摘要：对激光雷达测量技术发展史进行了总结，对雷达技术原理进行了讲解，之后经过重重试验专研，实现了一个激光雷达测量系统的全面运作效果，广泛应用于各形式的测量工作中。从实践得出，激光雷达测量技术在测量精度、自动化程度以及测量数据可视化等方面要明显优越于传统测量方法，并且极大地减轻了劳动强度，提高了工作效率。
关键词：激光雷达 工程测绘 应用
中图分类号：P236 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（a）-0-01
激光雷达技术的英文缩写为Lidar，属于高配置高原理集成系统，成为如今数码测绘技术的典型代表技术。Lidar系统的空间位置是由记载GPS提供的，lidar激光的方向引导依靠惯性测量技术。此外，激光系统负责激光脉冲的供给，计算机系统提供高速、大规模数据存储空间与处理能力。充分利用lidar激光雷达技术，可以使空间三维坐标在同时间、快速且精确的获得。依照实地取得的数码摄影像片，经计算机全面操作，实现大型实体及场景目标的3D数据模型，展示设计生活中真实存在的事物形态，以保证快速获取空间信息的效果。
1 激光雷达技术（lidar）的原理
Lidar属于集激光，是由全球定位系统（GPS）和惯性导航系统（INS）为一体的系统，主要用来获取数据来源，并实现清晰的DEM。彼此的密切配合，能够很清楚的指定激光速在物体上留下的击打痕迹。还可以分为能够获取地面数字高程模型（DEM）的地形LIDAR系统和已经成熟应用的用于获得水下DEM的水文LIDAR系统，以上系统均是依靠激光展开探测和测量。激光自身就具有高精度的测量功能，测距精确度可以实现不足4 cm的效果。但是Lidar系统的精确水平不仅仅由于单纯激光作用，还需惯性测量单元（IMU）三者共同发挥作用。
Lidar系统含有单束窄带激光器（1个）和接收系统（1个）。激光器实现光脉冲的产生并发射，迅速击打物体表面后，发射到原处，最后将由接收器处理。光脉冲发射出之后直到发射原地时所用时间均有接收器进行精确的测量和统计。由于光脉冲凭借光速传播，因此，下一个光脉冲发射之前的上一次光脉冲所用时间已经被接听器所测量记录下来了。鉴于光速是已知的，传播时间即可被转换为对距离的测量。
2 激光雷达的发展过程
第1代激光雷达1967年由美国国际电话和电报公司研制，用于开发航天飞行器交会对接的激光雷达，1978年NASA/MFSC研制出了用于同一目的的CO2干涉激光雷达。1976年用于研究地球科学的星载激光雷达一经问世就得到重视，NASA和NOAA委托美国无线电公司和帕新-爱而莫公司开发用于测量全球对流层风场的CO2相干激光雷达.1988年NASA研制出激光大气风探测器，空间分辨率达到1000 m左右。20世纪90年代，由于全固体激光技术和二极管泵浦全固态技术的发展，较好地解决了制约星载激光雷达的寿命问题，显示出巨大的经济效益和军事价值。
3 激光雷达技术在工程测绘中的应用
3.1 快速获取数字高程模型
激光点云数据属于Lidar技术最具有特点的数据类产品，其特点表现为高密度且高精度数据产物、能够极快速的显示出清晰明了的点位的三维坐标构架。经人工交替操作或自动运行，将人放射到地面植物中或建筑物之类的地形之外目标上的点云统一分类、滤波或清除，之后构建二角网TIN，就能及时得到DEM。因为激光点密度非常大，数目比较繁多，DEM的生成也成为了现实。
3.2 基础测绘的实施
基础测绘的产品不仅仅有数字高程模型，还有数字正射影像（DOM）、数字线划地图（DLG）和数字栅格地图（DRG）。无论是DOM还是DLG产品的运行，均离不开高精度三维信息的协助和引导。数字摄影测量操作流程比较复杂，设备的前期准备及技术规划方案都极为严格，对技术工作人员的操作水平要求大大提高；对于机载激光雷达技术处理过的数据，得到的三维坐标，均能够达到高精度影像微分纠正的需要，然而DOM的生产变得越来越简易化，不再依靠数字摄影测量，在一般的遥感图像处理系统中即能实现规模化生产。
3.3 精密工程测量
据了解，大多数精密工程在测量环节中，不但离不开三维坐标信息的辅助，还需要施工期间建立完整的三维物体结构架，例如：矿山及隧道路线的划分和测量、水文、沉降及建筑工程等行业。以上测量中的种种问题均可以依靠地面和记载Lidar解决。收集实践中整理的纹理信息和构筑物体模型统一进行配置，建立合理科学的三维模型，也是在景观调查、场景布局及保护物体模型的关键根据所在。
4 结语
不难发现，激光雷达技术的发展趋势将呈现出自动化。自能化的形式，类似与其他工程科学技术，关于激光雷达的理论研究等知识模块，经过对长期的生产实际问题的处理和安排，也在慢慢走向成熟稳定的发展轨道。对测绘及其余负责部门，激光雷达技术仍均有广泛的挖掘潜力，之后出现的数据处理、信息的收集整理以及类似问题都需要众多科学研究人员的不懈努力而得到化解。激光雷达理论研究在国内尚处于起步阶段，需要大量科研工作者和生产技术人员通过科学研究和生产实践的密切结合，来促进激光雷达技术更好地为相关领域的信息化服务。Lidar技术已被广泛应用到测绘领域的各个角落，成为科技工作者认可的先进集成测量技术，其发展前景极为乐观，然而蕴含着强大的竞争实力。目前，国际上市公司已在投入最大物力和人力展开技术与系统完美结合的专研和策划，并影响与诸多科技工作者的好奇心。
但是，国内对于Lidar技术的了解和掌握熟练程度远远落后与发达国家，而我国在LIDAR技术方面的应用研究同国际发达国家相比相对落后，为使LIDAR技术今后能有效地服务于我国的国民经济建设，开展激光测高技术的应用研究以及激光测高数据处理的方法研究具有非常重要的理论价值和现实意义。
参考文献
[1]吴永华，胡以华，戴定川，等.基于1.5 μm多普勒激光雷达的飞机尾涡探测技术研究[J].光子学报，2011（6）.
[2]杜恩祥，常雷，李文珍，等.基于阵列法检测的激光驾束制导信息场特征提取技术[J].装甲兵工程学院学报，2011（4）.
[3]沈蔚，王林，王崇倡，等.基于LIDAR数据的建筑三维重建[J].辽宁工程技术大学学报（自然科学版），2011（3）.
[4]韩祖杰，张弛，赖旭东.用于铁路勘察的机载LiDAR数据生产DEM方法研究[J].遥感信息，2011（3）.
[5]辛文辉，李仕春，华灯鑫，等.基于FPGA的激光雷达高速数据采集系统设计[J].光子学报，2012（8）.