机载激光雷达(Light Detection And Ranging, LiDAR)测量技术是集激光测距技术、自动控制技术、高精度位置姿态测量技术于一体的对地观测技术系统,为地理空间三维信息的获取提供了全新的技术手段。
机载激光雷达技术特点
- 主动式测量:
机载激光雷达通过主动发射激光脉冲,获取探测目标反射回来的信号并处理得到地表目标的空间信息。因此,机载激光雷达技术有不受天气、光照、阴影等条件制约的优势。同时对于一些特殊的地物目标,如电力线有较好的识别能力。

- 植被穿透能力
由于激光脉冲信号具有多次回波特性,激光脉冲在穿透植被空隙时,可返回树冠、树枝、地面等多个高程数据,有效的克服了植被的影响,更精确的获取地面真实地形。


- 数据精度高
与传统航摄不同,由于采用了回波探测原理,LiDAR数据的高程精度很高。且激光有极高的方向指向性,配合高精度的定位定姿POS系统,在没有地面控制点的情况下,达到较高的定位精度,特别是高程精度。

- 效率高
机载激光雷达能在短时间内获取大区域、大范围的地表空间信息,工作效率较高。和传统的人工测量的技术手段相比,极大地减少了工作量,大大缩短了外业测量的时间,提高了探测工作的效率。利用无人机等飞行器进行探测,可以对很多较为危险的区域进行探测,使得作业的安全性得以保障。这些优势在电力巡线中有很好的应用。

- 产品丰富
机载激光雷达技术不仅能够解算地面目标的三维空间坐标,同时可以记录地面目标的强度信息,部分LiDAR系统还能够记录回波次数信息。丰富的信息为LiDAR数据的使用提供了更多的可能性。强度信息和地面目标的反射率密切相关,不同物体具有不同的反射特性,将强度信息和三维坐标信息结合使用,可以用于对探测目标进行识别和分类。回波次数信息同样也可以作为一种辅助信息来使用。
同时新的技术使得激光雷达系统在采集点云的同步采集影像数据或多光谱数据,真正实现一次采集获取多种数据成果。
传统机载激光雷达与轻小型机载激光雷达系统对比
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摄影测量 |
LIDAR系统 |
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被动式测量 |
主动式测量 |
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间接获取地面三维坐标,野外工作量大 |
直接获取地面三维坐标,野外工作量小 |
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工作周期长 |
缩短勘察设计周期约1/3 |
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需进行大量地面控制及详细测量工作 |
无需或极少量地面控制点,节省人力、物力 |
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获取高质量的灰度影像或多光谱数据 |
能够识别比激光斑点小的物体,如输电线等 |
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软硬件经多年发展已比较成熟 |
新技术需不断发展,具有很大发展潜力 |
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受天气及太阳高度角影响 |
不受天气及太阳高度角影响,抗天气干扰能力强 |
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受植被和阴影影响 |
植被穿透能力强,可以分离出建筑、植被和地形,得到高精度DSM/DEM等 |
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地表高程不真实 |
高程精度约10cm |
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数据处理自动化程度低,特别是处理航片时需要人工干预 |
数据处理自动化程度高 |
