LIDAR测绘技术在工程测绘中的应用分析

亢玉龙

摘要：伴随着我国经济的蓬勃发展和城市化进程脚步的稳健加快，越来越多的高楼大厦、桥梁水坝拔地而起，建筑行业的发展一直是国家重视和支持的对象。近年来，LIDAR测绘技术作为一种迅速兴起的新型雷达测绘技术，相比于传统的测绘技术能够较好地满足现代社会日益复杂和大型的建筑工程要求，有效排除各种干扰因素和施工技术难点突破，严格把关质量，提高施工效率和效果，避免后期返工问题的出现，节约经济成本。本文就从LIDAR测绘技术的概念和发展入手，对其在工程测绘领域中的典型应用进行深入的分析和评价，有助于未来测绘技术的改进和完善，更能再工程建设的实际施工中趋利避害地发挥优势，以推动工程测绘领域和建筑行业的整体升级。

关键词LIDAR测绘技术；工程设计；测绘应用；分析研究

1LIDAR测绘技术概念及原理简介

LIDAR测绘技术的全称是光探测和测量技术，由我们熟悉的全球定位系统GPS和惯性测量系统INS两个主要部分构成，相应地分为机载雷达测绘和地面雷达测绘两大类，前者可以实现在飞机上安装雷达测距设备于高空实行对地面的准确勘测，辅助传感器有效避开地面阻挡物的遮挡，再将雷达检测的照片和传送回计算机的数据经过高端技术的解读扫描成像，建立起建筑立体的三维大型模型，客观呈现出建筑目标主体和周围地址环境所包含的有效信息，全面地让技术人员获知，扫除盲点和设计误区，在工程测绘上性能鲜明，优势明显。尽管该技术在21世纪处就被研究出来和在世界其他发达国家得到了预先的试验和应用，但引进我国的时间还比较短，尚处在探索和发展的初级阶段。

LIDAR测绘技术的工作原理主要依靠的是物理和数学理论知识，即激光波束的传播和反射。由于光速是普遍已知的，雷达传感器发出的激光在空气中直线传播并在触碰到目标物反射后再被源头设备接收，这段发生过程的时间间隔与光速的乘积的一半经过计算机的精确计算即能直接得出两者之间的距离，多次发射和反射后取计算的平均值更能增加数据的有效价值。根据数据计算机便能建立一定比例的地面建筑物3D模型。

2LIDAR测绘技术在工程测绘中的应用

2.1工程地基基础测绘

对工程地基的基础测绘是LIDAR技术最典型和普遍的一项应用。众所周知，一项大型的建筑工程的施工必须建立在对施工现场地形和地质环境的全面测绘通过的前提下，否则容易造成后期的返工等质量问题甚至出现严重的施工事故。工程测绘起到了对建筑目标物体的测量获取信息并进行整合和处理的分析作业。应用LIDAR技术可以精准地获取地面空间的三维坐标，弥补了以往传统测绘技术对数字高程模型信息的高难度获取缺陷，大大加快了工程进度，保证了施工质量，还能通过计算机编程提前的预设提高LIDAR测绘技术的应用效率，扩大勘探范围，减轻人员的工作压力。

2.2测量精密工程

建筑工程有不同规模的大小与复杂程度之分，对于现今的电力水文、变形控制等精密的工程，其前期的数据测量和三维立体建模都是非常复杂精细的，有着非常高的技术要求，而这也是LIDAR技术体现科学优势的一大方面。激光探测设备可以直接放置在地面或是固定在行动的汽车上，利用数码相片的摄取和收集确定目标建筑物的基础纹路和周边公共区域的地形地貌，计算机编程构建出相应的立体模型将工程信息直观展现，有效地实现了精密工程的测量。除此之外，在对城市电力线路的建造和规划中，也可以运用LIDAR测绘技术于埋设的纵横交错的复杂线路中计算目标地下线路和地表的直线距离，或者地上电缆与地面的垂直距离，避开树木或者房屋等不可移动物体的影响，为日后的保养与修理提供方便，实现精准测量与施工制定。

2.3水底地理测绘

由于激光不止能在空氣中传播，还可以在水等液体介质中传播，如此一来LIDAR测绘技术的应用范围便延伸到了水下区域。我们可以采用不同波长的红蓝激光波对不同深度和面积的水域进行地形地质的勘绘，掌握海水以下未知区域的有利数据，显示目标与海面的距离深度。在海洋航行工作和水力水文的建造以及海底管道铺设等海洋作业方面都有着非常可观的应用价值。

2.4构建数字城市和数字矿山

随着计算机网络的发展和测绘、遥感等技术的提高，城市的构建也趋于数字化和智能化。LIDAR技术便能够结合地面的雷达检测获取高精度的数字影像，构建出与现实城市相对应的虚拟立体城市模型，全方位观察和显示城市空间信息和资源数量，即为存在在计算机内的数字城市，方便对城市大规模基础设施建设和市政规划的更新调整进行正确的决策。

而数字矿山的想法和应用则是与时俱进的另一大技术突破，随着工业化的发展需要我国工业企业对矿山资源进行了贪婪地大规模开采，导致了资源匮乏等诸多自然问题的出现。为了建设可持续发展的环境友好型社会，LIDAR测绘技术可以将整座矿山的岩石情况和周围地形立体建模出来供矿山开采人员对内部资源的位置和存量进行预判和评估，节约作业成本，把握开采程度。

2.5森林产业管理

旧时运用传统的测绘技术在森林规划和管理工作中需要对森林中树木的数量、生长高度、种植密度和间隔距离等数据进行全方面的采集和测量，耗费大量的人力物力财力，工作内容繁琐而冗长。而现在LIDAR测绘技术的应用不仅使得上述的数据测量变得更为便捷和精准，更能深入一层，对森林植被和树木下的地形地貌进行机载激光雷达勘探，并建模将整个森林的生态系统环境清晰展现。

结束语：综上所述，工程测绘作为检验一个建筑项目施工质量之不可或缺的重要手段，其以LIDAR测绘技术为代表的应用和革新使得建筑信息数据变得更为精准和科学可靠，正推动着建筑工程发展逐步走向成熟。