激光测距仪中激光雷达的应用
2014-08-30
激光测距仪是通过由传感器（激光雷达)所发出的激光来测定传感器与目标物之间距离的主动遥感技术。该项技术根据探测目标的不同，可分为对空探测和对地探测两类。对空激光测距旨在通过向空中发射激光束并接受由空气中悬浮颗粒所反射的回波来完成对大气物理及化学性质的测定。对地激光测距的主要目标是获取地质、地形、地貌以及土地利用状况等地表信息。按照传感器搭载平台分类，激光测距可分为星载（卫星搭载）、机载（飞机搭载）、车载（汽车搭载）以及定位（定点测量）四大类。
激光测距技术始于二十世纪六十年代，到七八十年代，激光技术已经是电子测距设备中的重要组成部分。LIDAR （Light Detection And Ranging) 通常指机载对地激光测距技术，中文术语常用激光雷达来代指LIDAR。在美国，自上世纪七十年代起，包括美国国航太空总署（NASA）、美国国家海洋大气总署（NOAA）以及美国国防测绘部（DMA）在内的多家机构开始发展LIDAR类的传感器用于海洋及地形的测量。在欧洲，激光测距的相关研究差不多与美国同时起步，不同于美国的是，他们致力于发展卫星平台激光测距雷达系统，更专注机载平台及与之相配的激光雷达系统的开发研究，并取得了相当程度的成功。
到上世纪九十年代，随着机载GPS技术以及便携式计算机系统的发展，LIDAR系统的稳定性及精确度得到了大幅提高，并逐步开始在欧洲投入商业化使用，与之相关的应用性研究也随即率先在欧洲展开。
相对于其他遥感技术，LIDAR的相关研究是一个非常新的领域，不论是在提高LIDAR数据精度及质量方面还是在丰富LIDAR数据应用技术方面的研究都相当活跃。与遥感影像技术不同的是，LIDAR系统可以迅速地获取地表及地表上相应地物（树木、建筑、地表等）的三维地理坐标信息，它的三维特性符合当今数字地球的主流研究需求。
随着LIDAR传感器的不断进步，地表采点密度的逐步提高，单束激光可收回波数目的增多，LIDAR数据将提供更为丰富的地表和地物信息。对LIDAR所采集到的地表三维点集进行过滤、插值、分类、分割等处理，可获取各类高精度的三维数字地面模型，还可对地表地物进行分类识别并实现地表地物如树木、建筑等的三维数字重构，乃至绘制三维森林、三维城市模型，构建虚拟现实。在虚拟现实的基础上进行更为精细的地物分析，可对林地及其单株立木的各项参数进行估计，从而实现精细林业、农业的经营管理；可对城市规划、城市环境及城市气候进行模拟分析，实现对声、光、环境污染状况的评估与控制。
