激光(guāng)雷達(LiDAR)應用(yòng)地形測繪涉及的(de)關鍵技術

發布日期：2019-09-05 00:00 浏覽量：12408

激光(guāng)雷達LiDAR(Light Detection And Ranging)技術是近20年來(lái)迅速發展的(de)主動遙感技術。與被動光(guāng)學遙感工作機制不同，LiDAR能夠有效探測森林(lín)植被的(de)空間結構和(hé)地形，在森林(lín)參數的(de)定量測量和(hé)反演上取得(de)了(le)成功的(de)應用(yòng)，特别是對(duì)森林(lín)垂直結構的(de)探測能力，具有傳統光(guāng)學遙感數據難以比拟的(de)優勢。

同時(shí)，激光(guāng)技術也(yě)在其他(tā)許多(duō)領域得(de)到了(le)應用(yòng)。在測量地形時(shí)，激光(guāng)雷達激光(guāng)測距原理(lǐ)可(kě)利用(yòng)紅光(guāng)和(hé)紫外線來(lái)探測地形。激光(guāng)雷達技術的(de)不斷進步與更新，已廣泛應用(yòng)于測繪領域，爲測繪工作做(zuò)出了(le)巨大(dà)的(de)貢獻。

一、激光(guāng)雷達地形測繪遙感技術的(de)特點

從總體上看，激光(guāng)雷達地形測繪遙感技術的(de)特點主要包括以下(xià)幾個(gè)方面：

1.綜合性特點

在測繪領域，激光(guāng)雷達遙感技術具有很強的(de)綜合性，可(kě)以獲取大(dà)量的(de)數據。從宏觀上看，遙感獲取的(de)數據反映了(le)地球上萬物(wù)的(de)分(fēn)布，它能真實地反映山、地、水(shuǐ)文表面的(de)特征，并且相對(duì)于航空影(yǐng)像獲取來(lái)講，激光(guāng)雷達遙感對(duì)天氣條件要求更低，效率更高(gāo)。

2.廣泛性特點

激光(guāng)雷達技術的(de)另一個(gè)特點是它的(de)應用(yòng)比較廣泛。它可(kě)以在很短的(de)時(shí)間内從空中或其他(tā)領域獲得(de)一些非常有價值的(de)數據。這(zhè)個(gè)數據可(kě)以用(yòng)來(lái)擴展視覺空間。這(zhè)也(yě)使我們更容易及時(shí)掌握事物(wù)現象的(de)變化(huà)，也(yě)爲我們研究一些規律提供了(le)重要的(de)信息，這(zhè)就是爲什(shén)麽目前其他(tā)技術無法取代它的(de)原因。

3.動态性特點

激光(guāng)雷達遙感技術可(kě)以反複觀察一個(gè)地方，這(zhè)可(kě)以幫助我們觀察到地球上常規手段無法看到的(de)許多(duō)東西。此外，激光(guāng)雷達遙感技術的(de)另一個(gè)應用(yòng)優勢是遙感，它能夠探測到是否發生自然災害，也(yě)可(kě)以探測是否存在軍事目标。

激光(guāng)雷達應用(yòng)地形測繪涉及的(de)關鍵技術

1.複合掃描控制關鍵技術

在激光(guāng)雷達遙感技術中，雷達是用(yòng)來(lái)激光(guāng)成像的(de)，其中有個(gè)掃描器可(kě)以将激光(guāng)偏轉到相應的(de)區(qū)域，從而實現激光(guāng)成像。反射的(de)回波能夠很好地接入到系統中也(yě)是很重要的(de)。如果掃描圖不是線性的(de)，就會導緻圖像失真。爲了(le)避免這(zhè)些，必須做(zuò)兩件事：一是注意掃描方面是否爲線性控制；二是掃描路徑必須在時(shí)間上對(duì)齊。

2.激光(guāng)發射關鍵技術

雷達對(duì)其負載的(de)平台在大(dà)小和(hé)功率方面都有嚴格的(de)要求。當然，對(duì)平台以外的(de)操作環境也(yě)有需求。如果它是機載的(de)，那麽震動自然會非常大(dà)。如果要高(gāo)空作業需求，繪制地形圖，就需要高(gāo)空間分(fēn)辨率的(de)雷達。

它需要具備以下(xià)幾個(gè)特點：一是它可(kě)以有效地完成任務；二是頻(pín)率高(gāo)；三是比較小而且還(hái)抗震以二極管激光(guāng)器爲例，它既具有固體激光(guāng)器的(de)優點，又具有半導體激光(guāng)器的(de)優點：體積小，重量輕，可(kě)以高(gāo)頻(pín)輸出，而且技術成熟。

3.高(gāo)速信号處理(lǐ)關鍵技術

激光(guāng)雷達遙感技術在地形測繪中的(de)應用(yòng)主要是爲了(le)形成相對(duì)準确、清晰的(de)圖像。要達到這(zhè)個(gè)目的(de)并不容易，需要多(duō)次改裝。激光(guāng)雷達測量值的(de)每一點之間的(de)距離是斜的(de)，必須通(tōng)過從一維轉換爲三維的(de)這(zhè)個(gè)過程，将測量數據轉換爲高(gāo)程，并且通(tōng)過坐(zuò)标的(de)變換，不規則圖像的(de)校正及誤差的(de)校正來(lái)獲得(de)最終符合要求的(de)測繪成果。

激光(guāng)雷達技術在測繪工作中的(de)應用(yòng)

1、基礎測繪

激光(guāng)雷達技術具備三維信息獲取方面的(de)優勢，獲取的(de)數據具有密度高(gāo)、質量好的(de)特點，可(kě)以準确地反映地形地貌的(de)三維信息，有利于提高(gāo)基礎測繪數據的(de)正确性。數字攝影(yǐng)測量數據的(de)采集是複雜(zá)的(de)過程，因此測量工作的(de)技術設計非常嚴格，技術人(rén)員(yuán)要具備較高(gāo)水(shuǐ)平的(de)專業知識技能。所以該技術可(kě)以優化(huà)測量手段和(hé)技術資源的(de)使用(yòng)和(hé)配置，提高(gāo)數據收集的(de)效率。

2、大(dà)型工程測繪

激光(guāng)雷達數據信息的(de)收集在工程的(de)測量上起了(le)重要作用(yòng)，特别是現代建築工程。收集相關資料信息，可(kě)構築相應的(de)模式。激光(guāng)雷達技術通(tōng)過快(kuài)速地獲取空間的(de)三維坐(zuò)标後，使用(yòng)信息技術進行實時(shí)變化(huà)記錄，可(kě)以很準确的(de)獲得(de)測量數據信息。利用(yòng)該技術可(kě)以在建築基礎上構建大(dà)型空間實體，或是構建空間的(de)三維數據模型，再現客觀事物(wù)的(de)實際形态。

3、構建數字礦山

現代社會不斷發展，數字礦山的(de)構建要求環境必須具備友好型和(hé)經濟的(de)節約型兩項特點，以确保礦山的(de)良性發展。近年來(lái)，我國礦業發展處于瓶頸期，随著(zhe)資源的(de)大(dà)量消耗，對(duì)生态環境造成了(le)嚴重破壞。若要解決此類問題，就必須加強對(duì)數字礦山發展的(de)重視。數字礦山可(kě)以利用(yòng)其技術特點實現對(duì)塌陷區(qū)生态環境的(de)實時(shí)監測，爲其進行經濟評價提供基礎數據，并且可(kě)以調查沉陷建築物(wù)的(de)損害程度，對(duì)自然災害和(hé)地質等方面的(de)信息進行探測。

4、傳感設備應用(yòng)

激光(guāng)雷達技術能夠提高(gāo)對(duì)地形地貌的(de)測量效果，它可(kě)以用(yòng)來(lái)檢查植物(wù)和(hé)農作物(wù)的(de)生長(cháng)情況，也(yě)可(kě)以去除植被觀察地表區(qū)域，滿足各行業不同需求的(de)使用(yòng)。

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