激光遥感整理(全)

发射频率：1064附近

1.发展激光遥感集成的目的？

激光成像系统提供的地物目标距离信息与GPS定位信息结合起来，加上惯性导航系统（INS）提供飞行平台姿态信息，可以十分快捷的确定目标的位置和三维坐标。

同步工作的成像仪器获取地物目标影像信息与激光成像系统获取的强度信息可以为地物目标分析提供丰富的光谱数据。有助于在获得三维坐标信息的同时准确地判断各类地物的属性。

2.为什么要发展激光遥感，或者说激光遥感的优点和特点？

（1）主动获取地面三维数据的能力，全天时全天候（候是指有云、雨时也可以用）（2）部分穿透植被，同时测量地面和非地面层（云、树叶）

（3）很少需要进入测量现场，不需要大量的地面控制点（POS、惯导定位）

（4）精度高（分米级）、获取速度快（24小时可提取测区的DEM数据）、数据处理快（集成RS和GPS技术，数据可直接作为GIS数据源，有利于提高地理数据自动

化，加快处理速度）

（5）独特的数据类型（点云：三维，强度，波形，CCD相机，高光谱）

3.激光遥感的关键是有激光器，那么激光器的组成是什么？激光产生的条件是什么？

激光器的组成：

●工作物质（激光物质、激光增益媒介）

●抽运系统（激励系统、泵浦、光泵）

●光学谐振腔

产生条件：

●工作物质处于粒子反转状态

●受激辐射跃迁超过受激吸收跃迁

●传播中的光得到激励和放大

4.大气对激光有损耗，激光在大气传输过程中受到哪些干扰？吸收、散射（米氏散射、瑞

利散射）、折射

●由于激光的波长较短，大气对它的吸收和散射作用较强

●它的大气穿透能力较差

●大气中雨滴、尘埃、雾等对激光的干扰作用更大

干扰效应的表现：

1.衰减

●吸收：线吸收：与单色光波长相应的大气分子

连续吸收：与大气窗口内的大气分子

●散射：瑞利散射：当粒子大小远小于光的波长时，如大气分子

米氏散射：当粒子大小和光的波长差不多时，如气溶胶

规律：大气分子和气溶胶的散射系数服从高度的负指数规律，高度增加，散射

系数减小。低空气溶胶散射为主，高空气溶胶和分子的散射相当。

2.折射

由于不同高度大气密度不同，折射率也不同。

激光通过大气时因不同的折射率造成光程增加，传播路径弯曲的现象为大气折射效应。大气折射效应会造成目标位置和距离测量误差。

5.激光雷达成像的关键技术，为什么能成像？（展开叙述）

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●高功率高波束质量的辐射源（点要密）

扫描器：发射激光需要较高的重复频率

非扫描激光成像系统：不要求有较高重复频率

有气体激光器、固体激光器、半导体二极管激光器

●高灵敏度接收技术（主动式）

1.单元探测器：每次只获得一个像素的数据

回波强度反映目标反射率

距离图像、强度图像

2.面阵探测器：成像分辨率很高

尝试在成像速率和成像分辨率之间找到平衡

3.阵列探测器：发射光分为N束，同时照射目标上的N点

（新）可实现高速高分

●高性能二维扫描技术（面状成像）

1.力学扫描器：转镜可以达到很高的扫描速度

摆镜方式

旋转棱镜方式

2.声光扫描系统（少）

3.二元光学扫描器

扫描速度高，但是扫描角度小、透过率低

●图像处理及目标识别算法

6.激光测距的距离，最远能测多远？最大飞行高度和哪些因素有关？（很多条，每条都要

稍微解释一下）

激光测距中影响距离测量的主要因素是：激光功率、光束发散度、大气传输（损耗）、目标反射特性、探测器灵敏度（是否能引起响应）、飞行高度、飞机姿态测量误差。

最大量测距离和最远目标有关，脉冲往返于激光器和最远目标之间所需时间最长。

R max=1/2*c*t max

要避免最远目标反射的光束还未返回就发射下一束激光。

最大量测距离取决于时间间隔计数器可以量测的最远距离和脉冲发射率。（脉冲发射率指的是一秒钟能发射多少次激光，决定两束脉冲激光之间的时间间隔）

目前飞行高度并没有因为时间计数器和脉冲发射率受到限制，因为飞行高度在1km左右，远小于发射率所决定的最远距离。（25KHZ——6km高度）

7.激光测距仪测距误差？前面的ppt（系统误差、随机误差）会影响到测距精度

测距误差主要来源于噪声、脉冲宽度和幅度、电光系统的延迟以及时间测量单元中基准

振荡频率的稳定性。

脉冲激光测距仪测距误差：

系统误差：

●计数器频率误差

●大气折射误差

●电光延迟误差

随机误差：

●噪声误差

●距离误差

●漂移误差

连续波激光测距仪测距误差：

固定误差（与距离无关的误差，偶然误差）

●数字测相误差

●幅相误差

●照准误差

比例误差（与距离有关的误差，系统误差）

●真空光速误差

●大气折射率误差

●测尺频率误差

（1）与测距信号的一些参量有关：脉冲测距时的起止时间的确定，连续波频率和波长，脉冲长度（太长不可能记录下多次回波）

（2）信噪比越高精度越高：接收信号功率，信号带宽、背景辐射、探测器响应灵敏度、放大器噪声；

其中接收信号功率的相关参量是：发射功率、接受光孔孔径、目标距离。8.机载激光测距仪要求有哪些？

（1）精度高

精度与测距信号的信噪比的平方根成反比，信噪比越高，测距精度也越高。

（2）功率高

LiDAR系统是空中对地面扫描，高工作功率——激光能量大——长距离的大气损

耗和目标吸收——到探测器时有足够能量被记录。

可以加大发射功率和提高探测器灵敏度

（3）体积小

飞机的载重量和体积有限——LiDAR设备体积重量减到最小——测距仪同理（4）波长合适

a.大气窗口（损耗最小）

b.与背景光的区别大

c.目标反射率大

d.探测器灵敏度（要与选择的波长对应）

e.人眼安全范围内

f.综合结果——800nm-1600nm

一般选择1064nm

9.LiDAR系统波长的范围是多少？

（1）灵敏度最好的探测器，其激光波长在800nm-1000nm