所获取的数据信息具有较高的精准度遥 针对激光雷达测绘技术的原理袁具体分析激光发射尧空间扫描尧终端信息处理和信息接收等激光雷达测绘技术袁并探究激光测绘技术在工程基础测绘尧精密测绘尧地下水形水质测绘尧电力运输线路测绘等方面的应用策略袁以期为相关人员提供参考遥【关键词】激光雷达测绘技术曰工程测绘曰测绘精度【中图分类号】P225【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2023）06-0166-030 引言在科学技术和信息技术的持续发展过程中，我国对许多工程建设项目的需求持续提升，因此，必须持续创新和发展工程测绘技术，充分发挥其应用价值。为了提高工程建设质量，获得更为精确和真实的测绘信息数据，对激光雷达测绘技术进行创新，并将其广泛应用于各个生产领域。激光雷达测绘技术能够获得精确的数据信息，并且获得三维信息的方式较为简单、快速和便捷，能够解决传统工程测绘建设发展中出现的问题。因此，如何在各种工程项目中高效应用激光雷达测绘技术，是相关人员应当重视的一个课题。1 激光雷达测绘技术原理激光雷达测绘技术是将激光雷达设备作为重要手段，针对事先划定的目标测绘范围开展全方位的工程测绘，从而完整地获取测绘区域的各种数据信息。在激光雷达测绘技术中，测量传感器发射的激光可以被激光雷达探测到。通过精确分析和处理测绘地区地质地貌资料，利用现代软件技术，构建三维立体地图1。近年来，激光雷达测绘技术的应用范围显著扩大，其在工程测绘中的实际价值也愈发突出，能够充分满足高标准、高要求的工程测绘需求。激光雷达测绘原理如图 1 所示。2 激光雷达测绘技术激光雷达测绘技术包括激光发射、空间扫描、终端信息处理和信息接收等技术，目前被广泛应用于工程测绘中。2.1 激光发射技术在激光发射技术的应用过程中，半导体泵浦固体激光器和气体激光器发挥着重要的作用。半导体泵浦固体激光器具有高量子效率，具有轻自重和小体积的特点，工作稳定、使用寿命也较长，输出的光束质量也较高，可以很好地解决实际工程测绘问题，能够被应用于各种媒质环境中，是发展最快的一种激光器。半导体泵浦固体激光器的激励形式包括电泵式、电注入式等，目前主要采用电注入式。随着技术水平的不断提高，半导体泵浦固体激光器波长范围不断扩大，生成的参数越来越高，输出的能量也越来越强，测绘工作井然有序，测绘效果较为良好2。而气体激光器的种类最多、使用范围最广，是输出波长最长的一种设备，其优势在于波长范围较大、气体均匀，因此，应用气体激光器进行工程测绘获取的数据图 1 激光雷达测绘原理目标光束偏转系统光束偏转系统控制部分光学分光器件接收模组聚集镜头准直镜发射模组控制与信号处理系统距离信息计算反射率信息计算控制部分专题综述1662023 年 6 月较为稳定。激光发射技术原理如图 2 所示。2.2 空间扫描技术空间扫描技术主要包括以扫描为主的形式和以无扫描为主的形式。通过空间扫描技术扫描目标，采集相应的数据。在军事任务执行、地震监测、环境管理、城市规划、交通、通信等方面，空间扫描技术被广泛应用于获取 3D 定位信息3。例如，在地震监测中利用空间扫描技术，可以获取地震地理位置、地质等重要信息，实现对地震监测工作的有效监督。空间扫描技术在工程测绘中发挥着重要的作用，不仅可以加快城市化建设的进程，还可以推动产业经济的发展，为广大群众的生活提供便利4。2.3 终端信息处理技术在工程测绘过程中，可以利用终端信息处理技术来采集、分类、储存与处理多种类型的数据信息。终端信息处理技术不仅可以连续、高效地采集数据信息5，建立立体影像模式，还可以对测距单位进行精细划分，实现对数据的分段和分区处理6。2.4 信息接收技术信息接收技术的灵敏度较高，可以被应用于信号处理。在此过程中，需要根据集合电路等工作状况，充分考虑计算机系统的运行模式，应用光学探测器、扫描仪等设备来获得相关数据信息。同时，采用汇总法和放大检测法赖创建物体的 3D 图像，并通过回声信号的振幅进行图像非线性扫描。3 激光雷达测绘技术的优势3.1 时效性在工程建设过程中，如果周围环境发生变化，工程观测对象的实际情况也会发生变化，从而对工程的测量精度造成一定影响，延长施工时间。如果在工程建设中合理应用激光雷达测绘技术，就能够有效避免上述问题。与传统的测绘技术相比，激光雷达测绘技术具有灵敏度高、实效性强等优势。激光雷达测绘技术采用 GPS 对观测对象进行实时定位，即使观测对象发生变化，也能实时重新对观测对象进行扫描。3.2 全面性激光雷达测绘技术主要通过电磁波进行信号测绘，以此来收集反射信号，发射信号脉冲，测定与分析目标位置、质量、系统元素。电磁波信号的穿透能力较强，可以对体积较大的目标进行测绘，且测绘结果的精度较高。此外，激光雷达测绘技术可以根据基础参数和实际情况构建三维物理模型，与数字化技术相结合，呈现虚拟数码成像，具有全面性的特点。4 激光雷达测绘技术应用注意事项与传统的测绘技术相比，激光雷达测绘技术是我国近年来才研发的新型技术，这导致激光雷达测绘技术在实践中缺乏经验，容易出现各种失误。总体来说，在应用激光雷达测绘技术时，要注意以下两个方面的问题。4.1 技术应用方面由于激光雷达测绘技术属于一种新型技术，相关工作人员需要针对激光雷达测绘技术的应用开展系统性的学习，不仅要掌握激光雷达测绘技术的实际操作方法，还要不断加强理论知识方面的学习。此外，工作人员还需要充分了解激光雷达测绘技术在应用过程中可能出现的问题，在实践过程中，按照相关的标准进行操作。因此，相关部门必须不定期地对工作人员进行培训和教育，开展理论知识讲解，并加强实践训练，使工作人员将所学到的理论知识与操作实践有效结合，加强对激光雷达测绘技术的应用，进而确保工程测绘工作的顺利进行。4.2 测绘设备保养方面性能良好的测绘设备是激光雷达测绘技术发挥作用的先决条件。如果测绘设备发生故障，将会直接影响激光雷达测绘技术在实际施工中的应用效果，从而对施工进度与施工效率产生诸多不利影响。因此，在使用激光雷达测绘技术时，一定要重视测绘设备的维修和保养，同时还要制定一份合理的设备维修保养方案，并要求维修保养工作人员按照该方案进行操作，以实现对设备的有效维修与保养。5 激光雷达测绘技术在工程测绘中的具体应用5.1 工程基础测绘由于工程施工过程比较复杂，工作量较大，所以工程施工难度较大，施工效率也较低。因此，在开展工程项目的过程中，要开展工程基础测绘工作，以提高工程勘测和工程绘图的质量和效率。与其他的测绘技术相比，应用激光雷达测绘技术开展工程基础测绘，具有更明显的优势和更好的效果。激光雷达测绘技术可以便捷、快速地获得大量数据信息资源，建图 2 激光发射技术原理激光发射装置激光接收装置控制装置专题综述1672023 年 6 月立起一个完整的、系统的数字信息体系，有助于后期工程绘图工作的顺利开展。此外，激光雷达测绘技术可以有效地确保所采集的数据信息精度和实效性，保证测绘工程全过程顺利完成7。5.2 精密测绘在部分对精密度要求较高的工程中，必须应用激光雷达测绘技术来获取完整的数据源，与此同时，使用图像装置来采集工程表面的样本图像，将其与工程结构的实际情况进行有效联系，从而构建出一个立体、直观的 3D 模型。例如，电力工程的线路选择、矿山隧道的开发和挖掘、地质地矿的测绘等工作，都对工程测绘提出了高精密度的要求。目前，激光雷达测绘技术在工程的分析、计划、绘图等方面，已得到了广泛的运用。例如，在密度较高的森林地区，有关工作人员可以使用激光雷达测绘技术，精准绘制并推算出森林地区中可进行采矿的面积和范围，如图 3 所示。5.3 地下水形水质测绘部分激光雷达测绘技术可应用两种激光光束，用于地下水的测绘中。在对地下水形进行测绘时，用红光或红外线对水表面进行扫描与测量，用蓝绿色光束对水底部进行扫描与测量。在此基础上，利用红外线与蓝绿色光束的测量时间差对实际水体的水深进行估算，这有助于提高地下水形测绘的精度。此外，激光雷达测绘技术也能用于航海道的实时探测，其最大探测深度可达 50 m，根据水体清澈程度的不同，其探测深度会存在不同程度的差异。因此，激光雷达测绘技术已被许多工业企业所采用，并已获得良好的应用效果。5.4 电力运输线路测绘在电力工程的线路设计和选择中，充分应用激光雷达测绘技术，将激光雷达安装在直升机上，可以对电力传输线路进行精确的测绘，并且在测绘过程中能够根据实际情况变换航向和高度，不仅可以降低成本，还可以获取更为丰富、更为具体的数据，全面、详细地认识和把握线路所涉及的公共区域实际状况和发展特征，为电力传输线路的设计与建造提供便利。同时，在构建激光雷达系统时，可以应用定位系统、传感设备和相机等，及时绘制电力传输线路图。在电力线路建造完成之后使用激光雷达测绘技术，还可以加强对电力线路的管理，当电力线路发生故障时，可及时获取电力线路发生故障的具体部位，提高电力线路维修人员的工作效率和质量。6 结语随着科技与信息技术的持续革新与优化，越来越多的测绘技术被应用于工程建设中。在我国的工程测绘产业中，激光雷达测绘技术占有十分关键的位置，与传统的手工测绘工作相比，具有实用性、客观性等突出应用优势。因此，激光雷达测绘技术既能被用于工程基础测绘和精密测绘领域，又能被应用于工程数字建模等工作中。相关人员可以通过激光雷达测绘技术，直观、准确、方便、快捷地对信息数据进行 3D 测绘，有效简化工程建设中繁复的数字计算流程，推动工程测绘工作的可持续发展，大幅提高工程建设效率和工程质量。参考文献1 熊威，焦明东，李云昊，等.基于机载激光雷达的大比例尺地形图测绘应用实践J.测绘与空间地理信息，2022，45（8）：237-239，244.2 张毅.工程测绘中激光雷达测绘技术的应用策略分析J.商品与质量，2021（30）：59.3 奚效黎.工程测绘中激光雷达测绘技术的应用策略J.建筑工程技术与设计，2021（19）：141.4 黄琳，郭朋良.探析工程测量中激光雷达测绘技术的应用J.科技视界，2018（15）：20-21.5 杜跃飞，刘正军，冯天文.PPP 技术与机载激光雷达在电力线巡检中的应用研究J.遥感技术与应用，2019，34（2）：263-268.6 周媛.基于水利工程测绘中激光雷达技术的应用研究J.水利科学与寒区工程，2022，5（10）：101-103.7 王珂.机载激光雷达技术在电力工程测绘中的应用J.科技创新与应用，2021（9）：191-193.作者简介院陈星霖（1986），男，汉族，四川广安人，本科，工程师，研究方向为工程测绘。图 3 激光雷达测绘技术在森林地形测量中的应用ZZZZYYYYXXXXIMUGPSOBJGPS激光扫描专题综述168