机载激光雷达LIDAR技术详解

"该资源是关于激光雷达（LiDAR）技术的介绍，重点讨论了LiDAR的历史背景、出现的原因、技术优势以及工作原理。" 激光雷达（Light Detection and Ranging，LiDAR）是一种利用激光测距技术来探测和测量目标距离的设备。自1839年摄影测量技术问世以来，它一直是获取地面三维数据的主要方法，但其自动化程度不高，且在某些特定环境中的应用受限。1970年代，NASA研发的LiDAR技术开启了快速发展的新篇章，到1995年左右，这项技术开始商业化应用。 LiDAR技术相比传统摄影测量技术，具有多方面的优势。首先，它的成本更低，尤其是考虑到外业数据采集和后处理的效率。其次，LiDAR能够提供高精度的数据，因为它的绝对带宽宽，产生的脉冲非常窄。此外，由于它依赖于激光而非视觉图像，因此自动化程度更高，受天气影响较小，数据获取速度快，密度高。特别是对于森林、沙漠或沿海滩涂等纹理对比度较弱的区域，LiDAR能获得更准确的三维数据。 LiDAR系统的核心包括激光测距技术和计算机技术，以及POS（Positioning and Orientation System）系统，其中POS系统结合了IMU（Inertial Measurement Unit，惯性测量装置）和DGPS（Differential Global Positioning System，差分全球定位系统）。 DGPS通过同步观测GPS卫星信号并进行载波相位差分定位技术的离线数据后处理，来获取LiDAR设备的精确三维坐标。IMU则负责测量设备的姿态信息，提供实时的位置、速度和方向数据，尽管误差会随时间累积，但在短期内能提供必要的定位信息。 LiDAR技术的出现极大地提高了获取地面三维数据的效率和精度，特别是在复杂环境下的应用，使其成为现代测绘、环境监测、自动驾驶等领域不可或缺的工具。