激光雷达与应用

LOGO激光雷达与应用陈仕长CompanyLogo激光雷达原理1激光雷达与摄影测量的区别2激光雷达的应用3星载激光雷达的应用4激光雷达激光雷达原理工作在红外和可见光波段的雷达称为激光雷达。它由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成，激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去，光接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲，送到显示器。激光雷达是激光技术与现代光电探测技术结合的先进探测方式。由发射系统、接收系统、信息处理等部分组成。激光雷达采用脉冲或连续波2种工作方式，探测方法按照探测的原理不同可以分为米散射、瑞利散射、拉曼散射、布里渊散射、荧光、多普勒等激光雷达。定义1：发射出激光束,并接收大气分子或其中悬浮物质散射回波信号的一种大气探测设备。定义2：工作于从红外至紫外光谱用激光器做辐射源的光雷达。激光雷达激光雷达原理激光雷达的工作原理与雷达非常相近，以激光作为信号源，由激光器发射出的脉冲激光，打到地面的树木、道路、桥梁和建筑物上，引起散射，一部分光波会反射到激光雷达的接收器上，CompanyLogo激光雷达原理根据激光测距原理计算，就得到从激光雷达到目标点的距离，脉冲激光不断地扫描目标物，就可以得到目标物上全部目标点的数据，用此数据进行成像处理后，就可得到精确的三维立体图像。CompanyLogo激光雷达原理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。至于目标的径向速度，可以由反射光的多普勒频移来确定，也可以测量两个或多个距离，并计算其变化率而求得速度，这是、也是直接探测型雷达的基本工作原理。由此可以看出，直接探测型激光雷达的基本结构与激光测距机颇为相近，CompanyLogo激光雷达与摄影测量的区别激光雷达与摄影测量的区别植被穿透能力强，可透过植被的狭小的空隙，探测到被植被覆盖的地面真实地形数据丰富，能采集到多种目标的信息，生成丰富的用途广泛的产品数据精度高，激光具有极高的方向指向性，不受航测高度的影响激光雷达具有数据密度高，采集数据点距可达到0.15米甚至更小，采集密度极大.摄影测量定义：是利用光学摄影机获取的像片，经过处理以获取被摄物体的形状、大小、位置、特性及其相互关系的一门学科。CompanyLogo激光雷达的应用城市农林业电网交通水利激光雷达的应用CompanyLogo激光雷达的应用—农林业激光雷达具有快速、准确穿透云层的能力，因此其光束能在云层中传播，可以观测许多地表特征和低空大气现象。对于农作物和森林经营等资源来说，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，而利用传统的遥感技术很难做到。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。CompanyLogo激光雷达的应用---农林业激光雷达探测农耕地形CompanyLogo激光雷达的应用—电网在电力、通信网络建设与维护中，利用激光雷达的数据，可以了解整个线路设计区域的地形与地面上物的情况，以资评估建设方案的可行性与建设成本；在线路发生灾难时，可以及时发现倒塌的部位，便于抢修和维护。CompanyLogo激光雷达的应用—交通在交通、输油气建设与维护中，激光雷达技术可以为公路、铁路设计糖果高精度的地面高程模型，以方便线路设计和施工土方量的精确计算。另外激光雷达技术能够在进行通信网络、油管、气管等线路设计时提供很大的帮助。CompanyLogo激光雷达的应用—交通和常规的航空摄影测量相比，激光雷达技术在数据获取条件方面具有独特的优势：不会因阴影和太阳高度角而影响高程数据精度，不受航空高度的限制；获得地面的信息更丰富；产品更加多样化。激光雷达技术为遥感领域开辟了一种全新的数据获取手段，随着激光雷达技术在交通运输方面的广泛应用。CompanyLogo激光雷达的应用—水利水利项目，激光雷达技术对于河流监控与治理有着极其重要的意义。在水利建设与监测中，由于激光雷达数据构成的三角网高程值可以用颜色赋值渲染，即可以用不同颜色表示不同高度的水位，对于水利测量、水灾评估都极有用处。CompanyLogo激光雷达的应用—水利另外，利用激光雷达技术还可以对水下目标进行探测。传统的水中目标探测装置是声纳。根据声波的发射和接收方式，声纳可分为主动式和被动式，可对水中目标进行警戒、搜索、定性和跟踪。但它体积很大，重量一般在600公斤以上，有的甚至达几十吨重。而激光雷达是利用机载蓝绿激光器发射和接收设备，通过发射大功率窄脉冲激光，探测海面下目标并进行分类，既简便，精度又高。CompanyLogo激光雷达的应用—城市在城市建设中，利用激光雷达数字地面模型与地理信息系统有机的结合，可以建立“数字城市”系统，并可对数据方便的实时更新，极大地方便了城市的规划建设。激光雷达与航空摄影测量技术相比,机载激光雷达在表现对象几何特征上更加直接,在描述不连续变化上更具优势且自动化程度更高。LOGO星载激光雷达原理与机载雷达相比，星载雷达具有许多不可替代的优势。星载雷达采用卫星平台，运行轨道高、观测视野广，可以触及世界的每一个角落。星载激光雷达测量的原理和一般激光雷达不同。由于测量目标和内容不同，测量原理也不相同。如利用大气成分的不同吸收特性做成的差分吸收激光雷达，可用于大气中臭氧、水蒸气、甲烷等微量成分的测定，得出这些成分的分布目和动态变化过程；利用大气中气溶胶、云滴以及地面物体对光的散射特性做成的后向散射激光雷达，可进行气溶胶和云以及地面目标的遥感，得到大气中气溶胶分布和云结构的图像；利用多普勒效应做成的多普勒激光雷达。可进行对风和大气湍流的测量，特别适用于对机场和商业航线上的大气湍流、航迹旋涡等的监测。星载雷达就是装在卫星上的天体雷达，其通信、引导与控制系统也安装在卫星上。CompanyLogo星载激光雷达的应用已应用星载雷达激光实例月球观测Clementine系统Clementine上的雷达设备测量所得的数据资料用于制作月球表面高程图，也可以用于研究岩石圈的应力应变特性。.火星勘探者号搭载的MOLA-2系统火星全球勘探者号MGS宇宙飞船由美国美国航空航天局Goddard空间飞行中心组织研发，于1996年11月7日发射升天，星载雷达测高系统MOLA-2是其搭载的四大仪器之一。观测空间小行星的NRL系统运行轨道介于火星与木星之间，是近800颗对地球拥有潜在威胁的近地小行星之一。由于其上面可能存在太阳系的原始信息，因此具有极高的科学研究价值。地球观测GLAS系统首颗激光测高试验卫星ICESat于2003年1月13日在美国Vandenberg空军基地成功发射。ICESat轨道高度约600km。周期约183天，可覆盖地表86°N～86°S即两极的大部分区域。GLAS是第一个用于连续全球观测的星载激光测高系统。其主要任务是监测南极洲和格陵兰冰盖的高程变化。CompanyLogo星载激光雷达的应用嫦娥一号有效载荷有效载荷是指直接执行特定卫星任务的仪器、设备或分系统。嫦娥一号卫星共搭载8台(套)有效载荷。其中，CCD立体相机和激光高度计联合实现获取月球表面三维立体影像；干涉成像光谱仪、γ射线谱仪、X射线谱仪联合实现分析月球表面元素含量和物质类型的分布特点；微波探测仪获取月球微波亮度温度数据，探测月壤特性；1台高能粒子探测器和2台太阳风离子探测器联合探测地月空间环境。这八套有效载荷全部由中国科学院负责研制。嫦娥一号CompanyLogo星载激光雷达的应用共同承担月球表面三维影像探测任务：CCD立体相机主要用来获取同一目标星下点、前视、后视三幅二维数据图像，激光高度计用来获取月表地形高度数据。嫦娥一号CCD立体相机和激光高度计联合用于获取月球表面三维立体影像。激光高度计获得了包括南北纬70度以及南北纬70-90度在内的全月球的影像数据，完全实现了对全月面的覆盖。CompanyLogoBlockDiagram2007年11月26日，利用CCD立体相机获取的影像数据，制作出第一幅月面图像及其三维影像利用第一个正飞期获取的300多万个月面高程数据制作了空间分辨率为7千米的DEM图、极区南北纬70-90度以内空间分辨率为4千米的DEM图2008年7月底，利用正视影像拼接完成了全月球影像图的制作，并于同年11月12日公开发布2008年8月初，利用激光高度计获取的916万个有效高程数据制作完成全月空间分辨率3千米的DEM图。在月球三维地形数据处理方面已取得的成果：嫦娥一号CompanyLogo星载激光雷达的应用嫦娥一号CCD立体相机和激光高度计联合实现获取月球表面三维立体影像：Ccd立体照相机对月球表面拍摄LOGO