【科普】什么是激光雷达技术？它是如何工作的？

激光雷达（或称光探测和测距）是一种常用的遥感方法，可用于测量物体在地球表面的精确距离。尽管激光雷达在20世纪60年代就已首次被安装在飞机上使用，但直到20年后才得到普及。20世纪80年代引入GPS后，它才成为计算精确地理空间测量值的常用方法。现在，它的应用范围已经扩展到许多领域，我们应该更多地了解激光雷达测绘技术及其工作原理。什么是激光雷达技术？它是如何工作的？这里有一些关于它的深入见解。

激光雷达技术

据美国地球科学研究所介绍，激光雷达使用脉冲激光计算物体与地球表面的可变距离。这些光脉冲与机载系统收集到的信息结合在一起，可生成关于地球表面和目标物体的精确三维信息。激光雷达仪器有三个主要部件：扫描仪、激光器和GPS接收器。在数据收集和分析中起重要作用的元件还有光电探测器和光学器件。大多数政府和私人组织使用直升机、无人机和飞机获取激光雷达数据。

激光雷达系统的类型

激光雷达系统根据其功能分为机载激光雷达和地面激光雷达两类。机载激光雷达安装在直升机或无人机上，用于收集数据。当被激活时，机载激光雷达会向地面发射激光，激光击中物体后立即返回传感器，从而给出一个精确的距离测量值。机载激光雷达又分为拓扑激光雷达和测深激光雷达。与机载不同，地面激光雷达系统安装在移动的车辆或地球表面的三脚架上，用于收集准确的数据点。这种雷达在监测公路、分析基础设施甚至从建筑物内外收集点云时都很常见。地面激光雷达系统又分为移动激光雷达和静态激光雷达。

激光雷达是如何工作的？

激光雷达遵循一个简单的原理——向地球表面的物体发射激光，并计算其返回光源所需的时间。考虑到光的传播速度（大约每秒300000公里），使用激光雷达测量精确距离的过程很迅速。然而，这是非常专业的。分析人员用来计算物体精确距离的公式如下：物体的距离=（光速x飞行时间）/2。激光雷达可用于实现许多具体发展目标，包括：

海洋学

当政府希望知道海洋表面的确切深度，以便在发生海上事故或出于研究目的需要时定位任何物体，他们就可以使用激光雷达技术来完成任务。除了定位目标，激光雷达还可以用来计算浮游植物荧光性和海洋表面生物量，这在过去是难以完成的。

数字高程或地面模型

地面高程在道路、大型建筑物和桥梁的施工建设中发挥着至关重要的作用。激光雷达技术可以获取x、y和z坐标，这便于三维高程模型的制作，可以确保有关各方更容易地得出必要的结论。

农业与考古学

激光雷达技术在农业部门的典型应用包括对产量、作物情况和种子分散度的分析。除此之外，它还用于运动规划、森林冠层的绘图等。

除上述应用外，地球科学家还利用激光雷达挖掘与地貌相关的奥秘，军方还利用激光雷达在国家边界附近组织各种安全保障业务。

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来源：广东省地质灾害气象预警服务

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