激光雷達(LiDAR)應用地形測繪涉及的關(guān)鍵技術(shù)

激光雷達LiDAR(Light Detection And Ranging)技術(shù)是近20年來(lái)迅速發(fā)展的主動(dòng)遙感技術(shù)。與被動(dòng)光學(xué)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(xué)遙感數據難以比擬的優(yōu)勢。

同時(shí)，激光技術(shù)也在其他許多領(lǐng)域得到了應用。在測量地形時(shí)，激光雷達激光測距原理可利用紅光和紫外線(xiàn)來(lái)探測地形。激光雷達技術(shù)的不斷進(jìn)步與更新，已廣泛應用于測繪領(lǐng)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(shù)的特點(diǎn)

從總體上看，激光雷達地形測繪遙感技術(shù)的特點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面：

1.綜合性特點(diǎn)

在測繪領(lǐng)域，激光雷達遙感技術(shù)具有很強的綜合性，可以獲取大量的數據。從宏觀(guān)上看，遙感獲取的數據反映了地球上萬(wàn)物的分布，它能真實(shí)地反映山、地、水文表面的特征，并且相對于航空影像獲取來(lái)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(diǎn)

激光雷達技術(shù)的另一個(gè)特點(diǎn)是它的應用比較廣泛。它可以在很短的時(shí)間內從空中或其他領(lǐng)域獲得一些非常有價(jià)值的數據。這個(gè)數據可以用來(lái)擴展視覺(jué)空間。這也使我們更容易及時(shí)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(shù)無(wú)法取代它的原因。

3.動(dòng)態(tài)性特點(diǎn)

激光雷達遙感技術(shù)可以反復觀(guān)察一個(gè)地方，這可以幫助我們觀(guān)察到地球上常規手段無(wú)法看到的許多東西。此外，激光雷達遙感技術(shù)的另一個(gè)應用優(yōu)勢是遙感，它能夠探測到是否發(fā)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(guān)鍵技術(shù)

1.復合掃描控制關(guān)鍵技術(shù)

在激光雷達遙感技術(shù)中，雷達是用來(lái)激光成像的，其中有個(gè)掃描器可以將激光偏轉到相應的區域，從而實(shí)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(xiàn)性的，就會(huì )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(xiàn)性控制；二是掃描路徑必須在時(shí)間上對齊。

2.激光發(fā)射關(guān)鍵技術(shù)

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(huán)境也有需求。如果它是機載的，那么震動(dòng)自然會(huì )非常大。如果要高空作業(yè)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(gè)特點(diǎn)：一是它可以有效地完成任務(wù)；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(yōu)點(diǎn)，又具有半導體激光器的優(yōu)點(diǎn)：體積小，重量輕，可以高頻輸出，而且技術(shù)成熟。

3.高速信號處理關(guān)鍵技術(shù)

激光雷達遙感技術(shù)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(gè)目的并不容易，需要多次改裝。激光雷達測量值的每一點(diǎn)之間的距離是斜的，必須通過(guò)從一維轉換為三維的這個(gè)過(guò)程，將測量數據轉換為高程，并且通過(guò)坐標的變換，不規則圖像的校正及誤差的校正來(lái)獲得最終符合要求的測繪成果。

激光雷達技術(shù)在測繪工作中的應用

1、基礎測繪

激光雷達技術(shù)具備三維信息獲取方面的優(yōu)勢，獲取的數據具有密度高、質(zhì)量好的特點(diǎn)，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(guò)程，因此測量工作的技術(shù)設計非常嚴格，技術(shù)人員要具備較高水平的專(zhuān)業(yè)知識技能。所以該技術(shù)可以?xún)?yōu)化測量手段和技術(shù)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(guān)資料信息，可構筑相應的模式。激光雷達技術(shù)通過(guò)快速地獲取空間的三維坐標后，使用信息技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)變化記錄，可以很準確的獲得測量數據信息。利用該技術(shù)可以在建筑基礎上構建大型空間實(shí)體，或是構建空間的三維數據模型，再現客觀(guān)事物的實(shí)際形態(tài)。

3、構建數字礦山

現代社會(huì )不斷發(fā)展，數字礦山的構建要求環(huán)境必須具備友好型和經(jīng)濟的節約型兩項特點(diǎn)，以確保礦山的良性發(fā)展。近年來(lái)，我國礦業(yè)發(fā)展處于瓶頸期，隨著(zhù)資源的大量消耗，對生態(tài)環(huán)境造成了嚴重破壞。若要解決此類(lèi)問(wèn)題，就必須加強對數字礦山發(fā)展的重視。數字礦山可以利用其技術(shù)特點(diǎn)實(shí)現對塌陷區生態(tài)環(huán)境的實(shí)時(shí)監測，為其進(jìn)行經(jīng)濟評價(jià)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(zhì)等方面的信息進(jìn)行探測。

4、傳感設備應用

激光雷達技術(shù)能夠提高對地形地貌的測量效果，它可以用來(lái)檢查植物和農作物的生長(cháng)情況，也可以去除植被觀(guān)察地表區域，滿(mǎn)足各行業(yè)不同需求的使用。

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