工程測繪中LIDAR測繪技術的(de)有效運用(yòng)

發布日期：2018-06-22 00:00 浏覽量：8576

　　測繪工作在工程建設中扮演著(zhe)重要角色，且我國地域面積廣闊，地質地貌構成複雜(zá)，極大(dà)程度上提升了(le)施工的(de)難度，爲科學控制工程施工進度，應加大(dà)對(duì)測繪工作的(de)重視程度，全面勘察工程區(qū)域中地質情況、岩層運動情況，并采取對(duì)應的(de)施工技術，從而更好地确保施工安全與質量。随著(zhe)我國社會經濟的(de)發展，建築工程呈現出多(duō)種設計樣式等特色，對(duì)測繪技術也(yě)提出了(le)更高(gāo)要求，傳統的(de)測繪技術因自身局限性，已不再适應于工程的(de)需要，因此LIDAR測繪技術、GPS技術、GRS技術等新型測繪方式誕生并被廣泛應用(yòng)在工程測繪過程。

　　1 LIDAR測繪技術原理(lǐ)

　　Light Detection And Ranging簡稱LIDAR，代表著(zhe)激光(guāng)探測與測量，主要以GPS技術和(hé)慣性測量裝置爲基礎，将系統探測的(de)數據用(yòng)DSM（數字表面模型）通(tōng)過離散點的(de)方式表示，數據中包含激光(guāng)強度、三維空間等多(duō)方面的(de)信息。LIDAR測繪技術分(fēn)爲地面與機載兩種類型，其中的(de)機載型激光(guāng)雷達借助測距系統、飛(fēi)機等設備，融合計算(suàn)機技術、激光(guāng)測距技術、IMU（慣性測量單元）等多(duō)種現代化(huà)技術，能夠準确測量出物(wù)體在地面的(de)三維坐(zuò)标，因此，其應用(yòng)範圍較爲廣闊，主要的(de)系統有以下(xià)4個(gè)：（1）激光(guāng)掃描測距系統；（2）IMU（慣性測量裝置）；（3）動态差分(fēn)GPS接收機；（4）一套成像裝置。

　　LIDAR測繪技術主要的(de)工作原理(lǐ)有：通(tōng)過傳感器等裝置，發射出激光(guāng)束後，借由空氣這(zhè)一載體，傳播到物(wù)體的(de)表層或者地面，再經過表層或地面的(de)反射後，形成的(de)反射能量會被傳感器重新接收并記錄，作爲系統中的(de)電信号。如果準确記錄信号的(de)發射與接收時(shí)間，那麽就可(kě)以科學地計算(suàn)出物(wù)體的(de)表層或者地面與激光(guāng)器之間的(de)距離，其計算(suàn)公式如下(xià)所示：

　　R=ct/2

　　式中，R爲物(wù)體的(de)表層或者地面與激光(guāng)器之間的(de)距離；

　　c爲光(guāng)速；

　　t爲接收時(shí)刻與發射時(shí)刻的(de)時(shí)間差。

　　光(guāng)脈沖通(tōng)常以光(guāng)速進行傳播，通(tōng)過激光(guāng)型發射器，發出一束離散式光(guāng)脈沖，将其打在地表後，并對(duì)其反射，而在發出下(xià)一光(guāng)脈沖之前，接收器會先接收被反射的(de)光(guāng)脈沖，以此測量出距離。

　　2 LIDAR測繪技術的(de)應用(yòng)優勢

　　将LIDAR測繪技術應用(yòng)在工程測繪過程中，具有産生數據周期快(kuài)、抗外部環境幹擾能力強、自動化(huà)智能化(huà)程度高(gāo)、準确性高(gāo)等多(duō)種優勢。該測繪技術需要借助相關的(de)傳感器裝置，并發射出激光(guāng)脈沖類型的(de)信号，能夠較好地避開地面植被等其他(tā)物(wù)品的(de)遮擋，更爲準确地獲取工程區(qū)域中地形、地表等方面的(de)數據。再利用(yòng)先進的(de)科學軟件對(duì)數據進行處理(lǐ)，生成直觀的(de)等高(gāo)線或者影(yǐng)像圖。與地面測量技術或者傳統的(de)測繪技術相比，存在多(duō)方面的(de)優勢，因此，該種技術的(de)應用(yòng)範圍較廣，包括繪制地圖、航圖測繪等領域。

　　3 工程測繪中LIDAR測繪技術的(de)有效運用(yòng)

　　LIDAR測繪技術得(de)出的(de)數據準确，能夠輔助工作人(rén)員(yuán)更爲科學地進行施工，将其合理(lǐ)地運用(yòng)在工程測繪中，應綜合考慮工程地質條件、環境因素等方面的(de)因素，确保技術運用(yòng)的(de)科學性，當前，LIDAR測繪技術的(de)運用(yòng)方式主要有基礎測繪、精密工程和(hé)數字化(huà)城(chéng)市等方面，具體包括以下(xià)幾方面的(de)内容。

　　3.1 施工場(chǎng)地的(de)基礎測繪工作

　　将LIDAR測繪技術應用(yòng)在施工場(chǎng)地的(de)基礎測繪工作中，能夠更好地滿足施工标準，達到預定的(de)施工目标。當前，基礎測繪中主要包括DLG（數字線劃地圖）、DOM（數字正射影(yǐng)像）、DEM（數字高(gāo)程模型）和(hé)DRG（數字栅格地圖）4種基本的(de)測繪産品，其中數字線劃地圖和(hé)數字正射影(yǐng)像的(de)生産過程需要三維空間高(gāo)精度的(de)信息支撐。如，數字正射影(yǐng)像需要數字高(gāo)程模型在提供精确的(de)地形資料後，再借助數字型微分(fēn)技術，分(fēn)析或者糾正信息，最後才能獲取相應的(de)産品，在沒有數字高(gāo)程模型數據資料的(de)情況下(xià)，會借助攝影(yǐng)的(de)方式進行測量，但與數字高(gāo)程模型相比，其操作程序複雜(zá)且繁瑣，很容易出現人(rén)工失誤的(de)情況。而通(tōng)過LIDAR測繪技術，能夠實時(shí)提取地面表層的(de)三維坐(zuò)标，更好地滿足于糾正需求，降低了(le)數字正射影(yǐng)像的(de)整體獲取難度。基于此種生産背景，數字正射影(yǐng)像不再依靠攝影(yǐng)平台，隻需要有普通(tōng)RS圖像系統，就可(kě)以實現集約化(huà)、高(gāo)效率生産。

　　3.2 LIDAR測繪技術在精密工程中的(de)運用(yòng)

　　當前，我國運用(yòng)LIDAR測繪技術的(de)範圍逐漸變廣，其中一個(gè)顯著的(de)特點是應用(yòng)在精密工程的(de)測繪過程，包括測量水(shuǐ)文環境、測量地質沉降情況、爲電力系統選線、測量建築工程、考古等方面。這(zhè)一類工程的(de)共同特征是要求全面收集、測量和(hé)采取目标範圍内的(de)所有信息，同時(shí)也(yě)需了(le)解三維坐(zuò)标和(hé)模型中涵蓋的(de)信息。将地面和(hé)機載兩種LIDAR測繪技術有機統一，能夠很好地滿足精密工程需求，其具體的(de)操作步驟爲：借助數碼相片，采集對(duì)應的(de)紋理(lǐ)信息，并将其與建築物(wù)模型進行層次式、疊加式處理(lǐ)，構建出科學的(de)三維模型，再規劃出具體的(de)目标景觀，進而達到測量形變、決策規劃、分(fēn)析目标景觀等目的(de)。如，在建設建築工程中，能夠利用(yòng)LIDAR測繪技術，獲取施工區(qū)域中地物(wù)、地形情況，并根據設置的(de)數據點，展開驗收、監督等工作，保障工程的(de)施工質量。

　　3.3 建設數字化(huà)城(chéng)市

　　數字化(huà)城(chéng)市屬于當前城(chéng)市化(huà)進程中重要發展趨勢之一，包含多(duō)媒體、計算(suàn)機、數據存儲等方面的(de)技術，再結合GIS技術、RS技術、仿真-模拟技術、遙測技術等，三維描述出城(chéng)市的(de)多(duō)種類、多(duō)尺度、多(duō)分(fēn)辨率，更爲實時(shí)地監測城(chéng)市變化(huà)。通(tōng)過利用(yòng)LIDAR測繪技術，能夠及時(shí)獲取數字地面模型，從而爲建設數字化(huà)城(chéng)市提供空間信息資源，從全方位的(de)角度掃描地面建築物(wù)，并得(de)到目标景物(wù)的(de)三維坐(zuò)标，再構建出城(chéng)市三維模型，更好地促進城(chéng)市發展。

　　4 結語

　　綜上所述，測繪工作在工程建設過程中扮演著(zhe)重要角色，不僅關系著(zhe)整個(gè)施工進度，更影(yǐng)響著(zhe)工程的(de)質量和(hé)施工安全，基于此，工作人(rén)員(yuán)應結合工程實際情況，選擇恰當的(de)測繪技術，确保測繪工作的(de)順利進行。LIDAR是當前應用(yòng)得(de)較爲廣泛的(de)測繪技術，具備密度大(dà)、數據獲取準确等多(duō)方面的(de)優勢，對(duì)工程測繪有著(zhe)較大(dà)的(de)幫助作用(yòng)，但就當前的(de)情況而言，LIDAR測繪技術的(de)應用(yòng)仍存在問題，相關測繪工作人(rén)員(yuán)必須加大(dà)對(duì)其的(de)研究力度，綜合考慮工程量、工程外部環境等因素，拓寬LIDAR測繪技術的(de)運用(yòng)範圍，保障測繪數據的(de)精密性，提升工程整體質量。

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