工程測繪中LIDAR測繪技術(shù)的有效運(yùn)用

發(fā)布日期：2018-06-22 00:00 瀏覽量：10412

　　測繪工作在工程建設(shè)中扮演著重要角色，且我國地域面積廣闊，地質(zhì)地貌構(gòu)成復(fù)雜，極大程度上提升了施工的難度，為科學(xué)控制工程施工進(jìn)度，應(yīng)加大對測繪工作的重視程度，全面勘察工程區(qū)域中地質(zhì)情況、巖層運(yùn)動情況，并采取對應(yīng)的施工技術(shù)，從而更好地確保施工安全與質(zhì)量。隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑工程呈現(xiàn)出多種設(shè)計(jì)樣式等特色，對測繪技術(shù)也提出了更高要求，傳統(tǒng)的測繪技術(shù)因自身局限性，已不再適應(yīng)于工程的需要，因此LIDAR測繪技術(shù)、GPS技術(shù)、GRS技術(shù)等新型測繪方式誕生并被廣泛應(yīng)用在工程測繪過程。

　　1 LIDAR測繪技術(shù)原理

　　Light Detection And Ranging簡稱LIDAR，代表著激光探測與測量，主要以GPS技術(shù)和慣性測量裝置為基礎(chǔ)，將系統(tǒng)探測的數(shù)據(jù)用DSM（數(shù)字表面模型）通過離散點(diǎn)的方式表示，數(shù)據(jù)中包含激光強(qiáng)度、三維空間等多方面的信息。LIDAR測繪技術(shù)分為地面與機(jī)載兩種類型，其中的機(jī)載型激光雷達(dá)借助測距系統(tǒng)、飛機(jī)等設(shè)備，融合計(jì)算機(jī)技術(shù)、激光測距技術(shù)、IMU（慣性測量單元）等多種現(xiàn)代化技術(shù)，能夠準(zhǔn)確測量出物體在地面的三維坐標(biāo)，因此，其應(yīng)用范圍較為廣闊，主要的系統(tǒng)有以下4個(gè)：（1）激光掃描測距系統(tǒng)；（2）IMU（慣性測量裝置）；（3）動態(tài)差分GPS接收機(jī)；（4）一套成像裝置。

　　LIDAR測繪技術(shù)主要的工作原理有：通過傳感器等裝置，發(fā)射出激光束后，借由空氣這一載體，傳播到物體的表層或者地面，再經(jīng)過表層或地面的反射后，形成的反射能量會被傳感器重新接收并記錄，作為系統(tǒng)中的電信號。如果準(zhǔn)確記錄信號的發(fā)射與接收時(shí)間，那么就可以科學(xué)地計(jì)算出物體的表層或者地面與激光器之間的距離，其計(jì)算公式如下所示：

　　R=ct/2

　　式中，R為物體的表層或者地面與激光器之間的距離；

　　c為光速；

　　t為接收時(shí)刻與發(fā)射時(shí)刻的時(shí)間差。

　　光脈沖通常以光速進(jìn)行傳播，通過激光型發(fā)射器，發(fā)出一束離散式光脈沖，將其打在地表后，并對其反射，而在發(fā)出下一光脈沖之前，接收器會先接收被反射的光脈沖，以此測量出距離。

　　2 LIDAR測繪技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

　　將LIDAR測繪技術(shù)應(yīng)用在工程測繪過程中，具有產(chǎn)生數(shù)據(jù)周期快、抗外部環(huán)境干擾能力強(qiáng)、自動化智能化程度高、準(zhǔn)確性高等多種優(yōu)勢。該測繪技術(shù)需要借助相關(guān)的傳感器裝置，并發(fā)射出激光脈沖類型的信號，能夠較好地避開地面植被等其他物品的遮擋，更為準(zhǔn)確地獲取工程區(qū)域中地形、地表等方面的數(shù)據(jù)。再利用先進(jìn)的科學(xué)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，生成直觀的等高線或者影像圖。與地面測量技術(shù)或者傳統(tǒng)的測繪技術(shù)相比，存在多方面的優(yōu)勢，因此，該種技術(shù)的應(yīng)用范圍較廣，包括繪制地圖、航圖測繪等領(lǐng)域。

　　3 工程測繪中LIDAR測繪技術(shù)的有效運(yùn)用

　　LIDAR測繪技術(shù)得出的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，能夠輔助工作人員更為科學(xué)地進(jìn)行施工，將其合理地運(yùn)用在工程測繪中，應(yīng)綜合考慮工程地質(zhì)條件、環(huán)境因素等方面的因素，確保技術(shù)運(yùn)用的科學(xué)性，當(dāng)前，LIDAR測繪技術(shù)的運(yùn)用方式主要有基礎(chǔ)測繪、精密工程和數(shù)字化城市等方面，具體包括以下幾方面的內(nèi)容。

　　3.1 施工場地的基礎(chǔ)測繪工作

　　將LIDAR測繪技術(shù)應(yīng)用在施工場地的基礎(chǔ)測繪工作中，能夠更好地滿足施工標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到預(yù)定的施工目標(biāo)。當(dāng)前，基礎(chǔ)測繪中主要包括DLG（數(shù)字線劃地圖）、DOM（數(shù)字正射影像）、DEM（數(shù)字高程模型）和DRG（數(shù)字柵格地圖）4種基本的測繪產(chǎn)品，其中數(shù)字線劃地圖和數(shù)字正射影像的生產(chǎn)過程需要三維空間高精度的信息支撐。如，數(shù)字正射影像需要數(shù)字高程模型在提供精確的地形資料后，再借助數(shù)字型微分技術(shù)，分析或者糾正信息，最后才能獲取相應(yīng)的產(chǎn)品，在沒有數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)資料的情況下，會借助攝影的方式進(jìn)行測量，但與數(shù)字高程模型相比，其操作程序復(fù)雜且繁瑣，很容易出現(xiàn)人工失誤的情況。而通過LIDAR測繪技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)提取地面表層的三維坐標(biāo)，更好地滿足于糾正需求，降低了數(shù)字正射影像的整體獲取難度?；诖朔N生產(chǎn)背景，數(shù)字正射影像不再依靠攝影平臺，只需要有普通RS圖像系統(tǒng)，就可以實(shí)現(xiàn)集約化、高效率生產(chǎn)。

　　3.2 LIDAR測繪技術(shù)在精密工程中的運(yùn)用

　　當(dāng)前，我國運(yùn)用LIDAR測繪技術(shù)的范圍逐漸變廣，其中一個(gè)顯著的特點(diǎn)是應(yīng)用在精密工程的測繪過程，包括測量水文環(huán)境、測量地質(zhì)沉降情況、為電力系統(tǒng)選線、測量建筑工程、考古等方面。這一類工程的共同特征是要求全面收集、測量和采取目標(biāo)范圍內(nèi)的所有信息，同時(shí)也需了解三維坐標(biāo)和模型中涵蓋的信息。將地面和機(jī)載兩種LIDAR測繪技術(shù)有機(jī)統(tǒng)一，能夠很好地滿足精密工程需求，其具體的操作步驟為：借助數(shù)碼相片，采集對應(yīng)的紋理信息，并將其與建筑物模型進(jìn)行層次式、疊加式處理，構(gòu)建出科學(xué)的三維模型，再規(guī)劃出具體的目標(biāo)景觀，進(jìn)而達(dá)到測量形變、決策規(guī)劃、分析目標(biāo)景觀等目的。如，在建設(shè)建筑工程中，能夠利用LIDAR測繪技術(shù)，獲取施工區(qū)域中地物、地形情況，并根據(jù)設(shè)置的數(shù)據(jù)點(diǎn)，展開驗(yàn)收、監(jiān)督等工作，保障工程的施工質(zhì)量。

　　3.3 建設(shè)數(shù)字化城市

　　數(shù)字化城市屬于當(dāng)前城市化進(jìn)程中重要發(fā)展趨勢之一，包含多媒體、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)存儲等方面的技術(shù)，再結(jié)合GIS技術(shù)、RS技術(shù)、仿真-模擬技術(shù)、遙測技術(shù)等，三維描述出城市的多種類、多尺度、多分辨率，更為實(shí)時(shí)地監(jiān)測城市變化。通過利用LIDAR測繪技術(shù)，能夠及時(shí)獲取數(shù)字地面模型，從而為建設(shè)數(shù)字化城市提供空間信息資源，從全方位的角度掃描地面建筑物，并得到目標(biāo)景物的三維坐標(biāo)，再構(gòu)建出城市三維模型，更好地促進(jìn)城市發(fā)展。

　　4 結(jié)語

　　綜上所述，測繪工作在工程建設(shè)過程中扮演著重要角色，不僅關(guān)系著整個(gè)施工進(jìn)度，更影響著工程的質(zhì)量和施工安全，基于此，工作人員應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際情況，選擇恰當(dāng)?shù)?a href='http://m.kzipr.cn' target='_blank' title='測繪技術(shù)'>測繪技術(shù)，確保測繪工作的順利進(jìn)行。LIDAR是當(dāng)前應(yīng)用得較為廣泛的測繪技術(shù)，具備密度大、數(shù)據(jù)獲取準(zhǔn)確等多方面的優(yōu)勢，對工程測繪有著較大的幫助作用，但就當(dāng)前的情況而言，LIDAR測繪技術(shù)的應(yīng)用仍存在問題，相關(guān)測繪工作人員必須加大對其的研究力度，綜合考慮工程量、工程外部環(huán)境等因素，拓寬LIDAR測繪技術(shù)的運(yùn)用范圍，保障測繪數(shù)據(jù)的精密性，提升工程整體質(zhì)量。

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