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激光測(cè)距儀中激光雷達(dá)的應(yīng)用
2014-08-30
激光測(cè)距儀是通過由傳感器（激光雷達(dá))所發(fā)出的激光來測(cè)定傳感器與目標(biāo)物之間距離的主動(dòng)遙感技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)根據(jù)探測(cè)目標(biāo)的不同，可分為對(duì)空探測(cè)和對(duì)地探測(cè)兩類。對(duì)空激光測(cè)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(duì)大氣物理及化學(xué)性質(zhì)的測(cè)定。對(duì)地激光測(cè)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(tái)分類，激光測(cè)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(cè)量）四大類。
激光測(cè)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(cè)距設(shè)備中的重要組成部分。LIDAR （Light Detection And Ranging) 通常指機(jī)載對(duì)地激光測(cè)距技術(shù)，中文術(shù)語(yǔ)常用激光雷達(dá)來代指LIDAR。在美國(guó)，自上世紀(jì)七十年代起，包括美國(guó)國(guó)航太空總署（NASA）、美國(guó)國(guó)家海洋大氣總署（NOAA）以及美國(guó)國(guó)防測(cè)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(cè)量。在歐洲，激光測(cè)距的相關(guān)研究差不多與美國(guó)同時(shí)起步，不同于美國(guó)的是，他們致力于發(fā)展衛(wèi)星平臺(tái)激光測(cè)距雷達(dá)系統(tǒng)，更專注機(jī)載平臺(tái)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(jì)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(duì)于其他遙感技術(shù)，LIDAR的相關(guān)研究是一個(gè)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(duì)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(duì)地表地物進(jìn)行分類識(shí)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(duì)林地及其單株立木的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)精細(xì)林業(yè)、農(nóng)業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理；可對(duì)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(duì)聲、光、環(huán)境污染狀況的評(píng)估與控制。
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