随着上世纪80年代激光机技术的突破,推进了激光技术的进一步发展。激光雷达采取与激光测距器类似的原理和构造进行研制,其工作在由红外到紫外光谱段的探测系统中。由于激光雷达的不断改进,其重复频率快、峰值功率高、体积小、波长范围广,目前已在工程测绘的多个领域得以应用。
1、 激光雷达测绘技术概述
激光雷达是在光频波段工作的雷达,且与微波雷达的工作原理相近,利用光频波段的电磁波向目标地点发射探测信号,然后再将接收到的同波信号和发射信号进行比较,进而得知目标的方位、距离、高度等具体位置,以及其运动状态信息,以实现对目标的跟踪、探测和识别。激光测距机是简化的激光雷达形式,在激光测距技术的基础上,实现方位配置、测量俯仰状态、自动跟踪激光目标等,以此构成完整的目标探测与跟踪激光雷达。一般情况下,激光雷达由激光接收机、激光发射机、伺服控制系统、信息处理系统、操控显示终端组成,且激光雷达可根据不同方法进行分类:如果按照发射波形与数据处理的方式,可分为连续波激光雷达、脉冲激光雷达、脉冲压缩激光雷达、脉冲多普激光雷达、动目标显示激光雷达及成像激光雷达等;如果按照安装的平台划分,则分为机载激光雷达、地面激光雷达、航大激光雷达以及舰载激光雷达等;根据完成的不同任务,分为靶场测量激光雷达、火控激光雷达、障碍物回避激光雷达、导弹制导激光雷达、飞机着舰引导激光雷达。
在实际应用中,激光雷达可以单独使用,也可与微波雷达、红外电视、可见光电视、微光电视等组合使用,让系统既能搜索到远距离目标,也可实现目标精密跟踪,在当前工程测绘中应用广泛。
2、 激光雷达测绘技术在工程测绘中的应用
2.1基础测绘
在基础测绘中,包含数字正射影像、数字线划地图以及数字栅格地图。对于数字正射影像与数字线划地图来说,其生产离不开高精度三维信息的技术支持。例如,数字正射影像就是在精确的地形信息基础上,实现数字微分纠正而获得。由于数字摄影测量工作的程序较复杂,对设计要求与技术路线也非常严格,同时对生产人员提出更高的技能要求。而机载激光雷达技术所提供的地面三维坐标,则可以满足高精度影像微分纠正的要求,让数字正射影像生产更加容易,并不需要数字摄影测量平台,极大降低成本,在一般遥感图像处理系统中就可以实现规模化生产。另外,高精度的激光点云数据,可直观反映地物、植被等三维信息,充分利用这些资源,实现更加精准的判读与测量,提高数据的采集效率与质量。
2.2精密工程的测量
很多精密工程的测量,都涉及到测量目标的采集,并获得三维坐标信息或者三维物体模型,例如在水文测量、建筑测量、沉降测量、电力选线、文物考古、变形测量等行业中。地面激光雷达和机载激光雷达就是解决这类问题的有效方法。利用数码相片获得纹理信息,并与构筑物模型实现叠加,以构建三维模型,可有效实现对景观的规划分析、物体保护、形变测量、规划决策等。例如激光雷达技术在铁路设计、公路设计中提供的高精度地面高程模型,可便于线路的设计与施工方法精确计算。在电力线路设计过程中,利用激光雷达技术的成果数据可以对整个线路有所了解,包括公共区域内的地物、地形等要素;