国际资讯｜激光雷达技术及其工作原理
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翻译：李佳宁
校对：孙韬淳 高凌云
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激光雷达技术
根据美国地球科学研究所（American Geoscience Institute）的定义，LIDAR是通过脉冲激光来计算物体离地球表面的可变距离。这些光脉冲结合机载系统收集的信息,能够得出关于地球表面和目标物体精确的3D信息。
LIDAR仪器有三个主要部件——扫描仪、激光和GPS接收器。在数据收集和分析中发挥重要作用的其他元件包括光探测器和光学器件。而大多数政府和私人组织则使用直升机、无人机和飞机来获取LIDAR数据。
激光雷达系统的类型
LIDAR系统根据其功能可划分为两种类型——机载激光雷达和地面激光雷达。
机载激光雷达
机载激光雷达安装于直升机或无人机上以收集数据。一旦被激活之后，它便会向地面发射光线，经目标反射后的光线返回至传感器，从而对其距离进行精确测量。机载激光雷达进一步可分为两种类型——拓扑激光雷达和测深激光雷达。
地面激光雷达
与机载激光雷达不同，地面激光雷达系统安装于地面移动车辆或三脚架上，可针对精确数据点进行收集，常用于高速公路观测以及基础设施分析，甚至可以从建筑物内外收集点云。地面激光雷达系统也包括两种类型：移动激光雷达和静态激光雷达。
激光雷达是如何工作的？
激光雷达的使用遵循一个简单的原则，即向地球表面的物体发射激光，并计算其返回激光源所需的时间。结合考虑光传播的速度(大约每秒186，000英里)，使用激光雷达测距的过程似乎非常快。然而，这是一项具有技术性的工作。计算物体精确距离的公式如下:
物体的距离=(光速×飞行时间)/ 2
激光雷达可以用在许多方向的研究进程中，其中包括:
海洋学
如果政府部门想要获取海洋表面以下的确切深度，以便在发生海上事故时对任一物体进行定位，或是出于研究目的，他们皆可以使用激光雷达技术来完成任务。除了定位物体，激光雷达还可用于计算海洋表面的浮游植物荧光性与生物量。而相比之下，使用其他方法来测量则非常具有挑战性。
数字高程或地形模型
地形高程在道路、大型建筑和桥梁建设中起着至关重要的作用。激光雷达技术可以读出地形点的空间坐标，这使得内业生成高程的3D表示变得非常容易，从而确保相关机构可以更容易地得出所需结论。
农业与考古学
激光雷达技术在农业领域的典型应用包括产量率分析、作物侦察与播种。除此之外，它还可用于活动计划制定与林冠下制图等。
除上述应用外，激光雷达还可供地球科学家进行地貌学相关研究，同时也可供军方在国界附近执行各种安全行动。
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