激光雷達測量技術(shù)是最初由歐美發(fā)達國家發(fā)展起來并投入商業(yè)化應(yīng)用的一門新興技術(shù)，集成了激光測距系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)三種技術(shù)于一身，在三維空間信息的實時獲取方面取得了重大突破，為獲取高時空分辨率的地球空間信息提供了一種全新的技術(shù)手段，是當(dāng)今測量業(yè)界最先進的測繪技術(shù)。

　　01丨激光雷達技術(shù)優(yōu)勢

　　(1)數(shù)據(jù)產(chǎn)品豐富

　　數(shù)字表面模型（DSM）:數(shù)字表面模型真實再現(xiàn)地物和裸地表起伏現(xiàn)狀，可應(yīng)用于生產(chǎn)真正射影像、數(shù)字三維模型。

　　正射影像(DOM):利用DEM對數(shù)碼航空影像像元進行糾正，再做影像鑲嵌生成的影像成果。它的信息豐富直觀，具有良好的可判讀性和可量測性，從中可直接提取自然地理和社會經(jīng)濟信息。

　　數(shù)字高程模型(DEM):通過從LiDAR獲取的三維點云中提取地面數(shù)據(jù)即可生成數(shù)字高程模型。

　　數(shù)字線劃圖(DLG):利用激光點云和DOM影像可快速生產(chǎn)大比例尺(1∶500至1∶2000)DLG產(chǎn)品，同時節(jié)省外業(yè)調(diào)繪工作量，成圖效率大大提高，比全野外人工測圖效率提高5%～20%。

　　(2)自動化程度高

　　從飛行設(shè)計到數(shù)據(jù)獲取，到最終產(chǎn)品的數(shù)據(jù)處理，自動化程度非常高。通過GPS技術(shù)實時顯示飛行軌跡。不會發(fā)生漏拍的情況，避免人為錯誤。

　　(3)信息獲取敏感性

　　LiDAR可以獲取小于遙感影像或者雷達影像分辨率的目標(biāo)信息，可穿透植被覆蓋物獲得地面點數(shù)據(jù)。

　　(4)傳感器工作條件

　　LiDAR測量是采用主動式測量，自行發(fā)射和接收激光脈沖，可穿透茂密植被直達地面，不受光照和陰影的限制，獲取的數(shù)字高程模型更接近真實地表形態(tài)，受天氣影響較小，還具航空攝影測量的大范圍和激光測距的高精度特性，LiDAR技術(shù)是大區(qū)域高精度數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)獲取的最佳選擇。

　　(5)生產(chǎn)周期短

　　LiDAR系統(tǒng)直接獲取地面三維點云的坐標(biāo)和影像的方位元素，無需或僅需極少量的地面控制點，可以直接進行DEM和DOM的生產(chǎn)，與傳統(tǒng)航測立體測圖相比，成圖工作量是其30%～50%，調(diào)繪工作量是其50%左右，可較大幅度地縮短綜合工作周期。

　　02丨激光雷達在工程測繪中的應(yīng)用

　　(一)快速獲取數(shù)字高程模型

　　激光點云數(shù)據(jù)是激光雷達技術(shù)中最為直接的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，點云數(shù)據(jù)的密度和精度都比較高，且能快速清晰的顯示點位的三維坐標(biāo)構(gòu)架。經(jīng)人工交替操作或自動運行，將人放射到地面植物中或建筑物之類的地形之外目標(biāo)上的點云統(tǒng)一分類、濾波或清除，之后構(gòu)建三角網(wǎng)TIN，就能及時得到DEM。因為激光點密度非常大，數(shù)目比較繁多，DEM的生成也更為方便、準(zhǔn)確。

　　(二)實現(xiàn)基礎(chǔ)測繪

　　基礎(chǔ)測繪的產(chǎn)品主要有數(shù)字高程模型，還包括數(shù)字正射影像（DOM）、數(shù)字線劃地圖（DLG）和數(shù)字柵格地圖（DRG）。無論是上述哪種產(chǎn)品的生成，都需要高精度三維信息的協(xié)助和引導(dǎo)。數(shù)字攝影測量操作起來很復(fù)雜，設(shè)備的前期準(zhǔn)備及技術(shù)規(guī)劃方案都相當(dāng)嚴(yán)格，要求技術(shù)工作人員有熟練的操作水平；在激光雷達技術(shù)處理下得到的數(shù)據(jù)和三維坐標(biāo)，均能達到高精度影像微分糾正的需要，這使DOM的生產(chǎn)變得越來越簡易化，不再依靠數(shù)字攝影測量，在一般的遙感圖像處理系統(tǒng)中即能實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。

　　(三)森林工業(yè)的應(yīng)用

　　激光具有較強的穿透能力。激光良好的單向性使之能從狹小的縫隙穿過，到達地表，從而獲取地表真實高程，是目前唯一能測定森林覆蓋地區(qū)地面高程的最準(zhǔn)技術(shù)。機載激光雷達系統(tǒng)最早應(yīng)用的商業(yè)領(lǐng)域即森林工業(yè)，因為森林業(yè)發(fā)展與國土管理都需要森林及其樹冠下端地形的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，但是傳統(tǒng)技術(shù)中很難獲得樹高及樹的密度的精確信息。機載激光雷達與衛(wèi)星成像不同，當(dāng)利用這種技術(shù)勘測樹冠下的地形時，還可同時獲得樹的高度。

　　(四)工程測量

　　對工程測量，需要對測量目標(biāo)的高精度三維坐標(biāo)信息進行采集，甚至需要建立比較精準(zhǔn)的三維物體模型，例如，電力巡線以及隧道和礦山的測量、水文測量等領(lǐng)域。地面以及機載LIDAR都是對這些實際的問題解決的最好的方法。利用數(shù)碼像片所獲取的構(gòu)筑物模型以及紋理信息進行三維模型的疊加構(gòu)建，是對景觀進行分析、規(guī)劃決策以及形變測量、物體保護的重要依據(jù)。

　　比如LIDAR技術(shù)為公路、鐵路設(shè)計提供高精度的地面高程模型DEM，主要就是為了對線路設(shè)計以及施工土方量方面方便其精確計算。在對電力線路進行設(shè)計中，可以利用LIDAR的成果數(shù)據(jù)對整個線路設(shè)公共區(qū)域內(nèi)的地形以及地物要素情況進行有效的了解。在樹木比較密集的地方，可以對樹木砍伐的面積以及木材量進行估算。在進行電力搶修以及電線維護時，需要按照電力線路上的LIDAR數(shù)據(jù)點以及相應(yīng)的地面裸露點的高程進行對任意一處線路距離地面的高度有效測算。這樣在一定程度上非常便于搶修和維護。

　　(五)進行城市數(shù)字化建設(shè)

　　當(dāng)前，各個行業(yè)都開始追求其自身業(yè)務(wù)的信息化。在數(shù)字城市中，空間信息作為其基礎(chǔ)框架和平臺，對于數(shù)字城市的構(gòu)建非常重要。LlDAR系統(tǒng)可以有效的獲取高分辨率以及高精度的數(shù)字地面模型和數(shù)字正射影像，能夠為城市提供非常寶貴的空間信息資源，在城市建設(shè)中發(fā)揮著非常重要的作用。

　　數(shù)字城市還需要構(gòu)建高精度、真三維、可量測，具有真實感的城市三維模型作為管理城市的虛擬平臺。然而對于傳統(tǒng)技術(shù)，進行城市三維建模是精雕細琢的工藝，工作量很大，效率非常低，同時效果也不是很好，對數(shù)字城市服務(wù)面的寬度和深度有直接的影響。利用LIDAR技術(shù)對地面建筑物進行空中激光掃描或地面多角度激光掃描，可以快速獲取目標(biāo)高密度高精度的三維點坐標(biāo)，對點云數(shù)據(jù)在軟件的支持下進行模型構(gòu)建以及紋理映射，從多個方面地構(gòu)建大面積的城市三維模型。同時可以實施快速動態(tài)更新，為數(shù)字城市建設(shè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源的持續(xù)性、歷史性提供了確實的保障。

　　(六)水下地形測量

　　一些激光雷達技術(shù)利用了兩種不同波長的激光束對水底進行測量。根據(jù)目前的科技水平，人們可以在利用紅光（或紅外光）測量水面的同時，用藍綠光穿透水面測量水底，通過這兩個光束的接收時間差計算水的深度，進行大面積的水下地形測量。一般情況，海道的測量Lidar所能測量的海水深度為50m，同樣，這個深度隨著水質(zhì)的清晰度的不同而發(fā)生變化，為航道、近海海洋、水文等行業(yè)被廣泛應(yīng)用。

　　(七)數(shù)字礦山的構(gòu)建

　　當(dāng)前礦山以及依附礦山發(fā)展的城市遇到了很大的麻煩，環(huán)境由于過度的開采直接導(dǎo)致了環(huán)境問題的出現(xiàn)，再者過度的開采面臨著嚴(yán)峻的資源枯竭，此外還要考慮礦山的內(nèi)部環(huán)節(jié)以及人、機、料、法、環(huán)方面的影響。當(dāng)前的有效方式就是加強數(shù)字礦山的建設(shè)，從多方位多角度去看待問題，以達到根治的目的。

　　數(shù)字礦山可以運用激光雷達技術(shù)快速采集整個礦山的數(shù)據(jù)構(gòu)建三維模型，來更好地表現(xiàn)其形式，因為每一部分的構(gòu)成不同，建模時所考慮的側(cè)重點也不同。一般情況下，應(yīng)分層構(gòu)建，同時進行多方位的評價，一般情況主要是進行環(huán)境、經(jīng)濟、自然災(zāi)害等方面的評價。如此一來，可以實現(xiàn)高效的反饋數(shù)據(jù)，連續(xù)二十四小時不間斷的提供數(shù)據(jù)，對于整體的模型構(gòu)建的清晰合理，此外可以預(yù)測評估未來可能發(fā)生的事故，能幫助我們防患于未然。

　　(八)電力傳輸與管道布圖

　　在機載平臺上工作的激光雷達系統(tǒng)，最適用于測量傳輸線路。飛機可以隨時根據(jù)需要調(diào)整高度和速度，以獲得更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。如果在激光雷達應(yīng)用平臺中同時使用錄像機、數(shù)字相機及其他傳感設(shè)備，既可實現(xiàn)激光雷達測量，也可同步進行線路檢查及制圖工作。

　　總之，在我國工程測繪中，激光雷達測繪技術(shù)的應(yīng)用極為廣泛，與傳統(tǒng)的測繪技術(shù)相比，激光雷達測繪技術(shù)有較高的準(zhǔn)確性及精度，能夠?qū)こ虦y繪的效率有效提升，由于激光雷達測繪技術(shù)在我國的應(yīng)用較晚，在處理數(shù)據(jù)方面仍不夠成熟，因此還應(yīng)通過深入研究，適當(dāng)進行改進并完善，促使我國工程測繪得到有效發(fā)展。