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机载激光雷达第1页，共27页，星期日，2025年，2月5日四、机载激光雷达激光测距原理激光雷达最基本的工作原理与无线电雷达没有区别，即由雷达发射系统发送一个信号，经目标反射后被接收系统收集，通过测量反射光的运行时间而确定目标的距离。激光器到反射物体的距离(d)=光速(c)×时间(t)/2激光束发射的频率能从每秒几个脉冲到每秒几万个脉冲，接收器将会在一分钟内记录六十万个点。结合GPS得到的激光器位置坐标信息，INS得到的激光方向信息，可以准确地计算出每一个激光点的大地坐标X、Y、Z，大量的激光点聚集成激光点云，组成点云图像。第2页，共27页，星期日，2025年，2月5日四、机载激光雷达激光雷达工作原理图第3页，共27页，星期日，2025年，2月5日四、机载激光雷达机载激光雷达设备机载激光雷达测量系统设备主要包括三大部件：机载激光扫描仪、航空数码相机、定向定位系统POS（包括全球定位系统GPS和惯性导航仪IMU）。第4页，共27页，星期日，2025年，2月5日四、机载激光雷达POS系统：POS系统部件测量设备在每一瞬间的空间位置与姿态，其中GPS确定空间位置，IMU惯导测量仰俯角、侧滚角和航向角数据。机载LiDAR采用动态载波相位差分GPS系统，利用安装了电机上与LiDAR相连接的和设在一个或多个基准站的至少两台GPS信号接收机同步而连续地观测GPS卫星信号、同时记录瞬间激光和数码相机开启脉冲的时间标记，再进行载波相位测量差分定位技术的离线数据后处理，获取LiDAR的三维坐标。惯导的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对实践进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。第5页，共27页，星期日，2025年，2月5日四、机载激光雷达激光扫描仪：机载激光扫描仪部件采集三维激光点云数据，测量地形同时记录回波强度及波形激光扫描仪，是LiDAR的核心，一般由激光发射器、接收器、时间间隔测量装置、传动装置、计算机和软件组成。线激光器发出的光平面扫描物体表面，面阵CCD采集被测物面上激光扫描线的漫反射图像，在计算机中对激光扫描线图像进行处理，依据空间物点与CCD面阵像素的对应关系计算物体的景深信息，得到物体表面的三维坐标数据，快速建立原型样件的三维模型。第6页，共27页，星期日，2025年，2月5日四、机载激光雷达数码相机：航空数码相机部件拍摄采集航空影像数据。利用高分辨率的数码相机获取地面的地物地貌真彩或红外数字影像信息，经过纠正、镶嵌可形成彩色正射数字影像，可对目标进行分类识别，或作为纹理数据源。第7页，共27页，星期日，2025年，2月5日第8页，共27页，星期日，2025年，2月5日第9页，共27页，星期日，2025年，2月5日机载LIDAR的特点一种直接测量系统（主动式）；能够穿透植被的叶冠；基本不需要地面控制点，基本不需要进入测量现场；24小时全天候工作；数据的绝对精度在0.30米以内；提供密集的点阵数据(点间距可以小于1米)；可同时测量地面和非地面层；具有迅速获取数据的能力。四、机载激光雷达第10页，共27页，星期日，2025年，2月5日四、机载激光雷达LiDAR数据采集及处理流程第11页，共27页，星期日，2025年，2月5日LiDAR的应用数字高程模型(DEM)的应用农林业方面应用电力行业应用公路勘察设计应用海岸工程方面应用灾害监测与环境监测应用数字城市应用第12页，共27页，星期日，2025年，2月5日LiDAR在数字高程模型(DEM)的应用

和传统测绘方法相比，LiDAR具有的优势：1、能更快捷、经济地获取高密度、高精度的大面积的高程数据。2、建筑物和植被阴影对周围物体测量不造成的影响3、在其他的测量仪器难以到达的区域具有独特的优势4、Lidar直接获取三维坐标，无需对DEM数据进行正射校正。第13页，共27页，星期日，2025年，2月5日LiDAR在农林业方面应用激光雷达技术能够精确地获取树木和林冠下地形地貌和农作物信息，在农业、林业调查与规划利用中，我们可以利用激光雷达的数据，分析森林树木、农作物的覆盖率和面积，了解其疏密程度以及不同树龄树木的情况、推算其数量，以便于人们对森林和农业进行合理规划和利用。第14页，共27页，星期日，2025年，2月5日LiDAR在电力行业应用对于规划电网线路，通过机载激光雷达测量技术采集和处理的规