激光遥感--第1章绪论

第1章 绪论
1.1.1、测绘遥感技术 测绘技术发展： 工程测量
第1章 绪论
1.1.1、测绘遥感技术 测绘技术发展： 航空摄影测量
第1章 绪论
1.1.1、测绘遥感技术
遥感技术：在不接触目标的条件下，利用电磁波的 特性，获取目标的物理、几何等特征。
测绘遥感技术
航空摄影测量 机载激光雷达 SAR
第1章 绪论
1.1.1、测绘遥感技术 现状：
发展趋势：
数据获取 数据处理 产品应用
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1.1、测绘遥感与激光技术
1.1.1、测绘遥感技术 1.1.2、激光技术在测绘遥感领域的应用
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1.1.2、激光技术在测绘遥感领域的应用
激光技术应用：
自然科学
军事领域
加工领域
医学领域
信息处理
（2）主要硬件系统
美国航空航天局（NASA） 最早支持开发激光遥感三 维测量的机载集成系统 加拿大、瑞典、德国以 及中国也相继开发出这类 机载集成系统，主要用于 陆地和浅海水下地形测量。
AISM
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FLI-Map
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OPTECH SHOALS
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OPTECH ALTM
位置、调整影像显示顺序、转换影像格式等 定义相机文件，包括像主点坐标、棱镜畸变系数等 正射纠正、连接点匹配、平差、平滑过渡两个影像间的
色差等。
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1.3.1、机载激光遥感现状 （2）主要硬件系统 发展过程： 科学研究 商业化生产 用户集成
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1.3.1、机载激光遥感现状
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1.3.1、机载激光遥感现状 1994年，瑞典的Saab公司推出HAWK Eye I可测水深 2002年，卖给了AHAB公司（2005年， HAWK Eye II） 1996年，奥地利Riegl公司推出机载激光雷达产品 1999年，美国Azimuth公司推出AeroSensor 2003年，Leica收购Azimuth公司，推出ALS40 2017年， Leica收购AHAB公司，推出HAWK Eye III， ChiropteraⅡ
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无人机LiDAR系统
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北科天汇A-Pilot系列设备
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1.3.1、机载激光遥感现状
（3）主要产品
DEM
DOM
DLG
横纵断面
建筑物模型
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（4）主要应用 发展过程： 理论研究 生产ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ品研究 商业化生产 全面展开
获取数字表面模型(DSM)及数字高程模型(DEM)
地面激光遥感、车载激光遥感、机载激光遥感以及 星载激光遥感。特殊的遥感平台：热气球、手持等。
主要讲授机载遥感系统（机载激光雷达系统）。
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1.2、机载激光遥感技术
1.2.1、激光雷达技术 1.2.2、机载激光遥感技术
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1.2.2、机载激光遥感技术 （1）机载激光遥感定义 机载激光遥感技术，是将激光测距设备、GNSS设备 和INS等设备紧密集成，以飞行平台为载体，通过对地 面进行扫描，记录目标的姿态、位置和反射强度等信息， 采集地形的三维信息，并深入加工得到所需空间信息的 技术。
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1.3、机载激光遥感现状及发展
1.3.1、机载激光遥感现状 1.3.2、机载激光遥感发展趋势
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1.3.1、激光遥感现状 20世纪70年代，卫星激光测距（阿波罗登月计划） 1980～1988，机载LiDAR可行性研究（GPS、IMU） 1990年，斯图加特大学研制成功首个激光断面测量 系统（Ackermann教授及2个博士） 1993年，德国TopScan公司，试飞、测试 1995年，与Optech合作，推出ALTM 1020；德国 Topsys公司，光纤扫描Falcon I
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（2）机载激光遥感的特点与优点 主动获取数据能力 穿透能力 很少需要进入测量现场，不需要大量地面控制点 独特的数据类型 精度较高 快速获取DSM数据，快速提取测区DEM数据 能够接收无穷次回波，得到目标立面精细信息
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1.1、激光技术与测绘遥感 1.2、机载激光遥感技术 1.3、机载激光遥感现状及发展
国内机载激光雷达系统统计（1）
单位名称 铁道第三勘察设计院 山西省测绘工程院 太原航空摄影有限公司
厂商名称 瑞士Leica公司 瑞士Leica公司 瑞士Leica公司
型号 ALS60 ALS60 ALS60
时间 2009.05 2009.07 2009.11
大庆石油工程有限公司 瑞士Leica公司 ALS60 2009.12
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1.2、机载激光遥感技术
1.2.1、激光雷达技术 1.2.2、机载激光遥感技术
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1.2.1、激光雷达技术 （1）激光雷达的产生 雷达工程师努力探索更短波长的辐射源，在微波振 荡器的基础上，发明了激光器，将其与雷达技术相结合， 产生了激光雷达技术。
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雷达的局限性： 波长较长，相应能量子的能量很小 一般不能与目标发生生化作用，无法探测生化特性 遇到尺寸小于波长的物体时，易发生衍射。
（3）激光雷达的特点 激光雷达波长短，可以对极小的目标进行探测 空间分辨率较高 距离和速度分辨率高 抗干扰能力强 能够与一些目标发生生化作用 能够获得目标的多种信息 技术复杂
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（4）激光雷达的分类-使用目的
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（4）激光雷达的分类-与目标间相互作用
相互作用
检测对象
举例
反射 比激光波长尺寸大 很多的物质
地形测绘
米氏散射 微粒直径与激光波 长相等的物质
气溶胶
瑞利散射 微粒直径比激光波 长小很多的物质
空气分子
拉曼散射 具有震动和旋转能 力的分子
荧光法 具有共振能级的分 子和原子
空气分子，水蒸气， SO2等污染物质
NO2等污染物质
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（4）激光雷达的分类 按使用的激光器分类 按脉冲方式或连续波方式分类 按工作台分类
河南省测绘局 中国测绘科学研究院
瑞士Leica公司 ALS60 2010.04 瑞士Leica公司 ALS50-II 2008.11
中国地质调查局 武汉大学 国家海洋局海监总队
瑞士Leica公司 ALS50-II
瑞士Leica公司 ALS50-II
瑞士Leica公司 ALS50-I 3台
2007.12 2007.12 2005.03
数字流域
数字城市建模
湖北沙市建筑密集区DSM顶视图
湖北沙市建筑密集区DSM斜视图
海岸线监测与制图
2000
Laser Remote Sensing
第1章 绪论
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1.1、激光技术与测绘遥感 1.2、机载激光遥感技术 1.3、机载激光遥感现状及发展
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1.1、测绘遥感与激光技术
1.1.1、测绘遥感技术 1.1.2、激光技术在测绘遥感领域的应用
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1.1.1、测绘遥感技术 测绘技术发展： 写意
在微波振荡器的基础上，发明了激光器。 工作方式与微波雷达相似，称为激光雷达。
激光(雷达)
波长更短
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（2）激光雷达的定义 激光雷达系统将激光用于回波测距和定向，并通过 位置、径向速度及物体反射特性识别目标，体现了特殊 的发射、扫描、接收和信号处理技术。 （1987，导弹技术控制法）
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第1章 绪论
Leica ALS 50II
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TopEye
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TopoSys
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Leica ALS70设备
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Optech ALTM Galaxy
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Riegl LiteMapper 5600设备
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Trimble Harrier 68i设备
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（1）机载激光遥感定义 激光遥感（Laser Remote Sensing, LRS） 激光成像（Laser Imaging, LI） 激光雷达 （Light Detection And Ranging, LiDAR） 机载激光地形测绘 （Airborne Laser Terrain Mapping, ALTM） 机载激光扫描（Airborne Laser Scanning, ALS）
测绘遥感
激光通信
激光遥感技术是在长期使用激光技术以及相关技术
成熟的基础上而产生的。
激光技术在测绘中的应用：
手持式激 光测距仪
全站仪
地面激光遥感设备
激光在测绘中的应用：
车载 激光遥感设备
机载 激光遥感设备
其它 激光遥感设备
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1.1、激光技术与测绘遥感 1.2、机载激光遥感技术 1.3、机载激光遥感现状及发展
167
2008.05 2008.11
广西桂能信息工程有 德国IGI公司 限公司
LiterMapper 2008.11
5600
山西亚太数字遥感新 德国IGI公司 技术公司
LiterMapper 2005.12
2800
广州建通测绘技术有 德国Toposys公司 Toposys
2007.7
限公司
2台 Harrier 56
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（1）机载激光遥感定义 机载激光测量（Airborne Laser Mapping, ALM） 机载激光测高（Airborne laser altimetry, ALA） 激光测高（Laser Altimetry, LA ） 机载激光扫描测高 （Airborne Laser Scanning Altimetry, ALSA） 空载光达、空载雷射扫描 （Light Detection And Ranging, LiDAR）
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TerraSolid系列软件
TerraSolid系列软件是芬兰TerraSolid公司开发的专门 处理激光点数据的软件，基于Microstation平台开发，能 够很容易地处理数百万的点数据，主要包括TerraMatch、 TerraScan、TerraModeler、TerraPhoto、TerraSurvey、 TerraPhoto Viewer、TerraScan Viewer、TerraPipe、 TerraSlave等模块 。提取DEM主要用到TerraScan、 TerraModeler、TerraPhoto这三个模块。
国内机载激光雷达系统统计（2）
单位名称
厂商名称
型号
时间
北京星天地信息科技 加拿大Optech公司 Optech ALM 2004.05
有限公司
3100
成都勘测设计研究院
天津市星际空间地理 信息工程有限公司
加拿大Optech公司 Optech Gemini
167
加拿大Optech公司 Optech Gemini
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1.3.1、机载激光遥感现状 （1）主要软件系统 TerraSolid、 ENVI LiDAR、QT Moduler、LP360
(arcgis)、Inpho、 Global Mapper LiDAR_Suite、LidarStation、LiDAR-DP、LiDAR360 硬件厂商、南方数码、海达数云 科研单位 lastools、MCC-lidar、CloudCompare ……
TerraSolid系列软件
TerraModeler是建立地面模型和利用模型的模块，可建 立TIN、GRID模型，并且可以利用模型自动生成等高线和高 程点。 创建数字高程模型（DEM） 建等高线图、规则格网图、彩色渲染图 计算两个面之间的体积
第1章 绪论
TerraSolid系列软件
TerraPhoto是进行正射纠正，生产正射影像的软件。 管理栅格影像，包括加载影像用于辅助分类、变换影像
第1章 绪论
1995年，全球有5套商用LiDAR系统 1999年，全球约有30多套商用LiDAR系统 2001年，全球约有75个公司使用了60余套商用LiDAR 系统 2002年，全球约有120个公司使用了75多套商用 LiDAR系统 2016年，全球有超过200套商用LiDAR系统 目前，国内大约有大型商用LiDAR系统超过50套，小 型系统更多（国内、无人机）
第1章 绪论
TerraSolid系列软件
TerraScan是用来处理LiDAR点云数据的模块 包括点云读入、写出、不同方式显示、三维浏览 定义类别、创建可编辑模型、自动分类、拉断面、手动
分类 航迹线管理、工程建立、分块、建批处理的宏 输出控制点的高程对比报告 坐标变换、高程异常拟合等
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