激光雷達(LiDAR)應用地形測繪涉及的關鍵技術

發布日期：2019-09-05 00:00 瀏覽量：18376

激光雷達LiDAR(Light Detection And Ranging)技術是近20年來迅速發展的主動遙感技術。與被動光學遙感工作機制不同，LiDAR能夠有效探測森林植被的空間結構和地形，在森林參數的定量測量和反演上取得了成功的應用，特別是對森林垂直結構的探測能力，具有傳統光學遙感數據難以比擬的優勢。

同時，激光技術也在其他許多領域得到了應用。在測量地形時，激光雷達激光測距原理可利用紅光和紫外線來探測地形。激光雷達技術的不斷進步與更新，已廣泛應用于測繪領域，為測繪工作做出了巨大的貢獻。

一、激光雷達地形測繪遙感技術的特點

從總體上看，激光雷達地形測繪遙感技術的特點主要包括以下幾個方面：

1.綜合性特點

在測繪領域，激光雷達遙感技術具有很強的綜合性，可以獲取大量的數據。從宏觀上看，遙感獲取的數據反映了地球上萬物的分布，它能真實地反映山、地、水文表面的特征，并且相對于航空影像獲取來講，激光雷達遙感對天氣條件要求更低，效率更高。

2.廣泛性特點

激光雷達技術的另一個特點是它的應用比較廣泛。它可以在很短的時間內從空中或其他領域獲得一些非常有價值的數據。這個數據可以用來擴展視覺空間。這也使我們更容易及時掌握事物現象的變化，也為我們研究一些規律提供了重要的信息，這就是為什么目前其他技術無法取代它的原因。

3.動態性特點

激光雷達遙感技術可以反復觀察一個地方，這可以幫助我們觀察到地球上常規手段無法看到的許多東西。此外，激光雷達遙感技術的另一個應用優勢是遙感，它能夠探測到是否發生自然災害，也可以探測是否存在軍事目標。

激光雷達應用地形測繪涉及的關鍵技術

1.復合掃描控制關鍵技術

在激光雷達遙感技術中，雷達是用來激光成像的，其中有個掃描器可以將激光偏轉到相應的區域，從而實現激光成像。反射的回波能夠很好地接入到系統中也是很重要的。如果掃描圖不是線性的，就會導致圖像失真。為了避免這些，必須做兩件事：一是注意掃描方面是否為線性控制；二是掃描路徑必須在時間上對齊。

2.激光發射關鍵技術

雷達對其負載的平臺在大小和功率方面都有嚴格的要求。當然，對平臺以外的操作環境也有需求。如果它是機載的，那么震動自然會非常大。如果要高空作業需求，繪制地形圖，就需要高空間分辨率的雷達。

它需要具備以下幾個特點：一是它可以有效地完成任務；二是頻率高；三是比較小而且還抗震以二極管激光器為例，它既具有固體激光器的優點，又具有半導體激光器的優點：體積小，重量輕，可以高頻輸出，而且技術成熟。

3.高速信號處理關鍵技術

激光雷達遙感技術在地形測繪中的應用主要是為了形成相對準確、清晰的圖像。要達到這個目的并不容易，需要多次改裝。激光雷達測量值的每一點之間的距離是斜的，必須通過從一維轉換為三維的這個過程，將測量數據轉換為高程，并且通過坐標的變換，不規則圖像的校正及誤差的校正來獲得最終符合要求的測繪成果。

激光雷達技術在測繪工作中的應用

1、基礎測繪

激光雷達技術具備三維信息獲取方面的優勢，獲取的數據具有密度高、質量好的特點，可以準確地反映地形地貌的三維信息，有利于提高基礎測繪數據的正確性。數字攝影測量數據的采集是復雜的過程，因此測量工作的技術設計非常嚴格，技術人員要具備較高水平的專業知識技能。所以該技術可以優化測量手段和技術資源的使用和配置，提高數據收集的效率。

2、大型工程測繪

激光雷達數據信息的收集在工程的測量上起了重要作用，特別是現代建筑工程。收集相關資料信息，可構筑相應的模式。激光雷達技術通過快速地獲取空間的三維坐標后，使用信息技術進行實時變化記錄，可以很準確的獲得測量數據信息。利用該技術可以在建筑基礎上構建大型空間實體，或是構建空間的三維數據模型，再現客觀事物的實際形態。

3、構建數字礦山

現代社會不斷發展，數字礦山的構建要求環境必須具備友好型和經濟的節約型兩項特點，以確保礦山的良性發展。近年來，我國礦業發展處于瓶頸期，隨著資源的大量消耗，對生態環境造成了嚴重破壞。若要解決此類問題，就必須加強對數字礦山發展的重視。數字礦山可以利用其技術特點實現對塌陷區生態環境的實時監測，為其進行經濟評價提供基礎數據，并且可以調查沉陷建筑物的損害程度，對自然災害和地質等方面的信息進行探測。

4、傳感設備應用

激光雷達技術能夠提高對地形地貌的測量效果，它可以用來檢查植物和農作物的生長情況，也可以去除植被觀察地表區域，滿足各行業不同需求的使用。

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