激光雷达测量技术及运用探讨

激光雷达测量技术及运用探讨

郝家甲

中国人民解放军32654部队工程师  山东济南250000

摘要：激光雷达测量技术具有高精度、测量速度快、穿透性强、数据处理能力强和安全性高等优势，在各行业领域得到广泛应用，且有助于提升测绘工作的效率及质量。因此，为提升激光雷达测量技术的运用水平，本文主要针对激光雷达测量技术优势及技术运用要点进行分析探讨。

关键词：激光雷达测量技术；优势；运用要点

近些年来，随着我国现代科学技术持续发展，各种新的测量技术被应用到测绘工作领域，对提高工作效率及质量起到了显著作用[1]。其中，激光雷达测量技术作为一种现代化测量技术，可以满足各行业领域的技术需求，促进测绘工作顺利、有效进行。由此可见，为实现雷达测量技术的应用普及，本文围绕“激光雷达测量技术及运用”展开分析探讨价值意义深远。

1.激光雷达测量技术优势概述

激光雷达测量技术，指的是在发送激光束的基础上，利用其在传播途中的反射信号，实现对目标物体测量、识别的一项技术。从日常生活、大气环境、测绘等行业领域，激光雷达测量技术均具备显著的应用价值优势。具体而言，主要优势如下：

（1）高精度。在应用激光雷达测量技术时，即通过激光雷达向目标发射激光，之后对反射回来的信号接收，得到被测量目标的地表三维坐标信息。在测量过程中，激光雷达体现出分辨率高、波长短的鲜明特征，有助于提升测量精度，充分满足测量工作的需要。

（2）测量速度快。在应用激光雷达测量技术时，有助于有效提升测量工作效率，以最短的时间获取三维数据信息，在无人机、无人驾驶汽车等高速运动的目标测量中能够体现出较为显著的优势作用。

（3）穿透性强。在应用激光雷达测量技术时，可以无视烟雾、树叶等因素展开测量作业，究其原因，主要是因为激光雷达的波长较短，对轻度的遮挡具备较强的穿透性，可以适应一些复杂的工作环境[2]。

（4）数据处理能力强，安全性高。在应用激光雷达测量技术时，可以获取大量的三维数据信息，并利用高性能的设备对所获取的数据信息进行处理，使数据处理效率有效提高。此外，通过对激光雷达测量技术与其他测量技术比较分析可知，激光雷达测量技术的安全性相对更高，对人体的影响更小，能够使测量工作安全可靠进行。

2.激光雷达测量技术运用要点分析

2.1做好外业数据采集工作

在应用激光雷达测量技术时，可以选择三维激光雷达测绘技术或机载激光扫描技术进行外业数据采集作业。比如，在使用机载激光扫描技术时，可以将DGPS系统、CCD数字相机、INS惯导系统、激光扫描测量系统有效结合，通过激光扫描测量系统对地表三维数据信息进行采集，之后借助DGPS系统进行定位，对测量目标的数据信息进行动态化监督，最后借助INS系统对目标的姿态参数进行测定，通过CCD相机进行地面影像拍摄。为发挥机载激光扫描技术的优势作用，必须保证数码设备及激光发射器的精度达到相关标准要求，以此确保能够获得准确的测量结果。并且，为保证数据的准确性及完整性，应根据数码设备及激光扫描仪的技术参数，对飞行高度合理设计，保证被测量目标处于机载三维激光扫描的工作范围。在基站点位布设时，必须对相邻的GNSS基站间隔距离合理控制，一般保持在30km以内，并控制好起点和终点的地面基站间隔距离，一般保持在25km以内[3]。在地面基站建设时，应保证基站数量达到2个以上，杜绝发生基站故障问题，进而确保测量工作顺利、有序进行。此外，可以在目标区域增设参考面，将参考面之间的距离控制在合理范围内，并控制激光点云数据的精度。

2.2优化激光雷达数据处理

在应用激光雷达测量技术时，应做好地面激光点提取作业，准确划分地面激光点类型，通过激光点云生成横断面，对相邻激光点的高程差、地物和地之间的高程差进行对比分析，结合比较结果做好网络的搭建，通过适合的计算规则及数据分析对同一断面的非地面点和地面点进行区分，将地面激光点准确地提取出来。若激光点云漏分或激光点云错分，使横断面生成的效果受到影响，则很难保证数据的精度。为解决此类问题，可以将人工检查与激光点自动粗分类系统相结合，实现人机交互检查。此外，还可以利用技术软件对激光点云中的信息数据进行分类，将其划分为非地面点和地面点，之后采用人工检查方法对相关数据进行检验，使地面激光点的分类更加精准。

在处理激光雷达数据时，需关注地表植被茂密的区域，对高精度DEM（数字高程模型）渲染合理利用，结合人工检查方式，确保横断面的清晰度有效提升。与地面激光点相比，DEM内插点的精度较低，然而在外业测量中，易受到周边建筑和地理环境的影响，不能对地形的内部结构进行测量，通过DEM内差点有助于横断面清晰度的提升。在构建数字高程模型时，需对激光点数据进行分类处理，完成不规则三角网建设，进而生成完整的数字高程模型。此外，值得注意的是，由于地表植被茂密区域的激光点云缺乏足够的密度，难以将地表情况如实地展现出来，因此可以对外业实测得到的地表特征线、中桩点等数据合理利用，完成数字高程模型建设，提升横断面的清晰度，并确保能够获得准确的测量结果。

2.3做好内业数据处理工作

    内业数据处理是激光雷达测量技术中的重要工作部分，必须掌握靶标纠正、点云处理、轨迹解算等各技术步骤要点，准确评价测量工作执行情况，使数据精度能够达到相关标准要求，确保数据的完整性、真实性及可用性。在轨迹解算工作中，需做好数据的预处理、数据的格式转换，并整合数据，借助软件进行轨迹解算，之后利用软件中的预估算功能判断轨迹解算的结果[4]。在轨迹解算结果存在较大偏差时，可采用手动调整方法对数据参数合理调整，之后进行第二次轨迹解算。在完成解算工作后，生成WGS84坐标系统的初始点云数据。在获得点云数据后，需做好点云处理，对点云的坐标系统进行转换处理，使其能够进入目标坐标系。此外，在完成点云处理后，应做好靶标纠正，对点云的高层平面精度进行检测，若发现点云的高层平面精度不符合相关标准要求，需利用软件完成靶标纠正处理。

3.结语

    综上所述，激光雷达测量技术在测绘领域体现出显著的优势作用，相关工作人员需提高对激光雷达测量技术原理、应用优势作用的了解，掌握外业数据处理、激光雷达数据处理、内业数据处理等技术运用要点，充分发挥激光雷达测量技术在日常生活、大气环境、测绘等行业领域的价值作用，实现雷达测量技术的应用普及，并为各行各业技术需要及发展赋能。

参考文献：

[1]郭双建.机载激光雷达测量技术在大比例地形测绘中的运用及优势[J].世界有色金属,2020(8):214-215.

[2]张冒,程文明,覃琴.基于激光雷达测量技术的集装箱定位系统[J].电气传动,2022,52(14):75-80.

[3]向晶,郝伟,刘飞.激光雷达测量技术及其应用研究[J].科技创新导报,2019(10):49,51.

[4]张国政.关于激光雷达测量技术及其应用的研究[J].科海故事博览,2022(26):4-6.