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Topographic Laser Ranging and Scanning-Principles and Processing著作3.2章节关于地基激光雷达介绍内容的总结。

正如第一章所介绍的，近三十年内激光测距技术在陆地测量及工程测量方面的应用得到了快速发展，从将激光器纳入标准测量仪器（如全站仪和激光测距仪）就可以看出，比如剖面仪、水准仪、以及对准设备在这些领域都成为了日常工具。在此背景下，将扫描机制加入到已经配备了激光测距仪和角编码器的全站仪上并将其应用于现场的三维扫描测量似乎是一种自然的升级。通过这种方式，激光扫描仪可以在很短的时间内，获取仪器周边环境的数以万计的三维坐标点，而不是类似于全站仪的工作形式，通过测量人员在现场进行特定的地物特征的单独的点被测量。地面激光雷达系

如本节题目所言，机载激光扫描已被用来进行海床和沿海地区的制图工作，早起的系统都是激光轮廓仪，机载脉冲激光测距设备能够基于回波信号测量传感器到海床和海面的距离，这些实验性设备呗美国、瑞典、加拿大、澳大利亚等过生产出来，在1990年LaRoque和West的文章中，对这一应用进行了详细介绍。在1980年代，早期的剖面仪系统经过改造，新的系统具备了扫描机制，这些系统包括：由NASA、NOAA和美国海军联合资助的项目AOL、澳大利亚海军武器研究机构研发的WRELADS-2，Optech也开展了相关研究，早期产...

2.1.Airborne Topographic Laser Scanners 机载地形激光扫描仪从最广泛的角度来看，机载激光扫描仪在应用上分为两个不同的大类。 其中第一个是专门为地形测绘作业设计的系统。 第二类主要用于测量海洋或湖泊海图应用的测深测绘作业中的水深测量，然而，这些制图作业往往包括海岸或海岸线地区的一些地形测绘。2.1.1. Primary, Secondary, and Tertiary Classifications 初、中、高不同等级分类用于地形...

2.4.1. Overall System Configuration 整体系统配置一个典型的机载激光扫描仪包括一下几个主要组成部分：1、基本的激光测距单元，包括发射和接收装置，这部分在第一章节内容中介绍过；2、一个光学扫描机构，比如旋转棱镜机构，目的是实现和飞行轨迹垂直方向的地形扫描；3、一个电子控制系统，能够实现多个硬件的集成和同步，通过控制和处理各个组件实现系统的稳定工作；4、一套位姿系统，通常是继承了差分GPS和惯性测量单元的系统，这套系统的作用至关重要；5、软件——数据的.

2.3 Spaceborne LaserProfilers一些微波（雷达）剖面仪已安装在卫星上，已经成功地应用到了大范围的海面制图应用中。其中包括由美国航天局和法国国家空间研究中心航天局联合执行的著名的TOPEX/Poseidon和Jason-1飞行任务，以及欧洲航天局在ERS-1和2号卫星和Envisat卫星上执行的各种雷达高度计。 这些微波剖面仪在海拔高度变化较大的陆地和冰区的工作效果较差。 这在很大程度上是由于这些微波雷达仪器的角度波束宽度相对较大，这就导致他们投射到底面的光斑就比较大（...

2.1 前言正如上文第一章中介绍的，使用机载的激光测距系统进行地形测量最初始于激光剖面测量技术。这涉及到沿着飞机行进轨迹，对其垂直向下的地形的连续测量。这些值本质上反应的是飞机与地面之间的距离。如果飞机在飞行过程中的位置和高程能够准确地记录下来，那么与之对应的地面轨迹上的地形也可以获取到。剖面测绘技术和方法的发展是促进机载激光扫描系统在制图领域广泛应用的前提，就天基平台而言，考虑到这些平台围绕地球飞行，具有很高的飞行高度以及飞行速度（29000公里/小时），当前只有激光剖面仪在上面得到应用，由于当前的激

1.7 反射能量接收发射能量除了在被散射之后有能量的耗损之外，在传播的过程中还会被传播介质当中的水以及尘埃等吸收能量。除此之外，在空气中传播还有可能受到闪烁效应的影响。这些都会减弱返回到测距系统的探测器的能量，而实际上返回到测距系统的能量也只占了发射能量的一小部分。如果PT是指记载激光雷达发射的脉冲，如图1.20所示，以下内容表示了能量变化的过程（Brenner,2006）：1、P...

1.6 激光测距激光测距仪是一种对反射性目标进行斜距测量（slant range）的仪器设备，测量目标例如地面、建筑物或者是树木植被等，这类目标通常被称为“非合作目标”（non-cooperative target，非合作目标指的是雷达搜索识别的目标的一种，在雷达目进行目标识别（target identification）的过程中，被测对象与雷达之间没有任何通信情况，与之相对的是合作目标，以飞...

1.5激光基础知识激光的英文LASER是light amplification by stimulated emission of radiation的缩写，其本质就是一种能在外部能量激发下产生并发射出光束或脉冲的光学装置，激发的光束単色性好（monochromatic radiation），相干性高且方向性强。一般来说，激光通常是根据用作辐射源材料的类型来分类的。最常见的分类包括：气体激...

1.1 介绍激光扫描制图系统近年来得到了快速的发展，毫无疑问该技术在地理空间数据的获取方面具有极大的意义。激光雷达系统可以安装在机载或者是陆基平台上，并且能够以极高的效率采集数量巨大的精度极高的数据。此外，其数据的基本处理过程也是相对的简单，这样就能够满足许多对数据快速获取的应用的需求。虽然激光测距技术从1960年代就已经出现，但是由于缺乏多学科的技术支持，使得该技术在制图领域的爆发性发展

1.4 激光测距、轮廓线获取及激光扫描的基本原理本章将对激光测距、轮廓线获取及激光扫描的基本概念做一简要介绍，主要关注的是激光的基础及激光测距的基础。1.4.1 激光测距所有的激光测距、轮廓线获取及激光扫描的操作都是基于不同类型的激光测距设备实施的。通常被描述为激光测距与或者是激光探测仪，能够获取高精度的测距数据。这些内容将在本章后续部分进行更详细的介绍，高精度的距离测量大多都

A/D analogue-to-digital 模拟信号到数字信号AFOV angular field of view 角度视场角AGL average ground level 平均底面高度AIC aerial industrial camera 航空工业相机ALPS airborne laser polarzation sensor  机载激光极化传感器ALPS airbo

前言激光雷达可能是近十年来在主流的地图制图（topographic mapping）领域引入的最重要的技术手段，该技术的最主要的优势在于能够直接地进行三维数据的采集，并且由于厘米甚至是毫米级别的激光测距精度以及由集成于系统平台的POS系统提供的精准的姿态信息，使得该技术具备较高的精准度（accurate）。相比较于传统的摄影测量方法（photogrammetric methods），LiDAR