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激光測距儀中激光雷達(dá)的應(yīng)用
2014-08-30
激光測距儀是通過由傳感器（激光雷達(dá))所發(fā)出的激光來測定傳感器與目標(biāo)物之間距離的主動遙感技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)根據(jù)探測目標(biāo)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(fā)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(xué)性質(zhì)的測定。對地激光測距的主要目標(biāo)是獲取地質(zhì)、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(wèi)星搭載）、機(jī)載（飛機(jī)搭載）、車載（汽車搭載）以及定位（定點(diǎn)測量）四大類。
激光測距技術(shù)始于二十世紀(jì)六十年代，到七八十年代，激光技術(shù)已經(jīng)是電子測距設(shè)備中的重要組成部分。LIDAR （Light Detection And Ranging) 通常指機(jī)載對地激光測距技術(shù)，中文術(shù)語常用激光雷達(dá)來代指LIDAR。在美國，自上世紀(jì)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(nèi)的多家機(jī)構(gòu)開始發(fā)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(guān)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(fā)展衛(wèi)星平臺激光測距雷達(dá)系統(tǒng)，更專注機(jī)載平臺及與之相配的激光雷達(dá)系統(tǒng)的開發(fā)研究，并取得了相當(dāng)程度的成功。
到上世紀(jì)九十年代，隨著機(jī)載GPS技術(shù)以及便攜式計算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展，LIDAR系統(tǒng)的穩(wěn)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(yè)化使用，與之相關(guān)的應(yīng)用性研究也隨即率先在歐洲展開。
相對于其他遙感技術(shù)，LIDAR的相關(guān)研究是一個非常新的領(lǐng)域，不論是在提高LIDAR數(shù)據(jù)精度及質(zhì)量方面還是在豐富LIDAR數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)方面的研究都相當(dāng)活躍。與遙感影像技術(shù)不同的是，LIDAR系統(tǒng)可以迅速地獲取地表及地表上相應(yīng)地物（樹木、建筑、地表等）的三維地理坐標(biāo)信息，它的三維特性符合當(dāng)今數(shù)字地球的主流研究需求。
隨著LIDAR傳感器的不斷進(jìn)步，地表采點(diǎn)密度的逐步提高，單束激光可收回波數(shù)目的增多，LIDAR數(shù)據(jù)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(diǎn)集進(jìn)行過濾、插值、分類、分割等處理，可獲取各類高精度的三維數(shù)字地面模型，還可對地表地物進(jìn)行分類識別并實(shí)現(xiàn)地表地物如樹木、建筑等的三維數(shù)字重構(gòu)，乃至繪制三維森林、三維城市模型，構(gòu)建虛擬現(xiàn)實(shí)。在虛擬現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行更為精細(xì)的地物分析，可對林地及其單株立木的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行估計，從而實(shí)現(xiàn)精細(xì)林業(yè)、農(nóng)業(yè)的經(jīng)營管理；可對城市規(guī)劃、城市環(huán)境及城市氣候進(jìn)行模擬分析，實(shí)現(xiàn)對聲、光、環(huán)境污染狀況的評估與控制。
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