一、 机载激光雷达系统的应用现状
机载激光雷达遥感技术首先在航天研究中实现,继而推广到测绘工程等众多领域内,且因现阶段科技高速发展,使得此项技术的功能特性得到了质的飞跃。现如今,LIDAR在国内外诸多行业都得到了广泛的应用,尤其是在地表地形勘测、城市模型构建等测绘项目上具备非常大的优势。机载激光雷达系统(LIDAR)囊括了GPS、IMU、航空摄影、3D等遥感技术,高速、有效地收集地理数据,实现广面积、大范围、高准确度的测量功能。同云计算技术相关联,及时构建数字地面、数字表面等精确模型并引用于测绘领域。目前,国外在LIDAR方面的研究起步较早,在激光雷达遥感技术的项目实践上进展丰富,具有很大的优势;而国内在此领域的研究应用上还存在很大的提升空间,本文深入研究分析机载激光雷达遥感技术的实际应用成效,期待后续在LIDAR方面有新的突破。
二、机载激光雷达遥感技术概述
(一)主要特点及性能
机载激光雷达遥感技术在地形地貌的勘测实践中具备极高的应用价值,因其范围广、准确度高等测量性能可以及时有效地收集所需测量的数据,通过实时构建DTM、DSM、测区高程等模型并引用于测绘领域,且避免了测绘人员深入复杂地形出现意外情况。以精确度举例,在使用LIDAR进行测绘时,其绝对精准度可以保持在0.15m区间内。整个测量期间收集到的点云信息能够全方位的展示所测范围的地表地形,更有助于测绘人员高效完成各种难度系数的测量工作,获取专业性高的数据用于后续研究。
同时,机载激光雷达是一种具备主动测绘功能的遥感技术,在地形地貌的实时测绘期间,可以有效避免轻薄的云层或雾气、天气等自然因素的干扰,极大减少了外部环境带来的不利影响。另外,还可以全天候持续开展测量工作,没有时间节点的限制。以探测森林资源为例,机载激光雷达遥感技术可以轻而易举地穿透茂盛的植被勘探自然资源,降低了植被覆盖、地形复杂等造成的测量困难度。
(二)机载激光雷达的点云数据处理
点云数据是一种利用3D扫描仪收集目标项的点信息,而这些点包含了RGB、回波强度等数据,在三维几何中的呈现出向量组集合。且在航拍测绘期间,通过特定的算法将所获取的数据进一步加工处理转化为符合条件的数据。一般而言,测绘工作者联合点云数据和LIDAR归纳整理绝大多数的脉冲点信息,从而收集所测地区的三维数据,及时构建数字地面、数字表面等3D立体模型并投入测绘领工程的运行。
三、机载激光雷达遥感在测绘领域中的应用
(一)在传统测绘工程中的应用
在传统测绘技术中融入机载激光雷达遥感技术,进一步提升了此类应用的测绘性能。测绘工作人员可以利用LIDAR设备高效精确地收集DSM数据,尤其是许多传统测绘设备无法大范围使用的植被茂盛、地形复杂的区域。可以轻松穿透植被覆盖度密集的区域,归纳总结激光雷达所回馈的回波强度信息,进行DSM的精准构建。此外还可以结合数码相片进行校对,进而获取构建模型所需的精准测量数据,与现阶段传统测绘领域中的技术相互补充并应用。
(二)在交通测绘领域中的应用
在交通测绘行业中,铁路轨道和陆路公路等路线项目更加关注机载激光雷达遥感技术的推广与应用。通过此技术收集地形地貌数据并构建相关模型,从而帮工程建设和操作人员设计合理可行的算法和提供关键信息,有利于后续交通线路能够更好地进行施工。此外,LIDAR技术还可以全方位预测估算并规划土方的一些列精准数据,结合实际情况设计通信网络和各类管道线路,帮助技术人员归纳重要的交通工程环节的数据,避免复杂的地形或来自外界环境的干扰影响数据的准确性,确保整个工程可以高效、合理地实施,也便于后续运行与维护工作的进行。
(三)在电力工程测绘领域中的应用
电力工程在机载激光雷达遥感技术的使用上也十分广泛,使得电网的分布设置和运行维修更加便捷。在搭建电力线路管道时,施工技术人员运用激光雷达遥感技术测量全部电力工程所需的相关测绘数据信息,进一步完善初步电力线路的设计方案,并在这一环节上将此技术的应用价值发挥到最大化。同时,在设置电力网路的分布时,需注意此方案在后期的运行和维修保护方面是否能更便于管理,这就要用到LIDAR技术在施工期间提供的测量数据来评估和预测了。在电力工程的实际施工期间,技术人员可以采用机载激光雷达技术获取整个电力铺设地区的地理数据,针对其中地形较为复杂、数据较难人工获取以及对电力线路有干扰的区域重点排查,确保后续的施工可以正常展开。例如,在铺设电力线路网时经常遇到植被覆盖旺盛的地区,传统的测绘技术较难采集到有效数据信息,而机载激光雷达遥感技术可以穿透植被提供精准的测绘信息,降低了人力物力资源的损失,对于需要去除的树木面积以及砍伐后产出的木材数量都可以提前预估。
(四)在海洋测绘领域中的应用
在海洋测绘领域中,LIDAR技术相较于以往的测绘技术而言具备了极大的优势。在沿岸水域的测绘中,机载激光雷达技术可以高速有效地测量并反馈海岛及其水下礁岩的地形地貌数据和水位深浅信息,从而获取技术人员所需要的测绘数据。此技术的运行机制类似于双频回声测水深的技术,首先由工作人员自飞机处向所测海域发射两种波段的激光,分别为红外、蓝绿激光。前者可以直接经由海面进行反射,而后者则进行折射反应后达到海底,继而再次发生反射现象。其次,应用两种波段的激光进行反射效应,测算其中接收到激光时的时间差距就可以得出此海域水深。现如今,海洋领域的资源开发已经提上日程,此类双频回声探测水深的技术可以大力推广。
(五)在其他测绘领域中的应用
当然,除了上面提及的几种测绘领域外,LIDAR技术在国土安全、应急系统、公共建设、环境管控等许多行业也承担着重要的作用。各个行业的操作人员可通过此技术快速、精准地收集所测地区的数据信息,基于点云技术和实际情况确保后续工程项目的顺利开展。例如,我国在2008年遭遇汶川大地震时,技术人员就是通过LIDAR技术对地震后的复杂地域开展测绘工作,及时获取此区域的精准数据信息,方便救援和重建工作的快速进行,尽可能将人力、物力资源的折损降到最低。
四、机载激光雷达的发展趋势
随着科技的飞速前进,机载激光雷达遥感技术也得到了实质性的发展,可以将其作为一类全新的传感设备,在使用期间需要通过激光来测量物体间的距离,结合点云数据等技术构建DEM、DSM等精准模型,有助于项目人员可以实时掌握所测区域的地形地貌等准确、有效的数据信息。且针对植被过于茂盛或地势危险的区域也能进行监测,避免了人力物力资源上的损耗。同时,在各个行业都得到了广泛推广与使用,在此过程中融入电耦合元件、POS等优秀技术,不断完善和提升此技术的应用成效。另外,LIDAR与遥感技术的结合进一步提高了数据测量、加工及处理的功能特性,有利于测绘领域中的广泛应用。
总结
总而言之,本文通过分析研究机载激光雷达遥感技术在各个测绘领域中的应用情况,了解到LIDAR技术与传统测绘方式的不同,联合点云数据进行测量数据的加工处理,并可以及时反馈相关测量数据。此技术在有效减少外界环境因素干扰的基础上,实时获取准确度高、面积更广的测绘信息用于相关工程项目中,强化了各行业在测绘工作上的开展效率。同时,在测绘工作中,可以帮助操作人员获取更加精准的测量数据用于电力、城市建模、铁路、海洋等领域的工程建设,进而推动此类技术的研发应用和推广。
参考文献:
[1] 周龙.全数字摄影测量结合GPS定点测绘数据采集方法研究 [J].建筑工程技术与设计,2020,(28):588.
[2] 邓清福.实例探析机载激光雷达技术在工程测量中的应用 [J].科学与信息化,2019,(30):37-38.