激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)分為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、激光系統(tǒng)和雷達(dá)系統(tǒng)相互協(xié)作處理測(cè)量問題，該技術(shù)中的激光系統(tǒng)主要通過利用發(fā)射設(shè)備向外供給激光脈沖，得到的反饋信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中，通過計(jì)算機(jī)自身的數(shù)據(jù)處理技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和統(tǒng)計(jì)以及以發(fā)射激光束探測(cè)目標(biāo)的位置、速度等特征量的雷達(dá)系統(tǒng)。

應(yīng)用在測(cè)繪當(dāng)中主要是利用其光波來測(cè)量，在整個(gè)工程測(cè)繪工作進(jìn)行當(dāng)中，激光雷達(dá)技術(shù)首先發(fā)射激光測(cè)量出待測(cè)目標(biāo)的空間三維坐標(biāo)，利用構(gòu)建的三維坐標(biāo)繪制出目標(biāo)相關(guān)的耳朵數(shù)字?jǐn)z像片，得到具體的實(shí)體三維模型，進(jìn)而真實(shí)的展現(xiàn)目標(biāo)工程的所有物體[1]。激光雷達(dá)技術(shù)的運(yùn)行過程經(jīng)過對(duì)信號(hào)的處理形成模型后對(duì)模型當(dāng)中的具體數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，具體數(shù)據(jù)包括目標(biāo)距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數(shù)?，F(xiàn)在激光雷達(dá)技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，其中在礦山工程當(dāng)中對(duì)各種目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)，由于具備自身的雷達(dá)系統(tǒng)可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的跟蹤和識(shí)別。一般的激光雷達(dá)分為兩種，一種為地面三維激光掃描技術(shù)，另一種是機(jī)載激光雷達(dá)掃描技術(shù)，這兩種技術(shù)方法通常結(jié)合在同一項(xiàng)工程當(dāng)中使用，以得到更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

1、基礎(chǔ)工程中的激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)

在基礎(chǔ)工程當(dāng)中利用激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)首先進(jìn)行初步的基礎(chǔ)測(cè)繪，也就是構(gòu)建出測(cè)繪的基本框架，通過對(duì)工程項(xiàng)目施工場(chǎng)地的測(cè)繪工作，獲得一定的測(cè)量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的基本要求和主要施工目的，基礎(chǔ)測(cè)繪是對(duì)有關(guān)測(cè)量物體的基本信息進(jìn)行搜集和整理，需要構(gòu)建圖像的基本架構(gòu)，確定平面圖的大方向，建立三維坐標(biāo)，獲得基本的數(shù)據(jù)點(diǎn)，最后生成數(shù)字影像的過程[2]。

為了得到準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)，在測(cè)量中使用激光發(fā)射儀，通過激光發(fā)射在不影響工程設(shè)施的基礎(chǔ)上更快的測(cè)出測(cè)量結(jié)果。打開激光發(fā)射裝置，放置在待測(cè)量的原件上，連接計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)施傳輸，開啟雷達(dá)裝置，當(dāng)激光發(fā)生偏移時(shí)可以啟動(dòng)警報(bào)。利用計(jì)算機(jī)成像系統(tǒng)生成基本圖像，標(biāo)注目標(biāo)點(diǎn)的大致位置，為后期的精密圖像繪制做好基礎(chǔ)工作。在得到基礎(chǔ)圖像的基礎(chǔ)上測(cè)量建筑、變形、沉降等精密數(shù)據(jù)，這些精密測(cè)繪工作大多會(huì)涉及測(cè)量目標(biāo)采集和三維物體模型構(gòu)建工作。無論是測(cè)量目標(biāo)采集還是三維物體模型構(gòu)建，都要求有準(zhǔn)確的測(cè)繪數(shù)據(jù)支持，利用激光雷達(dá)得到比較精準(zhǔn)的測(cè)繪數(shù)據(jù)，基本滿足精密測(cè)繪工作要求。在激光掃描中心發(fā)射激光到測(cè)點(diǎn)上，傳輸?shù)接?jì)算機(jī)端轉(zhuǎn)化成三維坐標(biāo)，具體工作示意圖如圖1所示。

經(jīng)過精密測(cè)量還需要對(duì)獲得的精確數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，達(dá)到精化的效果。在基礎(chǔ)工程當(dāng)中利用激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行對(duì)測(cè)體的測(cè)量時(shí)，會(huì)因?yàn)闇y(cè)體對(duì)激光的吸收而影響回波信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量和精度，激光的光波折射也會(huì)產(chǎn)生一定的偏差，從而產(chǎn)生具有一定誤差率的異常距離值。采集到的這樣的異常數(shù)據(jù)包括噪聲等，需要利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，基于激光數(shù)據(jù)腳點(diǎn)的高程突變等信息進(jìn)行[3]。這樣就可以得到具有使用價(jià)值的數(shù)據(jù)信息。將處理完成的信息需要轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換軟件將動(dòng)態(tài)定位結(jié)果轉(zhuǎn)換成為圖像中的坐標(biāo)，利用掃面中心坐標(biāo)和坐標(biāo)系間參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。將激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用到基礎(chǔ)工程當(dāng)中，相比于傳統(tǒng)的測(cè)繪方法更加方便，也能得到更加精確的結(jié)果。

圖1激光雷達(dá)精密測(cè)量工作示意圖

2、礦山工程中的激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)

在當(dāng)前生態(tài)文明社會(huì)的大背景下，中國(guó)的礦產(chǎn)事業(yè)在測(cè)繪階段存在一定的困難，特別是在生態(tài)環(huán)境惡劣的礦山上，測(cè)繪過程會(huì)受到空間程度上的局限，想要滿足礦產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展要求就要投入大量的人員資源和財(cái)物資源，這樣不僅會(huì)勞民傷財(cái)也無法達(dá)到預(yù)想中的效果。為了解決人力所不能為的問題，借助激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)，通過數(shù)字礦山來推動(dòng)礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展。在礦山工程當(dāng)中需要測(cè)繪的參數(shù)包括礦山地質(zhì)分布、礦產(chǎn)資源分布、勘探路線等。

由于礦山環(huán)境復(fù)雜，存在著很多的不確定因素，若通過工作人員進(jìn)行實(shí)地勘測(cè)，可能會(huì)引發(fā)一系列的危險(xiǎn)事故。尤其在勘探路線的規(guī)劃上，需要在測(cè)繪當(dāng)中標(biāo)注好路線、路標(biāo)、路障等，且這些信息要十分精確，才能保證礦山工程中的勘探工作可以順利安全的進(jìn)行。在這樣的不方便工作人員深入的測(cè)量范圍，大多使用無人機(jī)來進(jìn)行操控，這樣就需要獲取無人機(jī)的飛行航跡推導(dǎo)出目標(biāo)的準(zhǔn)確坐標(biāo)和原件尺寸。利用地面GPS基站和激光機(jī)載GPS的測(cè)量數(shù)據(jù)聯(lián)合平差來確定飛機(jī)的飛行軌跡。該技術(shù)中的雷達(dá)系統(tǒng)所提供的是以橢球面為基準(zhǔn)的大地高程，當(dāng)測(cè)量范圍廣時(shí)，可以將地球表面當(dāng)成平面來處理，其誤差可忽略不計(jì)。將獲得的測(cè)繪信息與基礎(chǔ)物理模型進(jìn)行疊加，構(gòu)建被測(cè)物體的精細(xì)三維模型，使礦山工程得以順利實(shí)施。將已經(jīng)成型的礦山工程模型存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中，該模型還可以應(yīng)用在很多其他的工程當(dāng)中，對(duì)后期的礦山的管理、修繕、開發(fā)甚至采礦都有著一定的參考價(jià)值。

3、電力工程中的激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)

在電力工程當(dāng)中除了對(duì)電路元件設(shè)施進(jìn)行測(cè)繪外，還需要對(duì)內(nèi)部電力傳輸和管道線路進(jìn)行測(cè)量和規(guī)劃，由于工程環(huán)境復(fù)雜具有許多不安全因素的存在，也就為傳統(tǒng)的線路測(cè)繪工作增加了一定的難度。

在激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)當(dāng)中利用機(jī)載雷達(dá)掃描技術(shù)即可最大限度地突破不利地理環(huán)境因素的影響。由于電路一般存在建筑內(nèi)部或者地下，所以在激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)實(shí)施過程中，一般的電力工程測(cè)繪利用直升機(jī)或無人機(jī)進(jìn)行測(cè)量工作，雷達(dá)系統(tǒng)起到主要作用。雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)傳輸中的電力線路進(jìn)行勘測(cè)，避免測(cè)量產(chǎn)生偏移影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，讓飛行設(shè)備沿著電力傳輸與管道傳輸?shù)淖呦蚝途€路從頭至尾飛行即可完成測(cè)繪工作。

由于一些傳輸線路比較薄弱，要選擇合適激光強(qiáng)度，為了保證采集效果可以按照電力的強(qiáng)弱來自動(dòng)調(diào)整發(fā)射激光的強(qiáng)度。除此之外，飛行設(shè)備的飛行高度和飛行速度也會(huì)影響數(shù)據(jù)的采集，所以在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)分析和形成模型的過程中，需要將影響因素考慮其中并采取一定的處理措施，以獲得更高質(zhì)量的測(cè)繪數(shù)據(jù)。在具體線路測(cè)繪工作當(dāng)中，還可以安裝錄像機(jī)和數(shù)字相機(jī)等設(shè)備，在測(cè)繪的同時(shí)對(duì)電力傳輸線路進(jìn)行檢查和維護(hù)，使得兩項(xiàng)工作能夠完美結(jié)合。由于線路測(cè)繪的危險(xiǎn)系數(shù)相對(duì)較高，所以對(duì)其精細(xì)度的要求也更加嚴(yán)苛，所以在線路測(cè)繪中所用到的激光發(fā)射裝置和雷達(dá)裝置要定期進(jìn)行維護(hù)，避免因設(shè)備問題而引起的數(shù)據(jù)偏差，通過激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用提高電力網(wǎng)管布設(shè)的科學(xué)性和實(shí)用性。

4 、結(jié)語

現(xiàn)如今激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)已經(jīng)逐漸應(yīng)用到各種行業(yè)的工程當(dāng)中，按研究的對(duì)象包括礦山工程測(cè)繪、水利工程測(cè)繪、公路工程測(cè)繪、鐵路工程測(cè)繪等。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用分析發(fā)現(xiàn)激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)解決了傳統(tǒng)測(cè)繪工作中的問題，且提升了測(cè)繪的效率。但由于中國(guó)對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用相比于發(fā)達(dá)國(guó)家起步較晚，還有更大的發(fā)展空間，希望在今后的使用過程中不斷的對(duì)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，推動(dòng)測(cè)繪事業(yè)的發(fā)展。