三維激光雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用分析

三維激光雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用分析摘要：本文以三維激光雷達(dá)技術(shù)中的測(cè)繪技術(shù)為例，對(duì)三維激光雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行分析。相對(duì)于傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)，三維激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)可以快速得到全面的空間信息。并且三維激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的合理運(yùn)用，不僅可以提升測(cè)繪效率與測(cè)繪質(zhì)量，而且能夠降低測(cè)繪成本，使得三維激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)在測(cè)繪領(lǐng)域逐步得到普及應(yīng)用。基于此，文章首先概述了三維激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)，闡述了三維激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)特征，對(duì)三維激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探討分析。關(guān)鍵詞：三維激光雷達(dá)；測(cè)繪技術(shù)；特征；應(yīng)用；三維激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)又稱為L(zhǎng)IDAR，其主要包括兩方面：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和激光系統(tǒng)。其中，激光系統(tǒng)負(fù)責(zé)提供激光脈沖，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理。目前三維激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用中的測(cè)繪設(shè)備主要是激光雷達(dá)測(cè)距儀，其依靠激光測(cè)量技術(shù)來獲取測(cè)量目標(biāo)的位置和其他信息數(shù)據(jù)。而且在其實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)測(cè)繪的實(shí)際需要合理選擇三維激光雷達(dá)測(cè)繪設(shè)備的類型，并加強(qiáng)與其它技術(shù)的結(jié)合，從而確保測(cè)繪結(jié)果的準(zhǔn)確性。一、三維激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的概述三維激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)是使用電磁波將信號(hào)發(fā)送到被測(cè)位置，然后接收測(cè)繪目標(biāo)的反饋信號(hào)，并將先前發(fā)送的信號(hào)與接收到的信號(hào)進(jìn)行比較，主要需要將被測(cè)物體的高度、寬度、距離和物體處于靜止或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)開展測(cè)繪工作。三維激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的合理運(yùn)用能夠同時(shí)獲取三維空間坐標(biāo)，從而達(dá)到同步效果，并通過使用點(diǎn)云處理和建模軟件可以得到有效的數(shù)字模型，該數(shù)字模型具有精度高、速度快等諸多優(yōu)勢(shì)，因此其在應(yīng)用過程中，能夠快速得到高精度的三維數(shù)字信息。目前三維激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)主要分為地面三維激光測(cè)繪和機(jī)載三維激光測(cè)繪等。其中機(jī)載激光測(cè)繪主要是在工作平面上安裝測(cè)繪設(shè)備，可以有效地測(cè)繪出地面物體的準(zhǔn)確位置，建立準(zhǔn)確的三維空間。其原理是通過傳感器設(shè)備發(fā)送激光束，激光束直接從空氣射向物體并反射回去，并被光束接收器收回，收回的激光束轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。根據(jù)兩次激光束的發(fā)射和收回，計(jì)算它們之間的距離。同時(shí)，三維激光雷達(dá)測(cè)繪設(shè)備還具有定位功能，可以對(duì)被測(cè)地面物體進(jìn)行定位，準(zhǔn)確地測(cè)量地面移動(dòng)物體的移動(dòng)速度。二、三維激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)特征1、測(cè)繪精度高。相對(duì)于其它測(cè)繪技術(shù)，3D激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)具有精度高以及測(cè)繪范圍大的優(yōu)勢(shì)特征，并且通過運(yùn)用3D激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)，其測(cè)繪結(jié)果誤差最小，使得3D激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)在測(cè)繪領(lǐng)域中的應(yīng)用日益廣泛。2、時(shí)效性。測(cè)繪工作通常都會(huì)受到外界環(huán)境的干擾，使得測(cè)繪目標(biāo)容易出現(xiàn)變化，從而影響測(cè)繪結(jié)果的精準(zhǔn)性，制約了測(cè)繪工作的合理開展。如果運(yùn)用三維激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)開展測(cè)繪工作，基于其能夠同時(shí)得到三維空間坐標(biāo)的優(yōu)勢(shì)特征，能夠有效防止上述問題的發(fā)生，從而保證測(cè)繪結(jié)果的準(zhǔn)確性。3、測(cè)繪功能碰。實(shí)際的測(cè)繪工作中，三維激光雷達(dá)測(cè)繪是利用電磁波開展測(cè)繪作業(yè)，相對(duì)于傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)，由于其電磁波具有穿透能力，使得功能更全面。三維激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用能夠?qū)τ行┛臻g和體積大的被測(cè)目標(biāo)開展測(cè)繪工作，同時(shí)能夠得到準(zhǔn)確的測(cè)繪信息。三、三維激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用分析1、在基礎(chǔ)測(cè)繪中的應(yīng)用分析。在基礎(chǔ)測(cè)繪過程中，首先需要對(duì)被測(cè)對(duì)象的數(shù)字信息進(jìn)行裁剪和反映，并以此為前提形成初步的測(cè)繪圖紙。在此過程中，最關(guān)鍵的任務(wù)是數(shù)字測(cè)量和數(shù)字?jǐn)z影，并且這些工作具有復(fù)雜性和系統(tǒng)性。為了保證測(cè)繪數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，有必要根據(jù)實(shí)際情況合理設(shè)計(jì)測(cè)繪線路，三維激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)可以提高地面三維坐標(biāo)的精度，無需數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量就能滿足高精度圖像微分校正的要求，獲取數(shù)字正射影像，不僅簡(jiǎn)化了復(fù)雜的測(cè)繪環(huán)境，而且降低了工作成本。此外，3D激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)使用高精度的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)，可以直接反映線塔、房屋道路，水箱和其他物體的所有3D信息，而此類信息是基礎(chǔ)測(cè)繪所必需的。2、在精密測(cè)繪中的應(yīng)用。在對(duì)精密度要求高的測(cè)繪工作中，都會(huì)涉及測(cè)繪目標(biāo)數(shù)據(jù)的采集，并且需要確定三維坐標(biāo)或是建立三維模型。激光雷達(dá)技術(shù)的使用，能夠有效解決這一系列問題。激光雷達(dá)技術(shù)能夠運(yùn)用數(shù)碼照相技術(shù)獲取紋理數(shù)據(jù)，通過與建筑模型的疊加，創(chuàng)建三維模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)實(shí)體的規(guī)劃分析和決策、以及變形測(cè)量等動(dòng)作。比如，在鐵路設(shè)計(jì)中，通過激光雷達(dá)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)地面狀況的分析和模擬，為鐵路線路的設(shè)計(jì)和實(shí)際施工提供了依據(jù)。另外，在電力線路設(shè)計(jì)中，亦可使用激光雷達(dá)技術(shù)對(duì)了解整體線路狀況。三維激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)還可以在精密中得到應(yīng)用，其中比較常見的就是對(duì)測(cè)量目標(biāo)進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)三維坐標(biāo)和模型。另外，在精密的測(cè)量中應(yīng)用激光雷達(dá)技術(shù)還可以對(duì)實(shí)際的景觀建筑進(jìn)行規(guī)劃，不斷完善物體的保護(hù)以及規(guī)劃決策工作。3、在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用。目前由于礦山環(huán)境不斷惡化，對(duì)礦山建設(shè)造成了極大的阻礙。因此，礦山數(shù)字建設(shè)工作顯得尤為重要。應(yīng)用三維激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)，能對(duì)礦山內(nèi)部的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，合理構(gòu)建三維數(shù)字模型，明確礦山的實(shí)際現(xiàn)狀，對(duì)地面與礦山的模型進(jìn)行提取。應(yīng)用GIS技術(shù)對(duì)礦山區(qū)域的破壞程度進(jìn)行分析，在重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行布點(diǎn)，對(duì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)警。4、在電力輸送與管道線路測(cè)繪中的應(yīng)用。由于地理因素的復(fù)雜性，許多電力傳輸和線路的分布具有一定的復(fù)雜性，通過測(cè)繪工作的有效進(jìn)行，采用三維激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)，對(duì)地理環(huán)境的有效測(cè)量，實(shí)現(xiàn)電力輸送和管道線路區(qū)域的準(zhǔn)確測(cè)量。采用空中雷達(dá)策略系統(tǒng)，利用直升機(jī)策略能夠降低成本，并且也能夠提高測(cè)繪數(shù)據(jù)的可靠性。同時(shí)還可以利用定位系統(tǒng)和傳感器，對(duì)電力管道線路的檢查，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的電力傳輸系統(tǒng)維護(hù)工作，提升了電力測(cè)繪的工作效率。5、在數(shù)字城市建設(shè)中的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，如今城市化建設(shè)的重點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)向數(shù)字城市，故在實(shí)際操作時(shí)，得到準(zhǔn)確的空間信息十分重要。這是因?yàn)閿?shù)字城市平臺(tái)和框架的構(gòu)建不能沒有它的數(shù)據(jù)支持，然而從前的測(cè)繪技術(shù)得到的信息已經(jīng)不能達(dá)到數(shù)字城市構(gòu)建的高標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)要求。在這樣的背景下，為了確定數(shù)字城市建立不能缺少的空間信息，還有保證數(shù)字正射影像的分辨率提升和準(zhǔn)確率不出現(xiàn)問題，可以運(yùn)用激光雷達(dá)中的垂技術(shù)。在建立數(shù)字城市時(shí)，建立的虛擬化管理系統(tǒng)平臺(tái)一定要包含整個(gè)城市，且城市三維模型是前提條件，只有此模型的數(shù)據(jù)真實(shí)可靠、能夠進(jìn)行測(cè)量工作，才能真正地再現(xiàn)城市。但是從前的測(cè)繪方法無法避免外界環(huán)境的影響，從而無法準(zhǔn)確地掌握空間信息。三維激光雷達(dá)測(cè)繪方法可以利用激光整體地把握整個(gè)建筑物，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是工作效率有保證、準(zhǔn)確度能夠提高。為了完成建立城市三維模型的目標(biāo)，可以把三維激光雷達(dá)測(cè)繪方法和其他的一些軟件結(jié)合使用，使相關(guān)的云數(shù)據(jù)形成模型的映射。結(jié)束語(yǔ)綜上所述，測(cè)繪工作運(yùn)用三維激光雷達(dá)技術(shù)，不僅能夠提升測(cè)繪工作效率，而且還能夠保證測(cè)繪工作的精準(zhǔn)性。隨著科技的進(jìn)步發(fā)展，促進(jìn)了三維激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)發(fā)展，有效提升了三維激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)水平，同時(shí)地面三維激光雷達(dá)以及機(jī)載三維激光雷達(dá)等技術(shù)也得到普遍應(yīng)用，因此為了保證測(cè)繪工作質(zhì)量，必須加強(qiáng)對(duì)三維激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行分析。參考文獻(xiàn)[1]石慧.激光雷達(dá)測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用研究[J].住