引言
自上个世纪80年代开始,我国经济飞速发展,使得激光技术得到了长足的进步,并在现代化的建设中得到了广泛的应用。随着科学技术的不断进步,激光雷达(LiDAR)在各种现代化工程中的应用日益广泛,成为当前工程领域研究的热点。
一、激光雷达测绘技术概述
最近几年,伴随着国民经济发展水平的不断提高,地形测绘已经成为了工程、科研领域中备受关注的议题,它在人类日常生活和生产中的影响和地位也变得更加明显。特别是在社会飞速发展的新时期,人们的生活方式正在转变,与此同时,他们对资源利用提出了新的要求,也给各种物质基础带来了新的观点。在此背景下,其具体应用也发生了改变,这就需要人们在工作中进行深入的分析和研究,以确保工作的顺利开展。
(一)激光雷达测绘技术的概念
激光雷达是一种利用现代高频波段雷达技术,对被探测对象进行电磁波传播和处理的一种新方法。在具体的应用中,主要是通过对电磁波的传输、收集和管理,来更精确的探测到目标的位置和数据。其在实际的应用中,最大的优点就是可以精确的对测量物体的位移、长度和重量进行控制,提高了测量信息的准确性和时效性。同时,该系统还可以对被测对象进行实时监测,从而保证被测对象的正常工作。
(二)激光雷达测绘技术工作要点
激光雷达测量技术也可以称之为激光雷达图像测量技术,在当前的实际使用中,其重点主要是以地理资料导航技术和地形测量技术为基础,已经成为了当前世界最领先的跨洲地形图测量技术,已在不少发达国家的地理勘测项目中获得了成熟的应用。和一般的手工绘画一样,这种测绘技术具有速度快、精度好、工作周期短、工作效率高等优点,是一种低成本、高效率的空间数据获取方法,也是指导遥控技术发展的必然结果,近年来随着机载、星载平台的出现和发展激光雷达技术的研究逐渐深入,已成为当今城市建设、山川河流地形图绘制的主要手段,也是实现地理信息数据共享的重要基础。
二、激光雷达测绘技术在工程测绘中的应用
(一)基础测绘
在基础测绘领域,包括了数字正射影像、数字线划图和数字栅格图。就数字正射影像和数字线划图而言其制作离不开精确三维数据的支持,而数字正射影像便是在准确的地形数据基础上进行数字微分校正而获得,因此数字摄影的操作过程非常复杂,所以对数字摄影设备的需求也就更大了。但是,机载LiDAR技术可以提供地基的3D坐标,同时可以实现高精度差分校正,这将极大地简化正射法的制作过程,并且无需借助数码照相测量平台,可以通过常规的遥感影像处理系统实现批量制作。
(二)精密工程的测量
在很多精密工程项目的计算流程中,都会牵扯到对测量数据的采集,并由此得到三维位置数据,甚至是三维的物体模型。例如,在水文测量工程监测、沉降监测、水电选线、文物考古、变形监测等领域中,地面激光雷达和空载激光雷达正是能够处理这一类现象的一个有效方法。利用数码照相机来提取图像数据,并与构筑物模型实现重叠,从而建立三维模型,可以有效地实现对景观的规划分析、物体保护、形变测量、规划决策等。
(三)数字矿山的构建
在数字矿山里,通常对环保、节约等方面有较高的要求,以便于为后代人考虑,实现可持续性发展,当前,以此为基础的采矿及以此为基础的城市生态,面临着诸多问题,由于对采矿资源的过分开采,直接导致了生态问题,并且,采矿资源的前景也将十分有限,除此之外,采矿资源的发展也会有一定的局限性,采矿资源的开发,也会有一定的局限性。
(四)电力传输与管道布图
工作在无人机上的LiDAR最适用于输电线路与管线的探测,可以实现实时传输数据,满足快速设计规划,而且成本比固定翼飞机要便宜不少,并且无人机可以根据自己的需要随时调整自己的高度和速度,从而获得更准确的测量结果。
三、工程中LiDAR制图技术的研究
最近几年,随着人类社会的快速发展,人们对各种物质的起源和客观事物的规律的探索也越来越深刻,这就让激光雷达技术受到了越来越多的关注,因为它在目标跟踪和控制中起到了非常关键的作用。与此同时,计算机技术、信息技术、遥感技术和微电子技术的发展,也为激光雷达技术的应用提供了良好的基础,也为其工作的开展提供了理论依据。在当前的使用中,它的主要用途有。
(一)基础测绘工作
基础测绘主要是指,对工程项目施工场地进行的测绘工作,其工作目标是达到工程项目的基本要求和主要施工目标。一般来讲,工程测绘是一种收集并整理相关测量对象的基本信息的工作,所以在这一工作阶段应该以数字影像作为主要的技术条件,但由于数字影像本身就具有工作力度繁琐、施工内容复杂等特点,所以,在工程项目中,人们就需要根据其基本工作线路和施工技术要求,预先设定一个合理的工作程序和控制策略,而通过很长时间的实际工作经验,人们从中发现,将激光雷达测绘技术运用到基础测绘工作中,可以有效减轻传统测绘技术给人们带来的工作压力,同时也可以提升工作人员的效率和工作进度。这项技术在使用过程中,是通过使用三维坐标的方法,来完成对地面坐标的三维立体控制,进而达到精确坐标的要求。根据机载激光雷达技术的分析,它在使用过程中,可以准确的判断出被测物体的位置,提升了测量系统的工作效率。此外,在工作过程中,高精度的激光雷达测量技术还可以让人们直观地观测到需要被测物的物体或者其他的相关信息。
(二)精密工程测量
在当前的测绘工程项目中,许多的精密工程测量都是一个复杂的、系统的工作方式,其涉及到的内容很多,比如测量目标、三维立体坐标、三维物体模型等,所以,整个测量工作的展开也是非常的复杂和麻烦的,其中还包括了水文地质测量、沉降观测、电力选线、变形控制等各种工作流程,而地面激光雷达和空载激光雷达正是解决这一问题的一种行之有效的手段。通过数字照片来获取纹理信息,并与构筑物模型进行重叠,从而建立三维模型,从而可以有效的完成对景观的规划分析、物体保护、形变测量、规划决策等。例如,激光雷达技术在铁道工程、高速公路工程设计中创造的精确地面高程模型,可以便于道路的设计和工期的准确测算,在测绘活动中运用激光雷达研究的成果数据,能够对整条道路进行分析,包括公共范围内的地物、地貌等的变化,测绘管线养护或抢修时通过线路的激光雷达数据点,以对应大地裸露处的高度测算出任意高度距离大地的高度,便于养护和抢修;此外在树木的密集区内,还可以通过激光雷达测量出需要采伐林木的规模和树木数量。
结语
以上是笔者根据自身的工作实践,对激光雷达科学技术在测绘工作中的具体运用现状进行了分析和研究,介绍激光雷达的工作机理,对激光雷达技术在未来的应用和走向做出了阐述,借此对促进我国激光雷达科学技术的发展和应用,作出自身的努力。
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