摘要：近年來(lái)，機器視覺(jué)、計算機圖形學(xué)與測繪學(xué)等學(xué)科的發(fā)展推動(dòng)了激光測量技術(shù)的研究與應用。隨著(zhù)智能科技的不斷進(jìn)步以及人們生活方式的改變，傳統的數據測量方式已經(jīng)不能滿(mǎn)足日常生活和工業(yè)生產(chǎn)的需求。而激光測量技術(shù)作為一種從激光測距技術(shù)發(fā)展而來(lái)的測量方式，有著(zhù)工作效率高、探測距離遠、測量精度高等優(yōu)點(diǎn)，在各行各業(yè)尤其是工程機械領(lǐng)域應用日益廣泛。本文對激光測量技術(shù)進(jìn)行了概述，分析了激光測量技術(shù)在工程機械領(lǐng)域的應用及不足，僅供參考。

關(guān)鍵詞：激光測量技術(shù)；工程機械；應用

1激光測量技術(shù)概述

近年來(lái)，隨著(zhù)人們對計算機視覺(jué)技術(shù)與逆向工程技術(shù)研究的不斷深入，基于激光測量技術(shù)的測繪方法和三維重建方法已經(jīng)成為了各個(gè)行業(yè)學(xué)者研究的一大熱點(diǎn)問(wèn)題。激光測量技術(shù)是從激光測距技術(shù)發(fā)展而來(lái)的一種測量手段，后者是利用激光束對被測目標與激光測距儀本身的距離進(jìn)行精確測量的技術(shù)，一般有脈沖測距法和相位測距法兩種方式，是一種單一的點(diǎn)對點(diǎn)的測量方式。而激光測量技術(shù)的工作核心是激光雷達，其工作原理是內部的激光發(fā)射模塊連續不停地發(fā)射激光脈沖，由旋轉的光學(xué)機構將激光脈沖按一定角度間隔發(fā)射至掃描角度的各個(gè)方向，再經(jīng)過(guò)物體表面反射到接收模塊，完成一次數據測量。因此激光雷達能夠連續地完成對多點(diǎn)數據的采集同時(shí)實(shí)現對三維空間信息的獲取，是一種新型的快速測量手段。激光雷達的分類(lèi)方式有很多種，根據線(xiàn)數的多少，激光雷達可以分成單線(xiàn)激光雷達和多線(xiàn)激光雷達。前者一般用于室內導航建圖，如掃地機器人等，后者有16線(xiàn)、32線(xiàn)甚至64線(xiàn)的雷達可供選擇；根據搭載方式的不同，激光雷達可以分為機載激光雷達、星載激光雷達和地面激光雷達。前兩者通常與GPS定位系統或GNSS導航系統相結合，可以快速且直接地獲取大范圍區域的三維點(diǎn)云數據，極大地提高了測繪效率。地面激光雷達能夠對周?chē)�環(huán)境或物體進(jìn)行測量，獲取高精度的三維信息數據；按照測量方式的不同，激光雷達還可以分成飛行時(shí)間測量激光雷達（TimeofFlight，簡(jiǎn)稱(chēng)TOF）和三角測距激光雷達。前者通過(guò)測量激光脈沖從發(fā)射到接收所消耗的時(shí)間間接測得距離值，后者的接收模塊是線(xiàn)性電荷耦合器件（ChargeCoupledDevice，簡(jiǎn)稱(chēng)CCD），在三角公式的基礎上，根據光學(xué)反射路徑計算CCD上不同位置的距離，進(jìn)而推導出實(shí)際距離值。在機器視覺(jué)、計算機圖形學(xué)、地理學(xué)、測繪學(xué)、機器人學(xué)等學(xué)科技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下，激光測量技術(shù)在各個(gè)行業(yè)的應用日益廣泛，成為了逆向工程、無(wú)人駕駛、數字城市建設、環(huán)境監測、災害預防、數字考古等領(lǐng)域不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)。

2激光測量技術(shù)的具體應用

2.1隧道測量

隧道下的土層長(cháng)久地受到載荷作用，容易產(chǎn)生不均勻沉降和局部變形。為了能夠精確地獲得隧道的變形量，通常是利用監測元件通過(guò)人工布點(diǎn)的方式建立監測網(wǎng)進(jìn)而完成測量，整個(gè)工作過(guò)程十分繁瑣。為了提高測量效率，可以采用車(chē)載激光雷達對隧道斷面進(jìn)行連續掃描，建立整個(gè)隧道的三維立體模型，再對比分析實(shí)際數據與設計數據的誤差，從而獲得隧道的形變信息。激光測量技術(shù)不僅能夠精確監控隧道變形，對災害進(jìn)行預警，而且降低了工人們進(jìn)行施工和勘察的難度，提高了測量的便利性和可靠性[1]。

2.2地形測量

地形和環(huán)境測繪是地圖導航和路徑規劃的基礎，也是無(wú)人作業(yè)工程機械完成智能化蛻變的亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一，而激光SLAM技術(shù)很好地完成了這個(gè)任務(wù)。目前已經(jīng)有許多企業(yè)研發(fā)了搭載二維激光雷達的移動(dòng)機器人，能夠對室內環(huán)境進(jìn)行建模，同時(shí)完成地圖導航，實(shí)現無(wú)人作業(yè)[2]。針對室外地形，通常采用車(chē)輛或無(wú)人機搭載三維激光掃描儀，同時(shí)配合工業(yè)相機，完成對地形數據和紋理信息的采集，極大地減輕了對人力物力的消耗，降低了測量成本，同時(shí)提高了測量精度與效率。

2.3數字城市測量

在經(jīng)濟全球化和信息技術(shù)飛速發(fā)展的激勵下，數字城市的建設已經(jīng)成為炙手可熱的話(huà)題，諸多新興技術(shù)如大數據、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù)的出現推動(dòng)了數字城市建設向智慧城市建設邁進(jìn)。數字城市的建設離不開(kāi)地理信息系統、全球衛星系統以及工程測量等技術(shù)，而激光測量技術(shù)是數字城市建設中不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)之一。車(chē)載激光測量系統搭載著(zhù)三維激光雷達對城市道路、橋梁、人行道以及建筑物等進(jìn)行掃描，同時(shí)與攝像機結合，采集城市的三維信息數據以及實(shí)景數據，利用三維建模軟件完成模型構建，進(jìn)一步實(shí)現了地理信息數據查詢(xún)等功能，為城市的優(yōu)化管理提供了技術(shù)支撐[3]。

2.4滑坡檢測

每年我國各地都會(huì )發(fā)生多起山體滑坡事件，對人們的生命和財產(chǎn)安全有著(zhù)極大的威脅，因此，對于滑坡的監測是一項十分必要的工作。而激光測量技術(shù)在滑坡檢測中也起到了至關(guān)重要的作用。測量人員利用激光掃描儀對邊坡地形進(jìn)行連續掃描，獲取其高精度的數字高程模型（DigitalElevationModel，DEM）數據，在數字模型的基礎上進(jìn)一步分析邊坡的形態(tài)及其穩定性，為滑坡的防治與災害預報提供了數據基礎[4]。

2.5土方、堆體體積測量

激光測量技術(shù)不僅能完成對距離的測量，還能實(shí)現對土方和堆體體積的測量。激光掃描儀對土方和堆體進(jìn)行掃描測量，獲得其三維點(diǎn)云數據，再通過(guò)CAD或其他三維模型軟件計算出堆體體積及土方的填方量和挖方量[5]。激光測量技術(shù)有效地提高了測量精度與計算效率，同時(shí)大幅度降低了施工人員的工作強度，滿(mǎn)足了工程上的需求。

2.6電信系統與森林管理

我國電力與通信系統的輸電塔與通信塔大多數都處于地形比較復雜的山區或者田地等地方，想要實(shí)現對輸電塔與通信塔的日常巡查與監測需要人工定點(diǎn)檢查，十分耗費人力物力，技術(shù)人員的工作效率也相對低下。激光雷達與無(wú)人機和攝像機的組合則完美地解決了這一問(wèn)題，通過(guò)采集電力塔與通信塔的3D信息數據，可以實(shí)時(shí)地得到其精確的結構參數，通過(guò)觀(guān)察分析結構參數判斷其是否產(chǎn)生破損和斷裂，高效地完成了日常巡檢工作[6]。對于森林管理方面，激光測量系統同樣也可以獲得森林的實(shí)時(shí)環(huán)境信息，方便對森林進(jìn)行管理，實(shí)時(shí)監測森林的林木信息，有效防范非法伐木等行為。

3總結

回顧激光測量技術(shù)的發(fā)展，由最初單一的激光測距技術(shù)到三維激光掃描獲取空間信息，再到與無(wú)人機、遙感衛星和攝影測量等其他不同測量技術(shù)相結合形成的測量系統，激光測量技術(shù)的測量方式在逐步改進(jìn)，精確程度也逐步提高，順應數字化和智能化的發(fā)展趨勢，應用領(lǐng)域也越來(lái)越多樣化。總的來(lái)說(shuō)，激光測量技術(shù)已經(jīng)得到了相當程度的發(fā)展，成為了工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)之一。當然，激光測量技術(shù)仍然存在一些亟待完善和解決的問(wèn)題：如掃描彎度較大的隧道時(shí)，中軸線(xiàn)的提取精度不高，測量結果不夠準確；激光掃描獲取的大范圍點(diǎn)云數據處理效率有待提高等。

該內容由行業(yè)企業(yè)、終端個(gè)體、第三方機構提供，本網(wǎng)僅起到傳播該信息的目的，如有任何疑問(wèn)請與轉載來(lái)源機構聯(lián)系解決，感謝支持。如發(fā)現侵權，本網(wǎng)編輯部將協(xié)助進(jìn)行處理或撤稿。

歡迎轉載分享，轉載注明挖掘機加長(cháng)臂、拆樓機加長(cháng)臂、抓木器、快換接頭、松土器專(zhuān)業(yè)

   官方網(wǎng)站地址http://m.aessaudi.com非常感謝!