机载激光雷达测绘技术在矿山测量中的运用分析

机载激光雷达测绘技术在矿山测量中的运用分析

张亚

新疆疆海测绘院 新疆乌鲁木齐市 830000  

摘要：机载激光雷达测绘技术能够准确获取地形数据，根据地形的不同特征，可选择不同的测绘方法，具有较高的测量精度，能够避免测量人员的主观因素对测量结果造成影响。另外，该技术还具有较高的自动化程度和数据处理能力，能够大幅提高矿山测量质量和效率，但在其实际应用过程中还存在一些问题，对此必须采取有效措施予以解决。基于此，文章将分析机载激光雷达测绘技术在矿山测量中的具体应用，以期为相关人员提供参考。

关键词：激光雷达；测绘技术；矿山测量

引言

机载激光雷达测绘技术是一种新型测绘技术，在进行激光雷达测绘时，首先，需要确定发射机与接收机之间的距离，并计算激光发射器的发射时间、脉冲频率。其次，根据接收到的数据信息，采用不同的算法对地形进行分析与处理。最后，根据获得的结果数据，绘制出矿山地形的立体模型图。机载激光雷达测绘技术还能直接获取目标的三维点云数据，通过处理、分析点云数据，能够得到目标物体的表面特征、空间位置以及形状等信息。

1激光雷达测绘技术概述

1.1激光雷达测绘技术概念

对于激光雷达而言，其主要是光频波段工作的雷达，可以通过光频波段的电磁波，将探测信号向目标地点进行发射，并对比发射信号与接收到的同波信号，从而对目标的高度、距离以及方位等位置进行明确，掌握具体的运动状态信息，以此来有效识别、探测以及跟踪目标。激光雷达的组成部分具体包括激光发射机、激光接收机、信息处理系统、伺服控制系统以及操控显示终端等。

1.2激光雷达测绘技术应用原理

和普通光波相比，激光要有着更好的方向性，其单色性也相对较强，具有良好的相干性程度，可以避免受到外界环境带来的影响，而且太阳光线对其作用也相对较小，这些特性可以拓展激光的应用范围。在矿山测量中对激光测量进行应用，可以使距离测量的科学性以及准确性得到提高，并确保数据结果采集具有较高的可信度，而且还有着较强的抗干扰性能。在对激光雷达技术测量进行应用时，需要采用激光器向物体外表面发射激光，部分激光会发生反射，而激光雷达当中的接收器可以全部接受该部分回波，可以通过精密仪器准确测出接收时间长短，并对激光器在物体上的发射距离进行准确计算。通过将激光雷达测绘系统在工程测绘中进行应用，可以对激光器位置的坐标信息进行获取，并通过GPS技术对各个激光点的大地坐标进行计算，使众多的激光点能够汇聚形成激光点云，对点云图像加以构成。相关测绘人员可以在工程测绘中广泛应用激光雷达测绘这一特点，例如可以分类处理和滤波处理这些获得的信息，对地面高程进行获取，对树木和建筑物的高度信息进行准确获取。

2机载激光雷达测绘技术在矿山测量中的运用

2.1数据采集

在实际的工作中，需要先全面了解矿区内的地理情况，测量、收集相关的数据信息，并设定激光扫描雷达的参数，再进行测量工作。在充分了解矿区内的地形情况后，选择合适的飞行高度和飞行距离，并选择合适的激光扫描雷达设备。在进行数据采集前，需要根据具体要求来观察测量区域内的地面情况，判断是否满足使用激光扫描雷达的要求。在完成数据采集工作后，还需要对激光雷达系统进行相关调整，使得其更加适应测量工作。

2.2激光点云分类

在数据采集后，首先需要对点云数据进行预处理。点云数据预处理是由原始激光数据经过解算，对其平面和高程进行校正，得到精度符合要求的初步点云成果。主要包含POS数据处理、激光雷达数据预处理。POS数据处理准备所需数据：基站数据(Base.txt)、移动站数据（GNSS.txt）、惯导数据（IMU.txt）、中继站数据（CORS.dat）。POS数据处理：在IE中新建工程，分别将已转换后基站数据、移动站数据、惯导数据添加进工程，并填写好基站坐标。使用TC紧耦合解算方式，设备数据文件里自带惯导类型、设备杆臂值、旋转角，可直接进行组合解算。激光雷达数据预处理，通过JoLiDAR预处理软件将获取到的三维激光点云原始数据与经过后差分解算后的POS数据进行融合处理，将其处理成通用las格式的点云数据，同时在该软件中可进行坐标转换，可将输出数据转成所需的目标坐标系，以便进行后续的数据进一步处理和数据分析。点云数据经过对平面和高程进行校正后，通过自动处理及人工交互处理方式进行精细分类，分别提取地面点和非地面点的步骤。具体如以下几个步骤（1）数据分块读取不同航带的机载激光雷达点云数据，按成图比例尺等技术要求对点云数据进行分块，一般可以按照矩形分块，每一个分块为一个数据处理单元。（2）噪声点滤除噪声点主要包括明显低于地面的点（极低点）或点群、明显高于地物的点（极高点）或点群，以及其他在一定空间范围内分布异常的点或点群。为减少噪声点对后期数据处理的影响，应利用自动算法或人工编辑方法将噪声点从点云中滤除。对于极低点或点群、极高点或点群，可在大范围内进行集中滤除。对于其他分布异常的点或点群，在噪声点滤除过程中应重点与植被点进行区分。（3）航带重叠区处理为减少航带重叠区冗余数据对后期数据处理的影响，参照航迹文件，宜滤除航带重叠区的冗余数据。（4）分类编辑通过宏命令，结合地形地貌设置好合适的参数后，不断地建立地表三角模型来分类地面点与非地面点。用已经选择好的最低点作为初始地面点构建TIN模型。在这个初始地面模型中，大部分的点都是在地面以下的，只有其中相对较高的一些点可能能接触到初始地面。然后通过不停地迭代加入新激光点来抬高扩建地面模型，不断加入的新点使得模型逐渐趋近地表一些，最终得到一个近似地面模型，从而实现地面点与非地面点的分离。

2.3数字正射影像制作

在实际制作数字正射影像时，需要合理设定影像的相关参数，包括像控点、像片间距、影像色彩等。在布设像控点时，需要确保其符合相关标准要求。在处理像片时，需要使用软件将点云数据转化成数字正射影像。为提高点云数据转换效率，可以利用外业控制点采集，并拼接采集到的数据。在制作数字正射影像时，需要使用软件进行操作，包括删除正射影像上的控制点、设置区域网、区域加密、影像镶嵌等操作。

2.4数字高程模型制作

首先，将航线和点云数据导入TerraSolid软件，裁剪航线，点云分块。其次，利用精分类后的地面点来提取航带间重叠的模型关键点，通过对关键点构建不规则三角网，并对其进行内插处理后，再实现格网对栅格数据的转变，从而得到地面数字高程模型（DEM）。由于DEM是按照比例尺要求进行分幅的规格进行处理并生成的，因此必须对接边的区域进行检查必要时进行相应的编辑。将相邻图幅的DEM通过卷帘的方法检查，检查地面要素是否正确接边，如图幅间接边精度不符合要求，应该检查手工分类过程中是否存在点云分类错误的情况，并进行相应的修改。修改调整后再重新生成DEM并检查接边，以此反复调整，直到达到DEM接边精度要求为止。

结语

综上所述，通过将激光雷达测绘技术在矿山测量中进行应用，一方面可以使测绘工作质量和效率得到提高，另一方面还可以弥补传统测绘技术应用中的不足，促进我国工程测绘的快速发展。对此，在矿山测量过程中，相关测绘人员需要对激光雷达测绘技术进行有效应用，明确该项技术的应用原理、分类，掌握关键技术，从而使测绘工作的精准度与效率得到提高，推动我国测绘行业的健康发展。

参考文献

[1]徐竭.矿山工程测绘中激光雷达测绘技术探讨[J].四川建材,2022,48(3):205-206.

[2]罗芬,刘明.基于激光雷达测绘技术在矿山地形测量中的精度研究[J].世界有色金属,2020,14(18):33-34.