摘要：随着现代科学技术的快速发展， LIDAR技术日益受到人们的普遍关注。通过此项技术可以成功获取空间三维信息，且获取数据信号信息的方法简单、快速，方便使用。由于激光雷达的不断改进，其重复频率快、峰值功率高、体积小、波长范围广，目前已在工程测绘的多个领域得以应用。
关键词：激光雷达；工程测绘；技术；应用
导言：
激光雷达测绘技术可以更加快速、准确的获取空间三维信息，而且操作简单，应用于工程测绘中极大的提高了工作效率，提高了数据的准确性。激光雷达技术可以实现同步、快速、准确地获取空间三维坐标。
1激光雷达测绘技术工作要点
激光雷达测绘技术也被称之为激光雷达成像测绘技术，它在目前的应用中主要是以地理信息导航技术和地形测绘技术为主的是目前最为先进的洲际地形图测绘方法，已经成功应用世界各国地质勘察工作中，这种测绘技术与传统的人工绘制相比较存在着速度快、准确性好、工作周期短、工作效率快的优势是一种低成本、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。在近年来随着机载、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。
2激光雷达测绘关键技术分析
2.1 激光发射机技术。现在，激光雷达发射机选择的光源主要是气体激光器和半导体泵浦固体激光器等。半导体激光器是一种小型化的激光器，工作物质几十种。主要激励方式有电泵式、电注入式和高能电子束。大部分是电注入激励。通过多年来研究，其得到了很大的发展。波长覆盖范围越来越大，各项的性能参数和输出功率也得到不断提到，应用在某些重要领域。半导体泵浦固体激光器优点是量子效率高，重量轻、体积小、稳定可靠、工作寿命长，输出地光束质量好，已经可以解决工程的应用问题，是发展最快、前景最好的激光器。目前气体激光器是一种种类最多，应用最广、输出的激光波长最丰富的激光器。优点是输出波长的范围很宽，气体光学均匀性好，输出光束质量较好，稳定性好等。
2.2 空间扫描技术。扫描方式分为扫描体制和非扫描体制，目前国内多采用扫描体制。应用最多的是机械扫描方式，扫描频率很高，能用不同机械结构得到不同扫描图样。二元光学式新兴重要分支，但目前工程应用还不成熟，扫描角度小，透过率也较低。
2.3 终端信息的处理技术。该处理系统不仅要同步协调控制各个传动结构、扫描机、激光器和各个信号处理电路，还要处理从接收机送出信息，目标距离信息要努力获取，同时还要完成录取、产生及处理重构系统的三维图像数据。目前设计该系统主要采用计算机和大规模集成电路完成，用FPGA技术实现测距单元，同时还要采用精密测时的技术等。
2.4 高灵敏度接收机的设计技术。接收单位由光电探测器、光学系统和回波检测处理电路等等组成，设计基本要求是：高回波探测概率、高接受灵敏度以及低的虚警率。工程应用中，要合理提高接收机的灵敏度来提高激光测距机性能。激光接收机核心部件是探测器，一定要合理选择使用探测器。由于雪崩光电二极管有可靠性好、体积小、内增益高等优点，首选用在工程中。
3激光雷达测绘技术在工程测绘中的应用
3.1基础测绘工作
所谓的基础测绘主要指的是对工程项目施工场地进行的测绘工作，其工作目的在于实现工程项目的基本要求和主要施工目的，通常来说工程测绘是一种对有关测量物体的基本信息进行搜集和整理的，因此在这一工作阶段应当是以数字影像为主要技术要求进行的。但是在工作中因为数字影像本身存在着工作力度繁琐、施工内容复杂的特点，为此在工程项目中我们有必要针对其基本工作线路和施工技术要求来提前设置合理的程序和控制策略。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在基础测绘工作中采用激光雷达测绘技术，可以有效的缓解传统测绘技术所带来的工作压力，提高工作效率和工作进度，这种技术在应用中是通过三维坐标的方式来实现对地面坐标的三维立体控制，从而达到精确坐标的要求，但是就机载激光雷达技术进行分析，其在应用中能够准确的判断出测量物体所在的部位，提高测量系统的工作效率，另外在工作中高精度的激光雷达测量技术还可以直观的观察到有关被测物、制备的信息，可以充分利用各种资源。
3.2精密工程测量
很多精密工程测量，都需要采集测量目标的高精度三维坐标信息，甚至需要建立精确的三维物体模型，比如：电力选线、矿山和隧道测量、水文测量、沉降测量、建筑测量、变形测量、文物考古等等行业。地面和机载LIDAR就是解决这种实际问题的最有效手段。通过数码像片获取的纹理信息与构筑物模型进行叠加构建三维模型，是进行景观分析、规划决策、形变量测、物体保护的重要依据。
例如LIDAR技术为公路、铁路设计提供高精度的地面高程模型DEM，以方便线路设计和施工土方量的精确计算。在进行电力线路设计时，通过LIDAR的成果数据可以了解整个线路设公共区域内的地形和地物要素情况。在树木密集处，可以估算出需要砍伐树木的面积和木材量。在进行电力线抢修和维护时，根据电力线路上的LIDAR数据点和相应的地面裸露点的高程可以测算出任意一处线路距离地面的高度，这样就可以便于抢修和维护。
3.3准确快速获得数字高程模型
通过激光雷达技术可以获取“两高”（即密度高与精度高）的数据产品，这种激光点云数据可以如实地反映出各点位间的三维坐标。因为激光点的密度大且数目比较多，这就可以让我们在实践中生产出一种精度高并且分辨率也高的数字高程模型（DEM）。为此，我们可以通过激光雷达技术对一些数据要求比较高的产品进行快速测量，以满足社会各行各业对数字高程的实际需要。
3.4 数字城市建设
数字城市是21 世纪以来， 很多地方正在力争构建的信息化目标。空间信息作为数字城市的基础框架和平台， 是构建数字城市的重要研究课题。LIDAR 系统可以获取高分辨率、高精度的数字地面模型和数字正射影像， 提供了构建数字城市最宝贵的空间信息资源， 因此是数字城市建设的重要技术力量。
数字城市还需要构建高精度、真三维、可量测， 具有真实感的城市三维模型作为管理城市的虚拟平台。但是采用传统技术， 进行城市三维建模是精雕细琢的工艺， 工作量很大， 效率非常低， 而且效果并不好， 影响了数字城市服务面的宽度和深度。利用LIDAR 技术对地面建筑物进行空中激光扫描或地面多角度激光扫描， 可以快速获取目标高密度高精度的三维点坐标，在软件支持下对点云数据进行模型构建和纹理映射， 多方面地构建大面积的城市三维模型。并可以实施快速动态史新， 为数字城市建设基础数据源的持续性、历史性提供了确实的保障 。
3.5水下地形测量
一些激光雷达技术采用了两种不同波长的激光束对水底进行测量。比如，SHOALS系统在采用红光（或红外光）测量水面的同时，用蓝绿光穿透水面测量水底，通过这两个光束的接收时间差计算水的深度，因此可以进行大面积的水下地形测量。通常情况下，海道测量Lidar所能测量的海水深度为50m，此一深度随水质清晰度的不同而变化，为航道、近海海洋、水文等行业的人士所推崇。
结语：随着社会的发展以及高新科技的开发与应用，激光雷达技术会变得更加成熟、获取的三维信息数据的精度会更高、速度会更快，其发展与应用空间会更加广阔，一定会在工程测绘领域中作出更大的贡献。
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论文作者:刘彬
论文发表刊物:《基层建设》2018年第15期
论文发表时间:2018/7/10
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