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摘要：在当今社会经济与科学技术的协同发展下，水利水电工程测绘行业的发展也十分迅速。尤其是自机载激光雷达技术的应用以来，水利水电工程更是上升到了一个全新层次。为实现水利水电工程中机载激光雷达技术的良好应用，本文特对其应用优势及其具体应用方法进行了分析。希望通过本次的分析，可以为机载激光雷达技术的应用提供相应参考，并进一步促进我国水利水电工程测绘行业的良好发展。
关键词：水利水电工程测绘;机载激光雷达技术;应用优势
引言：机载激光雷达技术属于一种可快速进行三维空间内地理信息采集的先进科学技术。自上世纪八十年代起，该技术就开始广泛应用到了很多发达国家，并在地理信息采集中收获了良好的应用效果。在我国，机载激光雷达技术的应用和发展都比较晚，但是其应用效果和发展前景都十分良好。基于此，在进行三维空间地理信息的测量与获取过程中，相关单位应加强该技术的应用和研究，使其技术优势得以充分发挥，解决传统地理信息采集过程中的时间、精力以及人力资源大量消耗问题，并进一步提升测量精度。
一、机载激光雷达技术优势概述
在水利水电工程项目的测绘过程中，作为一种集全球定位系统、激光测距系统以及惯性导航系统为一体的先进科学技术，机载激光雷达技术所发挥的作用十分显著。通过实践应用与研究发现，在水利水电工程项目的测绘过程中，机载激光雷达技术的主要应用优势包括以下的几个方面：
（一）可在高山及峡谷区域实现完整的信息采集
在通过普通摄影测量技术进行地理信息获取的过程中，通常都需要立体像对的形成，而在高山和峡谷等的这些区域内，摄像漏洞情况便很容易出现，进而影响到信息获取质量。在这样的情况下，借助于机载激光雷达技术，便可通过单一视角实现三维坐标的获取，并不需要立体交汇的构成，其数据扫描也具有很好的连续性，航摄漏洞情况的发生几率更低。在激光雷达的应用中，激光是其主要的工作媒介，其工作方式为主动式，可实现激光脉冲的自动发射与接收，对自然光照并不存在完全的依赖性，阳光辐射角度以及阴影都不会对其造成限制，可实现点云数据的准确采集。另外，在沙漠、草场、滩涂、大面积水体或积雪区域的地理信息采集中，因必要细节不足，传统航测技术的定向等功能将会受到一定程度的不利影响，而机载激光雷达技术则可以实现影像数据以及点云数据的同时获取，进而采集到更加完整的信息，为地貌识别以及地物信息情况获取提供更多便利[1]。
（二）可克服茂密植被条件对测绘的影响
激光在植被间隙中具有良好的穿透能力，在对具有茂密植被的区域进行扫描的过程中，每一束激光脉冲在发射之后都可以对地面、地表灌木、树干、树冠等的各种反射回波进行获取。在对这些反射回波进行综合分类处理之后，便可实现茂密植被地区地表数据、建筑物数据以及树冠数据等的分类获取，结合反射强度方面的信息，便可对地面、建筑、水域、桥梁以及植被等的各种信息要素進行科学分类。虽然植被越密集的测量区域内所获得到的地面点比例会小，但是在将重叠度适当增加和将扫描角适当减小之后，获得到的地表数据中依然有大量的数据可以与点云密度实际要求相符合，而借助于这些密度足够的三维地面地形点，则可以实现高精度DEM的产生，这是传统人工测量、地面摄影测量以及航空测量等技术难以达到的目的。
（三）可实现DEM的高效获取
通过实践与分析发现，在相对航高为2000-3000m的条件下，机载雷达系统每间隔1-2m便可实现一个地面点三维坐标的获取。在这样的情况下，每平方公里内的激光点数可以达到25-100万个，即使将地物上扫描的点全部去掉，真实地面上所能够落实的点数依然十分可观。同时，因为该技术在高山区域内的摄影漏洞形成几率非常小，加之能够对部分植被所产生的影响予以有效克服，所以在同等条件下，通过该技术所获得到了DEM也会比传统测量技术更加有效[2]。
（四）可实现DEM与DOM产品的快速提供
在通过传统测绘技术进行高山峡谷等地区的地理信息获取过程中，像控点的布设是一件十分困难且几乎不可能实现的事情。尤其是对于一些林密沟深和交通不便的区域，如果继续通过传统的测绘技术进行测量，不仅会导致工作难度加大，同时也会导致工作成本加大。在这样的情况下，如果可以将机载激光雷达系统加以合理应用，将飞机用作平台，借助于机载的POS系统以及地面上设置的基站来进行相应的数据采集以及预处理操作，便可对地面上的影像方位元素以及三维点云坐标加以直接获取。借助于影像相关以及数据分类技术，可以在不需要地面控制点或者是地面控制点非常少的情况下实现DEM以及DCM的直接生产，且具有很高的自动化程度。通过这样的方式，便可直接将常规形式的摄影测量过程中很多繁琐的工作步骤省略，让DEM以及DCM的生产周期得以显著缩短，以此来实现DEM以及DCM产品提供效率的进一步提升[3]。
（五）可实现DEM与DCM产品的多样化广泛应用
在通过机载激光雷达技术进行三维空间地理信息的测量过程中，不仅可以实现空间地理信息三维坐标的精准提供，同时也可以将目标物具体的反射率信息以及目标区域中分辨率较高的数码摄像信息予以准确提供。这些信息不仅可以在4D生产中发挥出充分优势，同时也可以将摄像数据和激光点云数据作为基础来进行相应的三维空间地理模型建立，让不同用户不同的应用需求得以充分满足，以此来实现DEM以及DCM产品的多样化广泛应用。
二、机载激光雷达技术在水利水电工程测绘中的具体应用分析
为实现机载激光雷达技术应用优势的充分发挥，本次特将某水利水电工程的测绘项目作为研究对象，按照1：2000的比例测绘形式来进行该技术的研究性应用。具体应用中，主要涉及到的聂荣包括数据采集、数据处理以及点云平面高程精度的客观评价，在此过程中，一定要根据实际情况，结合实际需求，在这几个方面做好机载激光雷达技术的应用，以此来确保技术效果，满足实际测绘需求。以下是该技术在水利水电工程中的具体应用分析： （一）数据采集
在通过机载激光雷达技术进行水利水电工程三维空间地理信息数据的采集过程中，应始终将预先设计好的系统参数作为依据来进行数据采集，并在完成每一个架次之后都对数据信息的质量及其完整性进行严格检查。在本次所研究的水利水电工程项目区域中，主要的数据采集包括机载POS数据采集、地面GPS基站中的观测数据采集、影像数据采集以及激光测距数据采集等。在对这些数据进行采集的过程中，飞行架次一共开展了三个，获取到的数据质量十分理想。借助于这些数据，最终实现了该水利水电工程地表模型的科学建立。
（二）数据处理
1、预处理
由于GPS观测条件发生突变以及惯导系统自身误差的累积，航带间的激光点云拼接过程中易产生误差。基于此，在的数据处理中，需要对航带之间进行相应的匹配。根据实际情况，可以添加控制点进行约束，也可以将航带重叠部分中的数据进行平差处理，让扫描数据可以和控制点以及原始地形数据之间达到更加理想化的契合效果。
2、激光点云类别细化
借助于三維激光点云数据，可直接反映出地表覆盖类型和覆盖状况。同时，通过特定滤波算法，也可以将地表上的植被、桥梁、建筑等从地表数据中剥离。
3、坐标准换处理
机载激光雷达的成果属于WGS84坐标系统，而在具体项目中，我们有必要对其坐标进行转换处理，并将转变好后的坐标系统提供给用户[4]。在此过程中，借助于已有的检查点，可对坐标系统转换的精准度进行测试。在对高程系统进行转换的过程中，需要将该检测区域中的分布高程点以及特定量在不同的两个坐标系统中所呈现出的高程参数作为依据来进行高程异常情况的求解，并将其应用到激光数据中。通过这样的方式，便可实现高程系统的科学转换。而这些转换都可以借助于机载激光雷达测量系统中的相关软件来实现。
（三）激光点云平面的高程精准度客观评价
1、平面精度评价
在本次所研究的水利水电工程测绘项目中，将各个激光点云平面检查点分布到了检测区域内的若干个分区中。对于平面检查点，在具体评价中，则需要有效提取出规则建筑物中的侧面激光点点云，然后将提取出的点云做水平面方向的投影处理，便可以将规则建筑物相交且相邻侧面上的两线交点进行绘制，再将这个交点和野外测量的坐标成果进行对比。在对本次水利水电工程项目进行测绘与研究的过程中，平面检查点有效数量为240个[5]。下表是本次水利水电工程测绘过程中的激光点平面高程测量精准度统计与分析结果：
通过以上的测量结果可以看出，在这个激光点中，其平面精准程度完全符合设备标称自身平面精准程度的相关要求。
2、高程精度评价
在对激光点云进行高程精准度检查时，通常会选取的激光点云数据都是经过分类处理之后的数据，并以此为依据来进行地面模型的构建，然后将模型中的高程点和实际测量获得的高程点数据进行对比，以此来实现高程点误差的全面统计。在对高程点误差进行统计的过程中，可以对激光点进行细化处理，使其细化成两种，一种是硬质裸地条件下的高程点，另一种是普通山地条件下的高程点。在对硬质裸地条件下的高程点进行精度评价的过程中，其检查点的设置数量为220个，且这些检查点需要在整个检测区域内的四个不同区域中进行科学分布，这些检查点都应该设置在地势平缓的位置。而在对普通山地条件下的高程点进行精度评价的过程中，其检查点的设置数量为979个，这些检查点通常需要设置在河谷两边的山坡上、植被茂密的位置以及农作物耕种位置等，具体测量中，应保障各个检查点和激光数据所处的坐标系统相同[6]。通过表1的统计与分析数据可知，相比较普通山地条件下的测量而言，如果将检查点设置在硬质裸地条件下，将会获得更加精确的高程测量数据。
结束语：
综上所述，在进行水利水电工程项目的测绘过程中，机载激光雷达技术的应用可以让传统测绘技术所存在的问题得以有效解决，进一步提高测量成果质量和工作效率，让测量数据在各个领域中得以广泛应用。在具体的水利水电工程项目测绘中，相关单位应加强机载激光雷达技术的应用研究，使其系统在具体测绘工作中得以科学应用，对于水利水电工程测绘技术的发展和工程建设质量的提升有着积极的影响。相信随着社会经济与科学技术的协同发展，机载激光雷达技术也会朝着更加先进的方向发展，并在更多领域中发挥出其充分的技术优势。
参考文献
[1]倪愿，李升甫，张衡.机载激光雷达数据采集过程初探[J].测绘与空间地理信息，2021（06）：197-199.
[2]李不强.机载激光雷达点云数据处理研究[J].华北自然资源，2021（03）：86-87.
[3]张松涛，程军生.基于机载激光雷达的三维景观模拟设计系统研究[J].激光杂志，2021（05）：181-186.
[4]胡志权.水利工程中机载激光雷达技术的应用探讨[J].低碳世界，2021（05）：105-106.
[5]李庆松.探究机载激光雷达技术在水利工程项目中的应用[J].内蒙古水利，2019（02）：30-31.
[6]沈俊.全波形机载激光雷达信号处理技术的研究[D].导师：尚建华.东华大学，2018.
关键词：水利水电工程测绘;机载激光雷达技术;应用优势
引言：机载激光雷达技术属于一种可快速进行三维空间内地理信息采集的先进科学技术。自上世纪八十年代起，该技术就开始广泛应用到了很多发达国家，并在地理信息采集中收获了良好的应用效果。在我国，机载激光雷达技术的应用和发展都比较晚，但是其应用效果和发展前景都十分良好。基于此，在进行三维空间地理信息的测量与获取过程中，相关单位应加强该技术的应用和研究，使其技术优势得以充分发挥，解决传统地理信息采集过程中的时间、精力以及人力资源大量消耗问题，并进一步提升测量精度。
一、机载激光雷达技术优势概述
在水利水电工程项目的测绘过程中，作为一种集全球定位系统、激光测距系统以及惯性导航系统为一体的先进科学技术，机载激光雷达技术所发挥的作用十分显著。通过实践应用与研究发现，在水利水电工程项目的测绘过程中，机载激光雷达技术的主要应用优势包括以下的几个方面：
（一）可在高山及峡谷区域实现完整的信息采集
在通过普通摄影测量技术进行地理信息获取的过程中，通常都需要立体像对的形成，而在高山和峡谷等的这些区域内，摄像漏洞情况便很容易出现，进而影响到信息获取质量。在这样的情况下，借助于机载激光雷达技术，便可通过单一视角实现三维坐标的获取，并不需要立体交汇的构成，其数据扫描也具有很好的连续性，航摄漏洞情况的发生几率更低。在激光雷达的应用中，激光是其主要的工作媒介，其工作方式为主动式，可实现激光脉冲的自动发射与接收，对自然光照并不存在完全的依赖性，阳光辐射角度以及阴影都不会对其造成限制，可实现点云数据的准确采集。另外，在沙漠、草场、滩涂、大面积水体或积雪区域的地理信息采集中，因必要细节不足，传统航测技术的定向等功能将会受到一定程度的不利影响，而机载激光雷达技术则可以实现影像数据以及点云数据的同时获取，进而采集到更加完整的信息，为地貌识别以及地物信息情况获取提供更多便利[1]。
（二）可克服茂密植被条件对测绘的影响
激光在植被间隙中具有良好的穿透能力，在对具有茂密植被的区域进行扫描的过程中，每一束激光脉冲在发射之后都可以对地面、地表灌木、树干、树冠等的各种反射回波进行获取。在对这些反射回波进行综合分类处理之后，便可实现茂密植被地区地表数据、建筑物数据以及树冠数据等的分类获取，结合反射强度方面的信息，便可对地面、建筑、水域、桥梁以及植被等的各种信息要素進行科学分类。虽然植被越密集的测量区域内所获得到的地面点比例会小，但是在将重叠度适当增加和将扫描角适当减小之后，获得到的地表数据中依然有大量的数据可以与点云密度实际要求相符合，而借助于这些密度足够的三维地面地形点，则可以实现高精度DEM的产生，这是传统人工测量、地面摄影测量以及航空测量等技术难以达到的目的。
（三）可实现DEM的高效获取
通过实践与分析发现，在相对航高为2000-3000m的条件下，机载雷达系统每间隔1-2m便可实现一个地面点三维坐标的获取。在这样的情况下，每平方公里内的激光点数可以达到25-100万个，即使将地物上扫描的点全部去掉，真实地面上所能够落实的点数依然十分可观。同时，因为该技术在高山区域内的摄影漏洞形成几率非常小，加之能够对部分植被所产生的影响予以有效克服，所以在同等条件下，通过该技术所获得到了DEM也会比传统测量技术更加有效[2]。
（四）可实现DEM与DOM产品的快速提供
在通过传统测绘技术进行高山峡谷等地区的地理信息获取过程中，像控点的布设是一件十分困难且几乎不可能实现的事情。尤其是对于一些林密沟深和交通不便的区域，如果继续通过传统的测绘技术进行测量，不仅会导致工作难度加大，同时也会导致工作成本加大。在这样的情况下，如果可以将机载激光雷达系统加以合理应用，将飞机用作平台，借助于机载的POS系统以及地面上设置的基站来进行相应的数据采集以及预处理操作，便可对地面上的影像方位元素以及三维点云坐标加以直接获取。借助于影像相关以及数据分类技术，可以在不需要地面控制点或者是地面控制点非常少的情况下实现DEM以及DCM的直接生产，且具有很高的自动化程度。通过这样的方式，便可直接将常规形式的摄影测量过程中很多繁琐的工作步骤省略，让DEM以及DCM的生产周期得以显著缩短，以此来实现DEM以及DCM产品提供效率的进一步提升[3]。
（五）可实现DEM与DCM产品的多样化广泛应用
在通过机载激光雷达技术进行三维空间地理信息的测量过程中，不仅可以实现空间地理信息三维坐标的精准提供，同时也可以将目标物具体的反射率信息以及目标区域中分辨率较高的数码摄像信息予以准确提供。这些信息不仅可以在4D生产中发挥出充分优势，同时也可以将摄像数据和激光点云数据作为基础来进行相应的三维空间地理模型建立，让不同用户不同的应用需求得以充分满足，以此来实现DEM以及DCM产品的多样化广泛应用。
二、机载激光雷达技术在水利水电工程测绘中的具体应用分析
为实现机载激光雷达技术应用优势的充分发挥，本次特将某水利水电工程的测绘项目作为研究对象，按照1：2000的比例测绘形式来进行该技术的研究性应用。具体应用中，主要涉及到的聂荣包括数据采集、数据处理以及点云平面高程精度的客观评价，在此过程中，一定要根据实际情况，结合实际需求，在这几个方面做好机载激光雷达技术的应用，以此来确保技术效果，满足实际测绘需求。以下是该技术在水利水电工程中的具体应用分析： （一）数据采集
在通过机载激光雷达技术进行水利水电工程三维空间地理信息数据的采集过程中，应始终将预先设计好的系统参数作为依据来进行数据采集，并在完成每一个架次之后都对数据信息的质量及其完整性进行严格检查。在本次所研究的水利水电工程项目区域中，主要的数据采集包括机载POS数据采集、地面GPS基站中的观测数据采集、影像数据采集以及激光测距数据采集等。在对这些数据进行采集的过程中，飞行架次一共开展了三个，获取到的数据质量十分理想。借助于这些数据，最终实现了该水利水电工程地表模型的科学建立。
（二）数据处理
1、预处理
由于GPS观测条件发生突变以及惯导系统自身误差的累积，航带间的激光点云拼接过程中易产生误差。基于此，在的数据处理中，需要对航带之间进行相应的匹配。根据实际情况，可以添加控制点进行约束，也可以将航带重叠部分中的数据进行平差处理，让扫描数据可以和控制点以及原始地形数据之间达到更加理想化的契合效果。
2、激光点云类别细化
借助于三維激光点云数据，可直接反映出地表覆盖类型和覆盖状况。同时，通过特定滤波算法，也可以将地表上的植被、桥梁、建筑等从地表数据中剥离。
3、坐标准换处理
机载激光雷达的成果属于WGS84坐标系统，而在具体项目中，我们有必要对其坐标进行转换处理，并将转变好后的坐标系统提供给用户[4]。在此过程中，借助于已有的检查点，可对坐标系统转换的精准度进行测试。在对高程系统进行转换的过程中，需要将该检测区域中的分布高程点以及特定量在不同的两个坐标系统中所呈现出的高程参数作为依据来进行高程异常情况的求解，并将其应用到激光数据中。通过这样的方式，便可实现高程系统的科学转换。而这些转换都可以借助于机载激光雷达测量系统中的相关软件来实现。
（三）激光点云平面的高程精准度客观评价
1、平面精度评价
在本次所研究的水利水电工程测绘项目中，将各个激光点云平面检查点分布到了检测区域内的若干个分区中。对于平面检查点，在具体评价中，则需要有效提取出规则建筑物中的侧面激光点点云，然后将提取出的点云做水平面方向的投影处理，便可以将规则建筑物相交且相邻侧面上的两线交点进行绘制，再将这个交点和野外测量的坐标成果进行对比。在对本次水利水电工程项目进行测绘与研究的过程中，平面检查点有效数量为240个[5]。下表是本次水利水电工程测绘过程中的激光点平面高程测量精准度统计与分析结果：
通过以上的测量结果可以看出，在这个激光点中，其平面精准程度完全符合设备标称自身平面精准程度的相关要求。
2、高程精度评价
在对激光点云进行高程精准度检查时，通常会选取的激光点云数据都是经过分类处理之后的数据，并以此为依据来进行地面模型的构建，然后将模型中的高程点和实际测量获得的高程点数据进行对比，以此来实现高程点误差的全面统计。在对高程点误差进行统计的过程中，可以对激光点进行细化处理，使其细化成两种，一种是硬质裸地条件下的高程点，另一种是普通山地条件下的高程点。在对硬质裸地条件下的高程点进行精度评价的过程中，其检查点的设置数量为220个，且这些检查点需要在整个检测区域内的四个不同区域中进行科学分布，这些检查点都应该设置在地势平缓的位置。而在对普通山地条件下的高程点进行精度评价的过程中，其检查点的设置数量为979个，这些检查点通常需要设置在河谷两边的山坡上、植被茂密的位置以及农作物耕种位置等，具体测量中，应保障各个检查点和激光数据所处的坐标系统相同[6]。通过表1的统计与分析数据可知，相比较普通山地条件下的测量而言，如果将检查点设置在硬质裸地条件下，将会获得更加精确的高程测量数据。
结束语：
综上所述，在进行水利水电工程项目的测绘过程中，机载激光雷达技术的应用可以让传统测绘技术所存在的问题得以有效解决，进一步提高测量成果质量和工作效率，让测量数据在各个领域中得以广泛应用。在具体的水利水电工程项目测绘中，相关单位应加强机载激光雷达技术的应用研究，使其系统在具体测绘工作中得以科学应用，对于水利水电工程测绘技术的发展和工程建设质量的提升有着积极的影响。相信随着社会经济与科学技术的协同发展，机载激光雷达技术也会朝着更加先进的方向发展，并在更多领域中发挥出其充分的技术优势。
参考文献
[1]倪愿，李升甫，张衡.机载激光雷达数据采集过程初探[J].测绘与空间地理信息，2021（06）：197-199.
[2]李不强.机载激光雷达点云数据处理研究[J].华北自然资源，2021（03）：86-87.
[3]张松涛，程军生.基于机载激光雷达的三维景观模拟设计系统研究[J].激光杂志，2021（05）：181-186.
[4]胡志权.水利工程中机载激光雷达技术的应用探讨[J].低碳世界，2021（05）：105-106.
[5]李庆松.探究机载激光雷达技术在水利工程项目中的应用[J].内蒙古水利，2019（02）：30-31.
[6]沈俊.全波形机载激光雷达信号处理技术的研究[D].导师：尚建华.东华大学，2018.