1、引言

　　隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展， LIDAR技術(shù)日益受到人們的普遍關(guān)注。通過(guò)此項(xiàng)技術(shù)可以成功獲取空間三維信息，且獲取數(shù)據(jù)信號(hào)信息的方法簡(jiǎn)單、快速，方便使用。為此，在我國(guó)工程測(cè)繪領(lǐng)域中常常使用LIDAR技術(shù)來(lái)獲取數(shù)字高程模型，并對(duì)一些精密工程進(jìn)行測(cè)量。目前，LIDAR技術(shù)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣、應(yīng)用效果越來(lái)越得到了人們的認(rèn)可。

　　2、激光雷達(dá)的分類(lèi)與工作原理

　　人們對(duì)激光雷達(dá)的分類(lèi)一般是依據(jù)激光器與探測(cè)技術(shù)進(jìn)行分類(lèi)，也可以根據(jù)雷達(dá)功能給予分類(lèi)。人類(lèi)在實(shí)踐中已經(jīng)發(fā)明了多種激光器，目前市場(chǎng)上激光器的種類(lèi)比較多，比如：CO2激光器與氦-氖激光器等。依照探測(cè)技術(shù)，可以將激光雷達(dá)分成2種類(lèi)型，即直接探測(cè)型與相干探測(cè)型。依據(jù)功能來(lái)劃分，則可以分成跟蹤、目標(biāo)識(shí)別、流速測(cè)量、成像雷達(dá)與振動(dòng)傳感等多種雷達(dá)。激光雷達(dá)的工作原理跟無(wú)線電雷達(dá)的基本一樣，均依賴于所使用的探測(cè)技術(shù)。

　　激光雷達(dá)在工作時(shí)，先由激光發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，經(jīng)過(guò)目標(biāo)反射以后直接被信號(hào)接收系統(tǒng)所收集，這樣就可將激光信號(hào)往返傳播的時(shí)間測(cè)量出來(lái)，從而確定所測(cè)目標(biāo)之距離。對(duì)于所測(cè)目標(biāo)之徑向速度，我們可通過(guò)反射光之多普勒頻移進(jìn)行確定，通過(guò)測(cè)量出2個(gè)或者2個(gè)以上的距離，則可以準(zhǔn)確計(jì)算出目標(biāo)變化率，從而獲取有效目標(biāo)速度。

　　3、激光雷達(dá)技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用

　　3.1準(zhǔn)確快速獲得數(shù)字高程模型

　　通過(guò)激光雷達(dá)技術(shù)可以獲取“兩高”（即密度高與精度高）的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，這種激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)可以如實(shí)地反映出各點(diǎn)位間的三維坐標(biāo)。因?yàn)榧す恻c(diǎn)的密度大且數(shù)目比較多，這就可以讓我們?cè)趯?shí)踐中生產(chǎn)出一種精度高并且分辨率也高的數(shù)字高程模型（DEM）。為此，我們可以通過(guò)激光雷達(dá)技術(shù)對(duì)一些數(shù)據(jù)要求比較高的產(chǎn)品進(jìn)行快速測(cè)量，以滿足社會(huì)各行各業(yè)對(duì)數(shù)字高程的實(shí)際需要。

　　3.2基礎(chǔ)測(cè)繪的實(shí)施　

       DOM（數(shù)字正射影像）、DLG（數(shù)字線劃地圖）與DRG（數(shù)字柵格地圖）是工程基礎(chǔ)測(cè)繪中的常見(jiàn)產(chǎn)品。其中，DOM與DLG這2種產(chǎn)品在日常生產(chǎn)實(shí)踐中離不開(kāi)高精度的三維信息及其支持。比如，DOM這種產(chǎn)品，它是在數(shù)字高程模型給予一些精確的地形信息的支持下，然后通過(guò)對(duì)數(shù)字進(jìn)行微分才糾正得到的。假如無(wú)真實(shí)、可靠性強(qiáng)的數(shù)字高程模型資料，則傳統(tǒng)生產(chǎn)出來(lái)的數(shù)字正射影像方法要通過(guò)運(yùn)用數(shù)字攝影測(cè)量等方法才能順利完成。而通過(guò)遙感圖像的處理系統(tǒng)就可以順利實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息產(chǎn)品規(guī)?；纳a(chǎn)。同時(shí)，這些精度高的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)是可以直觀形象地反映出植被與地物之間的各種三維信息，運(yùn)用此類(lèi)的數(shù)據(jù)資源，則數(shù)字線劃地圖就可準(zhǔn)確判讀與測(cè)量地形地物地貌，采集數(shù)據(jù)也就更容易了。

　　3.3精密工程測(cè)量

　　在實(shí)際中，一些精密的工程測(cè)量均是需要大量采集測(cè)量目標(biāo)（高精度三維坐標(biāo)信息），有時(shí)也需要為其建立起一種精確度高的三維物體模型。例如：在電力選線、礦山與隧道、水文與沉降等各種行業(yè)的工程測(cè)量中，要求精密度比較高。而運(yùn)用激光雷達(dá)技術(shù)，則可以較好地解決上述實(shí)際工程測(cè)量精密度高的問(wèn)題。運(yùn)用數(shù)碼像片所獲得的一些紋理信息，以及通過(guò)構(gòu)筑物的模型進(jìn)行疊加而建立起來(lái)的三維模型，常常運(yùn)用在工程景觀的分析與規(guī)劃，以及形變量測(cè)與物體保護(hù)中。

　　激光雷達(dá)技術(shù)可以提供給公路設(shè)計(jì)以及鐵路設(shè)計(jì)精度極高的基于地面的高程模型，從而方便對(duì)這些工程線路的設(shè)計(jì)與施工進(jìn)行更加準(zhǔn)確的計(jì)算。在設(shè)計(jì)電力線路的時(shí)候，運(yùn)用激光雷達(dá)得到的各種成果數(shù)據(jù)，能夠全面了解與掌握電力線路需要設(shè)立的一些公共區(qū)域，及其區(qū)域內(nèi)地形與地物的實(shí)際情況。在一些樹(shù)木密集的地區(qū)，通過(guò)激光雷達(dá)技術(shù)可以方便估算出所需要開(kāi)采樹(shù)木的大概面積與木材量。運(yùn)用激光雷達(dá)技術(shù)還可以為電力線搶修與維護(hù)提供很大的方便，依照在電力線路上的那些激光雷達(dá)數(shù)據(jù)點(diǎn)，及與之對(duì)應(yīng)的一些裸露點(diǎn)（地面）高程，能夠較好地測(cè)量計(jì)算出每一個(gè)線路與地面之間的高度，從而便于工人搶修與維護(hù)電力線。

　　3.4數(shù)字城市建設(shè)

　　隨著當(dāng)前我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)的大力推進(jìn)，一些城市正朝著數(shù)字城市信息化目標(biāo)方向前進(jìn)。而空間信息就是打造數(shù)字城市之重要的框架與平臺(tái)，也是建立數(shù)字城市之核心環(huán)節(jié)。激光雷達(dá)技術(shù)則能夠獲得一系列分辨率極高、且精讀性極高的地面模型（數(shù)字），進(jìn)而可以為數(shù)字城市建設(shè)提供一些非常寶貴的空間信息資源。為此，激光雷達(dá)技術(shù)可以說(shuō)是當(dāng)前城市建設(shè)之核心技術(shù)。

　　與此同時(shí)，在建設(shè)數(shù)字城市進(jìn)程中需要構(gòu)建出精度高、真實(shí)感比較突出的城市三維模型，這種三維模型主要是當(dāng)作管理數(shù)字城市的一種虛擬平臺(tái)。然而，運(yùn)用傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)，構(gòu)建城市三維建模，其工作量非常大，任務(wù)極其繁重，工作效率又非常低，顯然得到的效果是不好的，在很大程度上直接影響了數(shù)字城市服務(wù)面的深度。在工程實(shí)踐中，人們發(fā)現(xiàn)運(yùn)用激光雷達(dá)技術(shù)可以在空中或地面通過(guò)激光多角度掃描地面的建筑物，從而能夠快速、準(zhǔn)確獲知所測(cè)量目標(biāo)的三維點(diǎn)（高密度且高精度）的空間坐標(biāo)，然后再借助計(jì)算機(jī)軟件，可以較好地對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)實(shí)施模型建構(gòu)與紋理的映射，甚至可以全方位地構(gòu)建出面積比較大的數(shù)字城市的三維模型；同時(shí)還能夠?qū)崟r(shí)、動(dòng)態(tài)地更新三維模型，從而為我們數(shù)字城市的建設(shè)提供一些可靠的、持續(xù)的、真實(shí)的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)源。

　　3.5水下地形測(cè)量

　　一些激光雷達(dá)系統(tǒng)是運(yùn)用了2種波長(zhǎng)不同的激光束，有益于對(duì)水下地形的真實(shí)測(cè)量。例如，通過(guò)激光雷達(dá)系統(tǒng)可以運(yùn)用紅光或者紅外光對(duì)水面進(jìn)行測(cè)量，還可以運(yùn)用藍(lán)綠光通過(guò)穿透水面的方式來(lái)測(cè)量水底，接著運(yùn)用2光束（約等于）的接收時(shí)間差來(lái)進(jìn)一步計(jì)算出水的真實(shí)深度。所以，能夠運(yùn)用激光雷達(dá)技術(shù)對(duì)水下地形進(jìn)行大面積的測(cè)量。此外，可以運(yùn)用激光雷達(dá)技術(shù)對(duì)海道進(jìn)行測(cè)量，其測(cè)量海水的深度最高可達(dá)50m，這個(gè)測(cè)量深度是隨著海水水質(zhì)的清晰度有一定的所變化，普遍受到航道與水文等多種行業(yè)的歡迎。

　　3.6其他方面的應(yīng)用

　　激光雷達(dá)技術(shù)可以結(jié)合其他一種或多種定位技術(shù)，可以實(shí)時(shí)、高精度的獲得范圍很廣的DEM，從而更加直接獲得實(shí)際、客觀的地表三維信息，為此可以運(yùn)用在堤壩及隧道等一些復(fù)雜項(xiàng)目的目標(biāo)跟蹤以及監(jiān)測(cè)中。比如，激光雷達(dá)技術(shù)結(jié)合GIS技術(shù)，能夠快速準(zhǔn)確測(cè)定堆積物容積，可以運(yùn)用于一些工程的開(kāi)挖，還能夠應(yīng)于于智能交通建設(shè)與管理、城市規(guī)劃設(shè)計(jì)、通訊網(wǎng)絡(luò)工程的布設(shè)等其他方面。

　　4、結(jié)論

　　激光雷達(dá)技術(shù)可以快速、準(zhǔn)確、方便地獲得一些三維空間信息，因此與其它經(jīng)典測(cè)量技術(shù)相比，更具先進(jìn)性與可行性。尤其對(duì)于工程測(cè)繪領(lǐng)域而言，隨著激光雷達(dá)技術(shù)的加速度發(fā)展，以及人們對(duì)各種三維控制信息的需求不斷增加，激光雷達(dá)技術(shù)定會(huì)在其他科學(xué)技術(shù)手段的支持與配合下，成為采集三維空間數(shù)據(jù)信息的“高手”。相信，隨著社會(huì)的發(fā)展以及高新科技的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，激光雷達(dá)技術(shù)會(huì)變得更加成熟、獲取的三維信息數(shù)據(jù)的精度會(huì)更高、速度會(huì)更快，其發(fā)展與應(yīng)用空間會(huì)更加廣闊，一定會(huì)在工程測(cè)繪領(lǐng)域中作出更大的貢獻(xiàn)。

猜你喜歡：

基于機(jī)載激光雷達(dá)的DEM的構(gòu)建

LIDAR技術(shù)在林區(qū)輸電線路工程中的應(yīng)用

版權(quán)聲明：文章來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，登載此文出于傳遞更多信息之目的，版權(quán)歸原作者及刊載媒體所有，如本文中圖片或文字侵犯您的權(quán)益，請(qǐng)聯(lián)系我們。