機載雷射雷達

terrain laser laser

機載LiDAR(LightLaser Deteetion and Ranging)是雷射探測及測距系統的簡稱。在不同的文獻中機載LiDAR的稱呼不同，主要有機載雷射測高(airborne laser altimetry,ALA)；機載雷射地形測繪(airborne laser topographic mapping,/airhorne laser terrain mapping,ALTM)；機載雷射測量系統(airborne laser mapping,ALM)；機載雷射掃描測量系統(airborne laser scanning,ALS)；雷射測高(laser altimetry)。它集成了GPS、IMU、雷射掃瞄器、數位相機等光譜成像設備。其中主動感測系統(雷射掃瞄器)利用返回的脈衝呵獲取探測目標高解析度的距離、坡度、粗糙度和反射率等信息，而被動光電成像技術可獲取探測目標的數字成像信息，經過地面的信息處理而生成逐個地面採樣點的三維坐標，最後經過綜合處理而得到沿一定條帶的地面區域三維定位與成像結果。
雷射雷達(Light Detection and Ranging ,LIDAR)技術在各個方面迅速發展，相對於其它遙感技術，雷射雷達技術是遙感技術領域的一場革命。但目前雷射雷達數據主要套用於基礎測繪、城市三維建模和林業套用、鐵路、電力等。在過去十年，作為精確、快速地獲取地面三維數據的工具已得到廣泛的認同。據統計，截至2001年7月全球約有75個商業組織使用60多種類似的系統，從1998年起，以每年25%的速度遞增。加拿大Optech公司生產的ATLM和SHOALS、美國Leica公司的ALSSO、瑞典的TopoEyeAB公司生產的TopEye、德國IGI公司的LiteMapper、法國TopoSys公司的FalconⅡ等是當前較成熟的商業系統。
雖然機載LiDAR有比較成熟的商業系統，但是雷射雷達數據的處理系統現今還是相對不成熟的，現在主要使用的軟體除了各個硬體公司提供的軟體，主要使用的是芬蘭TerraSolid。Terrasolid中主要包括TerraModelerTM、TerraScanTM和TerraPhotoTM。TerraScan，它的主要功能是根據點的坐標、光強、同一雷射的首末反射值等信息將大量雷射掃描測量數據進行分類。它可以根據標準程式對所有的點進行批處理。另外它還象AuloCAD那樣利用滑鼠編輯圖形，從不同角度觀察圖形，TerraScan是該系列軟體的核心TerraModeler軟體是用來生成和處理各種表面模型，可用來計算體積、面積，生成等高線、輪廓線，洪水淹沒計算。TerraPhoto軟體是用來處理原始數碼影像的。將飛機的飛行數據檔案(包括飛機位置、姿態、拍攝時間、影像排列等數據)、影像數據檔案及地面數字模型檔案輸入系統，必要時將外控數據輸入系統，該軟體將根據這些數據進行全自動空三平差、鑲嵌，形成彩色正射影像圖(DOM)。
值得一提的是一個開放源碼的las格式雷射雷達處理軟體lastools，由MIT的Martin Isenburg和加州大學伯克利分校的Jonathan Richard Shewchuk兩大牛開發。
該開原始碼提供了一系列基於命令行的LAS處理工具和簡單易用的LAS檔案讀寫庫，本小組曾使用該軟體進行格式轉化及tin的生成，速度比較快，但是離成熟還有相當長的一條路要走。
機載Lidar技術的研究在國內已經興起。在國家863計畫的支持下，中國科學院遙感套用研究所李樹楷教授等研究的機載三維成像系統於1996年完成了第一台線掃描原理樣機的研製，該系統有別於目前國際上流行的機載LiDAR系統，它將雷射測距掃瞄器與多光譜掃描成像儀共用一套掃描光學系統，從而保證地面的雷射測距。