激光測距儀中激光雷達的應用
2014-08-30
激光測距儀是通過由傳感器（激光雷達)所發出的激光來測定傳感器與目標物之間距離的主動遙感技術。該項技術根據探測目標的不同，可分為對空探測和對地探測兩類。對空激光測距旨在通過向空中發射激光束并接受由空氣中懸浮顆粒所反射的回波來完成對大氣物理及化學性質的測定。對地激光測距的主要目標是獲取地質、地形、地貌以及土地利用狀況等地表信息。按照傳感器搭載平臺分類，激光測距可分為星載（衛星搭載）、機載（飛機搭載）、車載（汽車搭載）以及定位（定點測量）四大類。
激光測距技術始于二十世紀六十年代，到七八十年代，激光技術已經是電子測距設備中的重要組成部分。LIDAR （Light Detection And Ranging) 通常指機載對地激光測距技術，中文術語常用激光雷達來代指LIDAR。在美國，自上世紀七十年代起，包括美國國航太空總署（NASA）、美國國家海洋大氣總署（NOAA）以及美國國防測繪部（DMA）在內的多家機構開始發展LIDAR類的傳感器用于海洋及地形的測量。在歐洲，激光測距的相關研究差不多與美國同時起步，不同于美國的是，他們致力于發展衛星平臺激光測距雷達系統，更專注機載平臺及與之相配的激光雷達系統的開發研究，并取得了相當程度的成功。
到上世紀九十年代，隨著機載GPS技術以及便攜式計算機系統的發展，LIDAR系統的穩定性及精確度得到了大幅提高，并逐步開始在歐洲投入商業化使用，與之相關的應用性研究也隨即率先在歐洲展開。
相對于其他遙感技術，LIDAR的相關研究是一個非常新的領域，不論是在提高LIDAR數據精度及質量方面還是在豐富LIDAR數據應用技術方面的研究都相當活躍。與遙感影像技術不同的是，LIDAR系統可以迅速地獲取地表及地表上相應地物（樹木、建筑、地表等）的三維地理坐標信息，它的三維特性符合當今數字地球的主流研究需求。
隨著LIDAR傳感器的不斷進步，地表采點密度的逐步提高，單束激光可收回波數目的增多，LIDAR數據將提供更為豐富的地表和地物信息。對LIDAR所采集到的地表三維點集進行過濾、插值、分類、分割等處理，可獲取各類高精度的三維數字地面模型，還可對地表地物進行分類識別并實現地表地物如樹木、建筑等的三維數字重構，乃至繪制三維森林、三維城市模型，構建虛擬現實。在虛擬現實的基礎上進行更為精細的地物分析，可對林地及其單株立木的各項參數進行估計，從而實現精細林業、農業的經營管理；可對城市規劃、城市環境及城市氣候進行模擬分析，實現對聲、光、環境污染狀況的評估與控制。
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