激光雷達(dá)是一種主動(dòng)形式的現(xiàn)在的激光技術(shù)和光電探測技術(shù)的結(jié)合的產(chǎn)物。通過自身的激光器發(fā)射高頻率的脈沖到探測物體的表面，以光電探測器為接受器件，接受被測物體表面反射的回波信息。

由于激光是主動(dòng)形式的光學(xué)傳感器，所有基本不受環(huán)境光照的影響，這就意味著可以在夜晚作業(yè)，一般激光雷達(dá)系統(tǒng)的主要由移動(dòng)（固定）設(shè)備（車輛、無人機(jī)、直升機(jī)），激光掃描系統(tǒng)、GPS(全球定位系統(tǒng))以及INS(慣性導(dǎo)航系統(tǒng)IMU)以及監(jiān)視和控制系統(tǒng)（地面站）

激光雷達(dá)的優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)

1.主動(dòng)遙感技術(shù)

2.直接快接的獲取空間三維信息。

3.視場角大比傳統(tǒng)的攝影測量帶寬更大，分辨率更高。

4.抗電磁干擾性能更強(qiáng)。

5.穿透性能好。由于激光的光斑比較小，可以透過植被的縫隙到達(dá)林下的地面。

缺點(diǎn)

1.激光容易受大氣環(huán)境的影響，大雨、濃霧、濃煙等條件下激光脈沖會(huì)急劇的衰減。

2.激光掃描頭比較昂貴，千米測距的都達(dá)到百萬級(jí)別。

3.激光點(diǎn)云是離散三維點(diǎn)云，對(duì)于目標(biāo)識(shí)別、分類方面比傳統(tǒng)的二維影像稍遜色。

激光雷達(dá)與航空攝影測量的區(qū)別

激光測距主要是獲取三維點(diǎn)云，攝影測量主要是影像和POS，lidar系統(tǒng)通過測距和導(dǎo)航定位定向系統(tǒng)直接計(jì)算出三維點(diǎn)云的坐標(biāo)，地面控制點(diǎn)做的很少，但是攝影測量主要是用同名點(diǎn)的匹配，第一個(gè)對(duì)航向和旁向的重疊度有一定的要求，并且控制點(diǎn)需要一定的約束；并且攝影測量對(duì)測區(qū)的環(huán)境的光線和溫度要求高，但是LIDAR系統(tǒng)對(duì)這些因素不敏感。

激光雷達(dá)分類

由于激光雷達(dá)已經(jīng)發(fā)展多年，激光雷達(dá)被運(yùn)用在各行各業(yè)，通?？筛鶕?jù)搭載平臺(tái)、探測方式及功能用途對(duì)其進(jìn)行分類。

1.根據(jù)搭載平臺(tái)分類

? 可分為空天地三種形式的雷達(dá)。天基激光雷達(dá)主要是星載激光雷達(dá)，主要是以衛(wèi)星、航天飛機(jī)、太空站等平臺(tái)上的為主，特點(diǎn)是觀測范圍比較廣，滿足大尺度應(yīng)用?？栈す饫走_(dá)一般說的是機(jī)載激光雷達(dá)，主要是固定翼、直升機(jī)、無人機(jī)等航空器為平臺(tái)，效率高、密度高，適合長距離線狀地物目標(biāo)三維信息獲取；地基激光雷達(dá)主要是包括架站式、車載、船載、背包、手持激光雷達(dá)掃描儀等等，主要特點(diǎn)是獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息全面，室內(nèi)室外都可以。

2.按測距模式分類

?可分為脈沖式和相位式激光雷達(dá)。脈沖式根據(jù)激光發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)的往返的時(shí)間差來進(jìn)行測量的，主要特點(diǎn)是直接、測量距離長；脈沖式激光雷達(dá)利用無線電波段頻率對(duì)激光光束進(jìn)行幅度調(diào)制，測定調(diào)制光往返觀測目標(biāo)一次所產(chǎn)生的相位延遲，然后根據(jù)調(diào)制光波長計(jì)算此相位延遲所代表的距離，特點(diǎn)是量測距離短，但是頻率很高，點(diǎn)密度高，精度也很高。

3.按激光介質(zhì)分類

可分類為氣體激光雷達(dá)和固體激光雷達(dá)。氣體激光雷達(dá)以氣體或者蒸汽為工作物質(zhì)來產(chǎn)生激光，以CO2激光器為代表，特點(diǎn)是相干性好、波束窄、視場小、抗干擾能力強(qiáng)，同時(shí)還具有良好的大氣傳輸性能和兼容性、使用安全等優(yōu)點(diǎn)。固體激光雷達(dá)分為半導(dǎo)體激光雷達(dá)和二極管泵浦固定激光雷達(dá)，前者以激光條為基本單元，輸出功率、工作電流、損耗熱比較大；后者以YAC激光器為代表，采用高重復(fù)頻率、高峰值功率的二極管泵浦固體激光器和高靈敏度的雪崩二極管探測管，體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格低。

4.按用途分類

可分為測距激光雷達(dá)、火控激光雷達(dá)、靶場激光雷達(dá)、跟蹤識(shí)別激光雷達(dá)、偵毒激光雷達(dá)、多功能戰(zhàn)術(shù)激光雷達(dá)、氣象激光雷達(dá)、導(dǎo)航激光雷達(dá)等。在測繪行業(yè)一般都是使用測距激光雷達(dá)。

5.按光斑大小分類

可分為大光斑雷達(dá)和小光斑雷達(dá)。大光斑雷達(dá)通常說是指地面光斑直徑超過10m的激光雷達(dá)，如星載激光雷達(dá)，這類激光雷達(dá)通常點(diǎn)密度很低、無法成像、但是可獲取全球范圍內(nèi)數(shù)據(jù)，在大尺度地學(xué)應(yīng)用方面優(yōu)勢比較明顯。小光斑激光雷達(dá)，一般可以達(dá)厘米級(jí)別甚至毫米級(jí)別，發(fā)射的頻率比較高，點(diǎn)密度和精度都很高。

6.按探測方式分類

可分為離散點(diǎn)云激光雷達(dá)、全波形激光雷達(dá)和光子計(jì)算激光雷達(dá)。離散激光雷達(dá)最為普遍，商業(yè)化應(yīng)用比較廣泛，比如：數(shù)字城市中的三維重建、無人駕駛高精地圖制作、文化遺產(chǎn)數(shù)字化和三維重建等等，大多數(shù)基于激光雷達(dá)系統(tǒng)獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。全波形激光雷達(dá)對(duì)回波進(jìn)行連續(xù)采樣，記錄信息更為精細(xì)，能獲取完整的目標(biāo)垂直剖面信息。光子計(jì)數(shù)激光雷達(dá)不同于前兩者，它采用高重頻、微脈沖激光器和高靈敏度光子探測器，將回波信號(hào)（單光子級(jí)別）計(jì)數(shù)為光子點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)是利用較低的激光能量即可獲取遠(yuǎn)距離空間目標(biāo)信息。

7.按探測對(duì)象分類

分為大氣激光雷達(dá)、海洋激光雷達(dá)和陸地激光雷達(dá)。大氣激光雷達(dá)的激光器發(fā)射激光脈沖與大氣中氣溶膠及各種成分作用后產(chǎn)生散射信號(hào)，探測器接收回波信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行處理分析，從而得到所需的大氣物理要素，主要應(yīng)用有云、氣溶膠和邊界層的探測，大氣成分的探測和溫度的探測。海洋激光雷達(dá)的工作原理為激光器發(fā)射激光束在穿透海水的時(shí)候產(chǎn)生各種散射和熒光，常用來探測海洋的聲速、溫度、鹽度的分布參數(shù)和油氣烴類指示物。陸地激光雷達(dá)激光脈沖主要測定激光束發(fā)射和接受反射回來的時(shí)間從而測量兩點(diǎn)之間的距離，融合IMU得到姿態(tài)信息可以準(zhǔn)確得到期在空間三維中的精確三維坐標(biāo)。

本文主要參考《激光雷達(dá)遙感導(dǎo)論》作為學(xué)習(xí)激光雷達(dá)資料。