吕 平
新疆维吾尔自治区国土资源信息中心 新疆 乌鲁木齐 830002
摘要：激光成像雷达技术在地理信息导航和地形测绘中的应用尤为广泛,是目前较为先进的地形测绘手段, 已经广泛的使用在世界各国的地质勘察领域之中。这种方法与传统的人工绘图相比较,存在着精度高、准确系数高、速度快、周期短的优势,是一种低成本、高效率且能形成三维定位的新型测绘技术手段,也为未来测绘技术的发展指明了新道路。本文详细介绍了激光雷达测绘技术，并且对激光城乡雷达技术的应用进行了研究。
关键词：地形测绘；激光成像雷达技术；应用；
地形测绘工作中的激光雷达所采用的就是与激光测距器类似的原理，利用激光测距器制造结构来进一步研发，让激光能够工作在由红外到紫外光谱段的地形探测系统之中。
一、激光雷达地形测绘技术的特征
随着人类社会的发展和对客观事物探索研究深度和广度的不断推进，高水平测量、描绘数据的获取越来越离不开激光雷达地形测绘技术的支持。激光雷达地形测绘遥感技术在人类更好的认识世界，改造世界中发挥着不可替代的作用。全球地位技术的出现、信息化技术的发展、地理信息技术的不断成熟等等，这些都为遥感技术的普及提供了客观有利的条件。使得激光成像雷达技术成为现代地形测绘工作中必不可少的技术手段。其在应用中的独特优势和特点主要表现为以下几个方面：
1.广泛的测绘。激光雷达地形测绘遥感技术主要被应用于各种数据的收集。广泛测绘需要强调数据收集的速度和数据的控制策略，激光雷达地形测绘技术应用于广泛测绘，能够将对宏观事物数据的描述和分析，从视觉空间效果上予以放大，为我们有效的把握各种宏观数据，创造了有利的条件。
2.动态数据的获取。激光雷达地形测绘遥感技术可以通过对某一特定区域的定期重复监测，获取该地域一定时间内动态的变化数据。从而帮助人们通过遥感数据了解该地区的动态变化趋势。根据这一功能，人们可以利用激光雷达测绘遥感技术对河流水文、自然灾害以及环境污染状况作出有效监控和管理，同时该功能在军事上也有较高的应用价值。
3.获取数据的综合性。激光雷达地形测绘遥感技术能够获取广泛的数据，通过对地球及人文建筑的表面数据的收集，集中反映地球上事物的形态，通过地貌、水文、植被等表面特征，充分揭示地球上事物的特点，并及时将这些数据上传，综合分析，得出对人们有用的综合数据。
二、地形测绘激光成像雷达工作原理
1.激光雷达主要实现的原理就是通过光频波段来工作的雷达射线，在该技术应用的过程中，其实现原理与微波雷达的工作原理类似，都是通过光频波段所产生的电磁波来向需要测绘的目标发射出具有探测性质的信号，之后再将设备所接收的同波信号与探测设备所发射出去的信号进行比对，最终便得到了探测目标的位置、高度、距离等地形测绘所需的重要信息。同时还能够对地形的运动信息进行跟踪、探测、识别。(激光成像雷达原理框图)
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2.传统的激光测距器从功能上来看，就是激光雷达测绘技术的简化版，而激光雷达测绘技术则是在传统激光测距技术的基础之上进行完善，有效的实现了对地形方位配置、测量地形俯仰状态以及雷达对激光目标自动进行跟踪等，两者的功能相结合，便形成了完整的激光雷达测绘技术。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通常情况下，激光雷达测绘仪都是由激光发射、激光接收、控制系统、处理系统、操控终端这几个部分来组成，而激光雷达测绘设备中的激光雷达还可以按照多种方法来进行分类，例如按照以期发射的波形以及对数据所采用的处理方式进行区分，可以区分为脉冲激光雷达、脉冲对铺激光雷达、成像雷达等等；而按照其使用的平台来进行区分，则可以区分为航天激光雷达、地表激光雷达、舰载激光雷达以及机载激光雷等等；还可以依据完成不同任务的来区分，可以区分为火控激光雷达、导弹制导激光雷达、靶场测量激光雷达等等。
三、激光雷达测绘技术在工程测绘中的应用
1.基础测绘。在对地形进行基础测绘的过程中，主要测绘的目的包括了对数字正射影像、数字栅格地图以及数字线划地图这个几个方面的数据。在进行数字正射影像以及数字线划地图采集的过程中，必须要通过精度较高的三维信息来为这两项数据的产生提供支持。又由于数字摄影测量采集工作过程中的程序较复杂，对设计要求与技术路线也非常严格，同时对生产人员提出更高的技能要求。而机载激光雷达技术所提供的地面三维坐标，则可以满足高精度影像微分纠正的要求，让数字正射影像生产更加容易，并不需要数字摄影测量平台，极大降低成本，在一般遥感图像处理系统中就可以实现规模化生产。另外，高精度的激光点云数据，可直观反映地物、植被等三维信息，充分利用这些资源，实现更加精准的判读与测量，提高数据的采集效率与质量。
2.精密工程的测量。很多精密工程的测量，都涉及到测量目标的采集，并获得三维坐标信息或者三维物体模型，例如在水文测量、建筑测量、沉降测量、电力选线、文物考古、变形测量等行业中。地面激光雷达和机载激光雷达就是解决这类问题的有效方法。利用数码相片获得纹理信息，并与构筑物模型实现叠加，以构建三维模型，可有效实现对景观的规划分析、物体保护、形变测量、规划决策等。例如激光雷达技术在铁路设计、公路设计中提供的高精度地面高程模型，可便于线路的设计与施工方法精确计算。在电力线路设计过程中，利用激光雷达技术的成果数据可以对整个线路有所了解，包括公共区域内的地物、地形等要素；另外，在树木的密集区内，也可利用激光雷达估算出需要砍伐树木的面积与木材量。
3.数字矿山的构建。数字矿山的建立既满足环境友好型、经济节约型社会需要，也对促进矿山可持续发展具有重要作用。近年来，我国矿业及矿业城市遇到了生存与发展的困境，而矿山生态环境、资源枯竭等问题严重，矿山系统内的功能受到局限，矿山的人力、物力、财力都有所影响。若想解决这些问题，必须加强对数字矿山的重视。利用激光雷达数据滤波迅速提取矿区内的相关数据，建立起三维虚拟地面模型，并确定建筑物的合理区域，提取建筑物的顶面信息，以重建建筑物模型。建筑物的模型和地面的分层组合建模、匹配融合等，实现塌陷区的生态环境与经济评价，对由于沉陷造成的土地侵蚀与裂缝进行分析，调查沉陷区的建筑物破坏情况，以及检测滑坡地质灾害等。
4.电力传输与管道布图。在直升机平台上工作的激光雷达系统，最适用于测量传输线路。由于直升机可以沿着电力线或者管道传输的走廊飞行，比固定翼飞机节约成本，并且直升机可以随时根据需要调整高度和速度，以获得更为精准的数据。如果在激光雷达应用平台中同时使用录像机、数字相机及其他传感设备，既可实现激光雷达测量，也可同步进行线路检查及制图工作。
四、市场前景
随着激光扫描软件市场的不断成熟，激光雷达地形测绘遥感技术配套设备的成本越来越低，加之三围重构技术日趋成熟，使得一个完整的三围虚拟模型的构建变得不再那么困难。三围虚构模型的出现，将提升人们工程施工、地质资源开发的正确性和成功率，大大的降低工程施工的成本。因此，这便使得激光成像雷达技术具备了快速发展的技术条件和配套设施条件，加之其强大的测绘数据获取
能力，未来，该技术必将拥有十分可观的市场前景。
综上所述，激光雷达测绘技术在不远的将来必然会成为现代社会地形测绘发展方向的主导，并且不断完善自身，具有更多的领先技术。在工程建设过程中，可以通过激光雷达测绘技术来与其他不同类型的测绘技术相配合，最大限度的提高了激光雷达测绘技术所具有的效率以及质量。但就目前来说，我国的激光雷达地形测绘技术中还存在着一定的不足，还需要在使用过程中不断对其进行完善，使得激光雷达测绘技术能够不断发展。
参考文献：
[1]朱筱茵.基于激光雷达的数字化精密测量技术研究[J].长春理工大学：光学工程，2011.
[2]郑永超，赵铭军，张文平，赵春生，沈严.激光雷达技术及其发展动向[J].红外与激光工程，2011（3）
论文作者:吕平
论文发表刊物:《基层建设》2015年18期
论文发表时间:2015/11/6
标签：激光论文; 技术论文; 地形论文; 数据论文; 测量论文; 遥感论文; 数字论文; 《基层建设》2015年18期论文;