机载激光雷达（Lidar）的优势与发展前景
机载激光雷达技术在各个⽅⾯迅速发展，相对于其它航空遥感技术，机载激光雷达技术是航空遥感技术领域的⼀场⾰命。但⽬前机载激光雷达数据主要应⽤于基础测绘、三维城市建模和林业应⽤、铁路、电⼒等。Lidar 技术的研究和应⽤飞速发展，国外陆续研发并⽣产出商⽤Lidar 系统占领了⼤量市场。常见的商业激光雷达系统主要有Leica公司的ALS80-HA 系统、Optech 公司的ALTMS 系统、Saab 公司的TopEye 系统、Riegl 公司的LMS-Q 系列系统等。我国近年来Lidar 事业发展也较快，能⽣产⼀些实⽤性的Lidar 设备，Lidar 技术的实践应⽤也不断拓展和深⼊。 机载激光雷达样式
1 机载激光雷达技术的特点与优势
机载激光雷达技术作为⼀种新兴的测绘探测技术，和其他测绘探测技术⼿段相⽐，具有⼀定优势。 1)机载激光雷达技术是⼀种主动式测绘地表空间信息的技术⼿段。
测绘探测技术⼿段总体来说可以分为两⼤类：主动式和被动式。被动式测绘探测技术获取的信息来⾃于⽬标反射的电磁波信息(如太阳光)或者⽬标⾃⾝辐射的电磁波信息，此类型的测量技术⼿段受天⽓、光照等⾃然条件的影响和制约。机载激光雷达技术属于主动式探测⼿段，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、光照等条件制约的优势。例如在汶川地震中，机载激光雷达技术就在恶劣复杂的环境中获取了⾼精度的地⾯空间信息。
机载激光雷达扫描样式
2)机载激光雷达技术获取空间信息的速度快，效率⾼，作业安全。
机载激光雷达技术通过飞⾏器的飞⾏和激光脉冲的扫描完成探测⼯作，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，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。
3)机载激光雷达发射的激光脉冲对于植被具有⼀定的穿透作⽤。
在对森林等区域进⾏探测时，存在着树⽊等植被的枝叶遮挡的情况，这对探测的结果会有较⼤的影响。机载激光雷达技术发射的激光脉冲信号对植被具有⼀定的穿透能⼒，可以很⼤程度上减少植被枝叶遮挡等造成的信息损失，获取森林地区的真实地形数据。
4)机载激光雷达技术获取的数据精度较⾼。
探测技术获取的数据的精度，是评价该技术的重要⽅⾯和指标。机载激光雷达技术能快速获取⼤范围区域的地⾯⽬标的空间坐标，获取的坐标具有较⾼的精度，保证了数据的可⽤性。在 1 km 的飞⾏⾼度下，机载 Lidar 所获取的点云数据的⾼程精度可以达到15~20 cm，平⾯精度可以达到 30~100 cm。
5)机载激光雷达技术提供的信息较为丰富。
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。机载激光雷达技术能够提供丰富的信息，这也是Lidar 技术的⼀⼤特点和优势。部分学者综合使⽤Lidar 设备采集的多种信息，取得了很好的效果。不同测绘探测技术的性能对⽐如表1。
表1 各种探测技术的对⽐[14]
机载激光雷达技术也存在着⼀定的不⾜，主要包括以下⼏个⽅⾯：
1)机载激光雷达技术采集的数据具有⼀定的盲⽬性。
虽然Lidar 技术能够获取⼤量的采样数据，但其数据采集具有⼀定的盲⽬性，发射的激光点束不⼀定会
打在关键的地形点上，可能导致关键地形点信息的缺失。⽽且，当发射的激光点束打在飞鸟、⾏⼈或者深井上，会造成点云数据出现粗差，因此在使⽤点云数据前，必须要进⾏粗差的探测与剔除。
2)机载激光雷达技术⽐较复杂，专业性强。
机载激光雷达是⼀种集成的设备，包含诸多先进的技术设备，如果没有相应的技术能⼒，将⽆法合理操作。
3)机载激光雷达数据产品⽐较少。
⽬前机载激光雷达的产品⽐较单⼀，没有充分发挥Lidar 点云数据的优势，在具体的⾏业应⽤中，经常需要专门设计对应的产品类型、指标和流程，程序⽐较繁琐，且产品质量不稳定。
2 机载激光雷达技术的发展趋势及应⽤前景
2.1 发展趋势
Lidar 技术是新兴的测绘技术，未来仍有很⼤的发展潜⼒。机载Lidar 技术会朝着获取多源数据、处理多源数据、⽣产多样数据产品⽅向发展，主要体现在硬件系统和软件系统两⼤⽅⾯。
硬件⽅⾯，当前的机载Lidar 系统的硬件设备型号多样，不同⼚商提供了丰富多样的Lidar 硬件系统。Lidar 系统的软件发展主要体现在数据获取⽅⾯。为满⾜⽣产实际的需求，机载Lidar 硬件系统需要往多平台、多型号、多传感器、多波束的⽅向发展。
1)机载Lidar 硬件系统的平台趋于多样化，⽐如⽆⼈机搭载的Lidar 系统就受到很多单位和研究⼈员的关注。
2)单⼀型号的硬件系统很难满⾜实际的探测需求，适应不同探测条件的多型号Lidar 系统正逐步发展起来。
3)多传感器的Lidar 系统具有更优的探测能⼒。
4)传统的Lidar 系统主要针对陆地地表信息采集所⽤，其波长位于近红外附近。随着⽤户实际需求的不断扩⼤，机载Lidar 系统不仅能够探测陆地地表信息，还应该能够满⾜对⾮陆地，⽐如⽔域等的探测需求。探测不同类型区域⽬标应采⽤合适的探测波段，因此机载Lidar 系统会朝着多波束⽅向发展[16]。
软件⽅⾯，当前的机载Lidar 系统的处理软件也⽐较多，但相对于硬件系统⽽⾔是落后的。机载Lidar 系统的软件主要⽤于处理Lidar 数据，并⽣产多类型的数据产品。就此⽽⾔，Lidar 系统的软件发展主要体现在以下两⽅⾯：
1)数据处理⽅⾯。
Lidar 系统具有全天时的数据获取能⼒，⽽且效率⾼、速度快。⾯对不同Lidar 系统获取的多时相、多⽓候条件下的海量数据，软件系统的发展应该不断提⾼其处理数据的速度，提⾼其处理不同类型数据的能⼒。
2)数据产品⽅⾯。
Lidar 的软件系统不仅要能够快速⾼效地处理多类型数据，还要根据实际的需求，⽣产出满⾜应⽤需求的数据产品，保证产品的质量。当前的Lidar 软件系统能够提供⼀些满⾜实际需求的产品，但仍需要从理论和实践中探究数据处理的算法，提⾼数据产品的精度。
机载Lidar 技术⽬前已经取得了很⼤的发展，在诸多领域都得到了⼴泛的应⽤。作为⼀种⾼效⾼精度的测绘探测技术，机载Lidar 技术会朝着获取多源数据、处理多源数据、⽣产多样数据产品⽅向发展，这对Lidar 的硬件系统和软件系统都有⼀定的要求。
机载激光雷达的详细技术参数
2.2 应⽤前景
2.2 应⽤前景
1)机载激光雷达在测绘⾏业的应⽤前景。
机载Lidar 硬件的发展，出现了平台多样化、型号多样化的特点，能满⾜⼤⽐例尺地图测绘、⼯程测量、变形监测等不同测绘⾏业的各种需求;⽽软件⽅⾯，数据处理速度的提升、数据处理量的增加、数据产品类型的丰富，将为测绘⾏业带来巨⼤的经济效益。
2)机载激光雷达在林业的应⽤前景。
随着机载Lidar 技术获取多源数据、处理多源数据能⼒提升，及其可直接获得单株⽊的位置、树⾼和冠幅这3 个垂直结构参数的特点，使得树种识别得到了⼀定程度的提⾼，⽽森林树种的精细识别是森林碳储量估算、森林⽣物多样性等研究的基础，因此，机载Lidar 的发展对于我国林业的发展也有质的提升[18]。
3)机载激光雷达在⽔利⾏业的应⽤前景。
机载Lidar 数据产品丰富、⾃动化程度⾼、获取数据精度⾼、⽣产周期短等优势，在⽔利枢纽⼯程中得到了较好的应⽤，可减⼩外业调查的⼯作量，提⾼⼯作效率、降低⽣产成品;⽆⼈机机载Lidar 系统更可在防汛抗旱、抢险救灾、⽔⼟保持监管、河道监管、冻⼟监测、⼭洪灾害调查、⽔温分析等⽔利⾏业的多个领域进⾏应⽤，具有较好的应⽤前景。
飞燕空遥感拥有两台机载激光雷达(RIEGL VQ-1560i 机载激光雷达测量系统)应⽤于⾼密度点云测图及超⼤⾯积测绘的全波形数字化双激光发射器机载激光雷达系统。
