激光掃描技術(shù)在城市建設(shè)中應(yīng)用的探討

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1、激光掃描技術(shù)在城市建設(shè)中應(yīng)用的探討【內(nèi)容】本文詳細(xì)闡述了激光掃描的原理、特點(diǎn)及其成果，探討闡述了激光掃描成果在城市規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、信息化管理方面的應(yīng)用?！　　局黝}詞】激光掃描原理城市建設(shè)信息化管理成果應(yīng)用　　一、激光掃描的原理　　1、激光掃描儀主動(dòng)發(fā)射激光脈沖并精確記錄系統(tǒng)發(fā)射和接受激光脈沖信號瞬間時(shí)刻。激光本身具有非常精確的距離校正能力，其距離精度可達(dá)幾個(gè)厘米　　　　機(jī)載激光掃描示意圖　　2、利用光速恒定原理將發(fā)射和反射時(shí)間轉(zhuǎn)換為斜距量測。激光掃描系統(tǒng)包括一個(gè)單束窄帶激光器和一個(gè)接收系統(tǒng)。激光器產(chǎn)生并發(fā)射一束離散的光

2、脈沖，打在物體上并反射,最終被接收器所接受。接收器準(zhǔn)確地測量光脈沖從發(fā)射到被反射回的傳播時(shí)間。因?yàn)楣饷}沖以光速傳播，所以接收器總會在下一個(gè)脈沖發(fā)出之前收到前一個(gè)被反射回的脈沖。鑒于光速是已知的,傳播時(shí)間即可被轉(zhuǎn)換為對距離的測量。激光束發(fā)射的頻率可以從每秒幾個(gè)脈沖到每秒幾萬個(gè)脈沖。例如，頻率為每秒一萬的脈沖，接收器將會在一分鐘內(nèi)記錄六十萬個(gè)點(diǎn)?！　?、疊加傳感器的位置和方向即可計(jì)算出反射物的空間三維坐標(biāo)。即從GPS得到的激光器的位置和從INS得到的激光始發(fā)方向，就可以準(zhǔn)確地計(jì)算出每一個(gè)地面光斑的坐標(biāo)X、Y、Z?！　《⒓す?/p>

3、掃描的方式　　激光掃描有三種作業(yè)模式：機(jī)載激光掃描、車載激光掃描和地面激光掃描?！　C(jī)載掃描：把激光掃描儀安裝在固定翼或直升飛機(jī)上；　　車載掃描：把汽車、火車等地面運(yùn)輸工具作為工作平臺；　　地面掃描：把掃面儀安裝在三腳架上。　　以上三種模式適用于不同的用途：機(jī)載掃描適于大面積激光掃描，尤其是固定翼飛機(jī)適用于廣闊地域的掃描；車載掃描適用于帶狀掃描，比如對公路、鐵路、城市街道等進(jìn)行線路掃描；地面掃描主要進(jìn)行建筑物、工業(yè)設(shè)施、施工場地等的掃描?！　∪?、激光掃描的技術(shù)特點(diǎn)　　1、激光掃描系統(tǒng)能夠主動(dòng)發(fā)射和接收激光脈沖來實(shí)施數(shù)據(jù)采

4、集，借助系統(tǒng)發(fā)射激光脈沖在不同物體表面反射強(qiáng)度具有差異性的特性，可以很好地區(qū)分水、沙、泥和其他物體。同時(shí)因系統(tǒng)發(fā)射和記錄到的高頻激光脈沖密度很大，從而可以精確獲得地物的形狀和所處空間位置。　　2、對作業(yè)天氣條件要求較寬，能見度允許的情況下可以晝夜進(jìn)行掃描作業(yè)?！　?、通過采集單／多重脈沖反射強(qiáng)度影像，可快速獲取數(shù)字高程模型（DEM）、數(shù)字地形模型（DTM）、數(shù)字表面模型（DSM）等成果;　　4、機(jī)載GPS和IMU與地面基站GPS同步工作，進(jìn)行動(dòng)態(tài)GPS差分定位，可以準(zhǔn)確獲得地面點(diǎn)的空間位置，可大量減少地面的野外工作量?！?/p>

5、　5、與傳統(tǒng)航測模式相比具有精度高、成本低、成圖周期短的特點(diǎn)。　　　　機(jī)載激光掃描后去的點(diǎn)云　　四、激光掃描數(shù)據(jù)在城市建設(shè)和管理中的應(yīng)用　　通過對激光掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以得到基于點(diǎn)云生成的DEM、DTM、DSM等成果，融合航攝影像還可以生成DOM和三維立體模型等。這些成果可以廣泛用于城市規(guī)劃、建設(shè)和信息化城市管理，為城市的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展服務(wù)。　?。?）在防災(zāi)減災(zāi)方面的應(yīng)用　　利用基于點(diǎn)云生成的高精度DTM可以進(jìn)行洪水淹沒分析，精確地測算出不同洪水水位淹沒的范圍，為防洪減災(zāi)規(guī)劃和措施的制定提供翔實(shí)可靠的科學(xué)依據(jù)?！　　?/p>

6、　在災(zāi)害發(fā)生后，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的機(jī)載激光掃描測量，快速獲取災(zāi)害的范圍、程度，分析和統(tǒng)計(jì)災(zāi)害損失，為抗災(zāi)減災(zāi)和重建提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)保障?！　『樗蜎]分析的數(shù)據(jù)還可以用于城市規(guī)劃，在洪水可能到達(dá)的區(qū)域，要避免進(jìn)行工業(yè)或民用建設(shè)，以免在洪水到來時(shí)造成巨大損失?！　。?）在城市規(guī)劃方面的應(yīng)用　　激光掃描點(diǎn)云生產(chǎn)的DEM結(jié)合航攝影像生成城市三維立體模型，可對城市的建設(shè)現(xiàn)狀進(jìn)行直觀的描述。在此基礎(chǔ)上，可以基于對城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、人口分布、資源配置、生態(tài)環(huán)境等調(diào)查數(shù)據(jù)生產(chǎn)不同的專題三維數(shù)字模型，在合理配置城市空間資源、科學(xué)劃分區(qū)域功能、保

7、持經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)和促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展等方面發(fā)揮基礎(chǔ)性作用?！　。?）在城市管理方面的應(yīng)用　　依據(jù)激光掃描數(shù)據(jù)對城市實(shí)行信息化管理。利用不同時(shí)期的激光掃描數(shù)據(jù)可以對城市的發(fā)展進(jìn)行全方位監(jiān)測，在查處打擊違法違規(guī)用地、違法建設(shè)開發(fā)、治理環(huán)境污染和掌控城市發(fā)展方向等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用?！　±眉す鈷呙杩梢赃M(jìn)行大范圍的地面沉降和地形變化監(jiān)測，為采礦塌陷區(qū)治理和城市地面沉降防治提供科學(xué)精確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)?！　。?）在工程設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用　　利用激光掃描數(shù)據(jù)可以對工程進(jìn)行3D可視化設(shè)計(jì)。基于激光掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行的3D可視化設(shè)計(jì)不同于

8、示意性質(zhì)的3D可視化，由于基于激光點(diǎn)云生成的3D模型具有精確的三維坐標(biāo)，因此可以為設(shè)計(jì)提供真實(shí)的3D場景，使得設(shè)計(jì)更精確更復(fù)合實(shí)際要求。這種基于激光掃描的3D可視化設(shè)計(jì)及不僅可以用于初步設(shè)計(jì)，而且可以用于工程施工圖設(shè)計(jì)，可以精確計(jì)算坡度、土方量等數(shù)據(jù)?！　。?）在工程施工中的應(yīng)用　　在施工過程中，可以利用激光掃描對工