机载激光雷达

激光探测及测距系统

机载激光雷达，是激光探测及测距系统，它集成了GPS、IMU、激光扫描仪。

简介

机载LiDAR(Light Laser Detection and Ranging)是激光探测及测距系统的简称。

它集成了GPS、IMU、激光扫描仪、数码相机等光谱成像设备。其中主动传感系统(激光扫描仪)利用返回的脉冲可获取探测目标高分辨率的距离、坡度、粗糙度和反射率等信息，而被动光电成像技术可获取探测目标的数字成像信息，经过地面的信息处理而生成逐个地面采样点的三维坐标，最后经过综合处理而得到沿一定条带的地面区域三维定位与成像结果。

在不同的文献中机载LiDAR的称呼不同，主要有机载激光测高(airborne laser altimetry,ALA)；机载激光地形测绘(airborne laser topographic mapping,/airhorne laser terrain mapping,ALTM)；机载激光测量系统(airborne laser mapping,ALM)；机载激光扫描测量系统(airborne laser scanning,ALS)；激光测高(laser altimetry)。

激光雷达(Light Detection and Ranging ,LIDAR)技术在各个方面迅速发展，相对于其它遥感技术，激光雷达技术是遥感技术领域的一场革命。但目前激光雷达数据主要应用于基础测绘、城市三维建模和林业应用、铁路、电力等。在过去十年，作为精确、快速地获取地面三维数据的工具已得到广泛的认同。据统计，截至2001年7月全球约有75个商业组织使用60多种类似的系统，从1998年起，以每年25%的速度递增。加拿大Optech公司生产的ATLM和SHOALS、瑞士Leica公司的ALSSO、瑞典的TopoEyeAB公司生产的TopEye、德国IGI公司的LiteMapper、法国TopoSys公司的FalconⅡ等是当前较成熟的商业系统。

发展现状

虽然机载LiDAR有比较成熟的商业系统，但是激光雷达数据的处理系统现今还是相对不成熟的，现在主要使用的软件除了各个硬件公司提供的软件，主要使用的是芬兰Terrasolid。Terrasolid中主要包括TerraModelerTM、TerraScanTM和TerraPhotoTM。TerraScan，它的主要功能是根据点的坐标、光强、同一激光的首末反射值等信息将大量激光扫描测量数据进行分类。它可以根据标准程序对所有的点进行批处理。另外它还象AutoCAD那样利用鼠标编辑图形，从不同角度观察图形，TerraScan是该系列软件的核心TerraModeler软件是用来生成和处理各种表面模型，可用来计算体积、面积，生成等高线、轮廓线，洪水淹没计算。TerraPhoto软件是用来处理原始数码影像的。将飞机的飞行数据文件(包括飞机位置、姿态、拍摄时间、影像排列等数据)、影像数据文件及地面数字模型文件输入系统，必要时将外控数据输入系统，该软件将根据这些数据进行全自动空三平差、镶嵌，形成彩色正射影像图(DOM)。

值得一提的是一个开放源码的las格式激光雷达处理软件lastools，由MIT的Martin Isenburg和加州大学伯克利分校的Jonathan Richard Shewchuk两大牛开发。

该开源代码提供了一系列基于命令行的LAS处理工具和简单易用的LAS文件读写库，本小组曾使用该软件进行格式转化及tin的生成，速度比较快，但是离成熟还有相当长的一条路要走。

国内发展

机载LiDAR技术的研究在国内已经兴起。在国家863计划的支持下，中国科学院遥感应用研究所李树楷教授等研究的机载三维成像系统于1996年完成了第一台线扫描原理样机的研制，该系统有别于目前国际上流行的机载LiDAR系统，它将激光测距扫描仪与多光谱扫描成像仪共用一套扫描光学系统，从而保证地面的激光测距。

技术特点

（1）能够提供密集的点阵数据(点间距可以小于1米)；

（2）能够穿透植被的叶冠；

（3）不需要或很少需要进入测量现场；

（4）可同时测量地面和非地面层；

（5）数据的绝对精度在0.30米以内；

（6）24小时全天候工作；

（7）具有迅速获取数据的能力。

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