激光遙感緒論

LaserRemote

Sensing緒論緒論、激光技術與測繪遙感、機載激光遙感技術、機載激光遙感現(xiàn)狀及發(fā)展緒論、測繪遙感與激光技術、測繪遙感技術、激光技術在測繪遙感領域的應用緒論1.1.1、測繪遙感技術測繪技術發(fā)展：寫意緒論1.1.1、測繪遙感技術測繪技術發(fā)展：工程測量緒論1.1.1、測繪遙感技術測繪技術發(fā)展：航空攝影測量緒論1.1.1、測繪遙感技術遙感技術：在不接觸目標的條件下，利用電磁波的特性，獲取目標的物理、幾何等特征。航空攝影測量機載激光雷達SAR測繪遙感技術緒論1.1.1、測繪遙感技術現(xiàn)狀：發(fā)展趨勢：數據獲取數據處理產品應用緒論、測繪遙感與激光技術、測繪遙感技術、激光技術在測繪遙感領域的應用緒論1.1.2、激光技術在測繪遙感領域的應用激光技術應用：自然科學加工領域信息處理激光通信激光遙感技術是在長期使用激光技術以及相關技術成熟的基礎上而產生的。軍事領域醫(yī)學領域測繪遙感激光技術在測繪中的應用：手持式激光測距儀地面激光遙感設備全站儀其它激光遙感設備機載激光遙感設備車載激光遙感設備激光在測繪中的應用：緒論、激光技術與測繪遙感、機載激光遙感技術、機載激光遙感現(xiàn)狀及發(fā)展緒論、機載激光遙感技術、激光雷達技術、機載激光遙感技術緒論1.2.1、激光雷達技術（1）激光雷達的產生雷達工程師努力探索更短波長的輻射源，在微波振蕩器的基礎上，發(fā)明了激光器，將其與雷達技術相結合產生了激光雷達技術。緒論雷達的局限性：

波長較長，相應能量子的能量很小一般不能與目標發(fā)生生化作用，無法探測生化特性遇到尺寸小于波長的物體時，易發(fā)生衍射。波長更短激光(雷達)

在微波振蕩器的基礎上，發(fā)明了激光器。工作方式與微波雷達相似，稱為激光雷達。緒論（2）激光雷達的定義激光雷達系統(tǒng)將激光用于回波測距和定向，并通過位置、徑向速度及物體反射特性識別目標，體現(xiàn)了特殊的發(fā)射、掃描、接收和信號處理技術。（1987，導彈技術控制法）緒論（3）激光雷達的特點激光雷達波長短，可以對極小的目標進行探測空間分辨率較高距離和速度分辨率高抗干擾能力強能夠與一些目標發(fā)生生化作用能夠獲得目標的多種信息技術復雜緒論（4）激光雷達的分類-使用目的緒論（4）激光雷達的分類-與目標間相互作用相互作用檢測對象舉例反射比激光波長尺寸大很多的物質地形測繪米氏散射微粒直徑與激光波長相等的物質氣溶膠瑞利散射微粒直徑比激光波長小很多的物質空氣分子拉曼散射具有震動和旋轉能力的分子空氣分子，水蒸氣，SO2等污染物質熒光法具有共振能級的分子和原子NO2等污染物質緒論（4）激光雷達的分類按使用的激光器分類按脈沖方式或連續(xù)波方式分類按工作臺分類地面激光遙感、車載激光遙感、機載激光遙感以及星載激光遙感。特殊的遙感平臺：熱氣球、手持等。主要講授機載遙感系統(tǒng)（機載激光雷達系統(tǒng)）。緒論、機載激光遙感技術、激光雷達技術、機載激光遙感技術緒論1.2.2、機載激光遙感技術（1）機載激光遙感定義機載激光遙感技術，是將激光測距設備、GNSS設備和INS等設備緊密集成，以飛行平臺為載體，通過對地面進行掃描，記錄目標的姿態(tài)、位置和反射強度等信息采集地形的三維信息，并深入加工得到所需空間信息的技術。緒論（1）機載激光遙感定義激光遙感（Laser

Remote

Sensing,

LRS）激光成像（Laser

Imaging,

LI）激光雷達（LightDetectionAndRanging,

LiDAR）機載激光地形測繪（AirborneLaserTerrainMapping,

ALTM）機載激光掃描（Airborne

Laser

Scanning,

ALS）緒論（1）機載激光遙感定義機載激光測量（Airborne

Laser

Mapping,

ALM）機載激光測高（Airborne

laser

altimetry,

ALA）激光測高（Laser

Altimetry,

LA）機載激光掃描測高（AirborneLaserScanningAltimetry,

ALSA）空載光達、空載雷射掃描（LightDetectionAndRanging,

LiDAR）緒論（2）機載激光遙感的特點與優(yōu)點主動獲取數據能力穿透能力很少需要進入測量現(xiàn)場，不需要大量地面控制點獨特的數據類型精度較高快速獲取DSM數據，快速提取測區(qū)DEM數據能夠接收無窮次回波，得到目標立面精細信息緒論、激光技術與測繪遙感、機載激光遙感技術、機載激光遙感現(xiàn)狀及發(fā)展緒論、機載激光遙感現(xiàn)狀及發(fā)展、機載激光遙感現(xiàn)狀、機載激光遙感發(fā)展趨勢緒論1.3.1、激光遙感現(xiàn)狀20世紀70年代，衛(wèi)星激光測距（阿波羅登月計劃）1980～1988，機載LiDAR可行性研究（GPS、IMU）1990年，斯圖加特大學研制成功首個激光斷面測量系統(tǒng)（Ackermann教授及2個博士）1993年，德國TopScan公司，試飛、測試1995年，與Optech合作，推出ALTM

1020；德國Topsys公司，光纖掃描Falcon

I緒論1.3.1、機載激光遙感現(xiàn)狀1994年，瑞典的Saab公司推出HAWK

Eye

I可測水深2002年，賣給了AHAB公司（2005年，

HAWKEye

II）1996年，奧地利Riegl公司推出機載激光雷達產品1999年，美國Azimuth公司推出AeroSensor2003年，Leica收購Azimuth公司，推出ALS402017年，Leica收購AHAB公司，推出HAWK

EyeIII，ChiropteraⅡ緒論1995年，全球有5套商用LiDAR系統(tǒng)1999年，全球約有30多套商用LiDAR系統(tǒng)2001年，全球約有75個公司使用了60余套商用LiDAR系統(tǒng)2002年，全球約有120個公司使用了75多套商用LiDAR系統(tǒng)2016年，全球有超過200套商用LiDAR系統(tǒng)目前，國內大約有大型商用LiDAR系統(tǒng)超過50套，小型系統(tǒng)更多（國內、無人機）單位名稱廠商名稱型號時間鐵道第三勘察設計院瑞士Leica公司ALS602009.05山西省測繪工程院瑞士Leica公司ALS602009.07太原航空攝影有限公司瑞士Leica公司ALS602009.11大慶石油工程有限公司瑞士Leica公司ALS602009.12河南省測繪局瑞士Leica公司ALS602010.04中國測繪科學研究院瑞士Leica公司ALS50-II2008.11中國地質調查局瑞士Leica公司ALS50-II2007.12武漢大學瑞士Leica公司ALS50-II2007.12國家海洋局海監(jiān)總隊瑞士Leica公司3臺ALS50-I2005.03國內機載激光雷達系統(tǒng)統(tǒng)計（1）單位名稱廠商名稱型號時間北京星天地信息科技有限公司加拿大Optech公司Optech

ALM31002004.05成都勘測設計研究院加拿大Optech公司Optech

Gemini1672008.05天津市星際空間地理信息工程有限公司加拿大Optech公司Optech

Gemini1672008.11廣西桂能信息工程有限公司德國IGI公司LiterMapper56002008.11山西亞太數字遙感新技術公司德國IGI公司LiterMapper28002005.12廣州建通測繪技術有限公司德國Toposys公司2臺ToposysHarrier

562007.7國內機載激光雷達系統(tǒng)統(tǒng)計（2）緒論1.3.1、機載激光遙感現(xiàn)狀（1）主要軟件系統(tǒng)TerraSolid、

ENVI

LiDAR、QT

Moduler、LP360(arcgis)、Inpho、

Global

MapperLiDAR_Suite、LidarStation、LiDAR-DP、LiDAR360硬件廠商、南方數碼、海達數云科研單位lastools、MCC-lidar、CloudCompare……TerraSolid系列軟件TerraSolid系列軟件是芬蘭TerraSolid公司開發(fā)的專門處理激光點數據的軟件，基于Microstation平臺開發(fā)，能夠很容易地處理數百萬的點數據，主要包括TerraMatch、TerraScan、TerraModeler、TerraPhoto、TerraSurvey、TerraPhoto

Viewer、TerraScan

Viewer、TerraPipe、TerraSlave等模塊

。提取DEM主要用到TerraScan、TerraModeler、TerraPhoto這三個模塊。緒論TerraSolid系列軟件TerraScan是用來處理LiDAR點云數據的模塊包括點云讀入、寫出、不同方式顯示、三維瀏覽定義類別、創(chuàng)建可編輯模型、自動分類、拉斷面、手動分類航跡線管理、工程建立、分塊、建批處理的宏輸出控制點的高程對比報告坐標變換、高程異常擬合等緒論TerraSolid系列軟件TerraModeler是建立地面模型和利用模型的模塊，可建立TIN、GRID模型，并且可以利用模型自動生成等高線和高程點。創(chuàng)建數字高程模型（DEM）建等高線圖、規(guī)則格網圖、彩色渲染圖計算兩個面之間的體積緒論TerraSolid系列軟件TerraPhoto是進行正射糾正，生產正射影像的軟件。管理柵格影像，包括加載影像用于輔助分類、變換影像位置、調整影像顯示順序、轉換影像格式等定義相機文件，包括像主點坐標、棱鏡畸變系數等正射糾正、連接點匹配、平差、平滑過渡兩個影像間的色差等。緒論緒論1.3.1、機載激光遙感現(xiàn)狀（2）主要硬件系統(tǒng)發(fā)展過程：科學研究商業(yè)化生產用戶集成1.3.1、機載激光遙感現(xiàn)狀（2）主要硬件系統(tǒng)美國航空航天局（NASA）最早支持開發(fā)激光遙感三維測量的機載集成系統(tǒng)加拿大、瑞典、德國以及中國也相繼開發(fā)出這類機載集成系統(tǒng)，主要用于陸地和淺海水下地形測量。AISM緒論FLI-Map緒論OPTECH

SHOALS緒論OPTECH

ALTM緒論LeicaALS

50II緒論TopEye緒論TopoSys緒論Leica

ALS70設備緒論Optech

ALTM Galaxy緒論Riegl LiteMapper5600設備緒論Trimble

Harrier

68i設備緒論無人機LiDAR系統(tǒng)緒論北科天匯A-Pilot系列設備緒論緒論1.3.1、機載激光遙感現(xiàn)狀（3）主要產品DEMDOM橫縱斷面DLG建筑物模型（4）主要應用發(fā)展過程：理論研究生產產品研究商業(yè)化生產全面展開緒論獲取數字表面模型(DSM)及數字高程模型(DEM)數字流域數字城市建模湖北沙市建筑密集區(qū)DSM頂視圖湖北沙市建筑密集區(qū)DSM斜視圖200220002000-

2002海岸線監(jiān)測與制圖水深、海岸線、侵蝕狀況監(jiān)測1998199920002001電力線測繪羅山三維場景鳳凰山三維場景護坡設計屬性查詢線路優(yōu)化航測路徑無人機人工優(yōu)化路徑無人機自動選線路徑最終路徑救災森林測繪傳統(tǒng)空中攝影和地面測量不僅費時費力，而且只能根據采樣點分析得出成果。激光