什么是激光雷達數據?什么是回波、點(diǎn)屬性、強度？看完更懂激光雷達！

  什么是激光雷達數據?什么是回波、點(diǎn)屬性、強度?看完更懂激光雷達!

  激光雷達(激光探測及測距)是一項光學(xué)遙感技術(shù)，它利用激光對地球表面進(jìn)行密集采樣，以產(chǎn)生高精度的 x,y,z 測量值。激光雷達主要用于機載激光制圖應用程序中，正日益成為替代傳統測量技術(shù)(如攝影測量)的具有成本效益的新技術(shù)。激光雷達能生成可通過(guò) ArcGIS 進(jìn)行管理、顯示、分析以及共享的離散多點(diǎn)云數據集。

  激光雷達系統的主要硬件組成部分包括一組車(chē)輛(飛機、直升機、車(chē)輛以及三腳架)、激光掃描系統、GPS(全球定位系統)和 INS(慣性導航系統)。INS 系統測量激光雷達系統的滾動(dòng)角、俯仰角與前進(jìn)方向。

  激光雷達是一個(gè)主動(dòng)光學(xué)傳感器，它在沿著(zhù)特定的測量路徑移動(dòng)時(shí)向一個(gè)目標發(fā)射激光束。激光雷達傳感器中的接收器會(huì )對從目標反射回來(lái)的激光進(jìn)行檢測和分析。這些接收器會(huì )記錄激光脈沖從離開(kāi)系統到返回系統的精確時(shí)間，以此計算傳感器與目標之間的范圍距離。這些距離測量值會(huì )與位置信息(GPS 和 INS)一起轉換為對象空間中反射目標實(shí)際三維點(diǎn)的測量值。

  完成激光雷達數據采集測量之后，將通過(guò)分析激光的時(shí)間范圍、激光的掃描角度、GPS 位置和 INS 信息將點(diǎn)數據后處理成高度精確的地理配準 x,y,z 坐標。

  什么是激光雷達回波?

  從激光雷達系統發(fā)射的激光脈沖會(huì )從地表面和地表上的物體反射：植被、建筑物以及橋梁等等。發(fā)射出的一個(gè)激光脈沖可能會(huì )以一個(gè)或多個(gè)回波的形式返回到激光雷達傳感器。任何發(fā)射出的激光脈沖在向地面傳播時(shí)，如果遇到多個(gè)反射表面則會(huì )被分割成與反射表面一樣多的回波。

  最先返回的激光脈沖是最重要的回波，它將與地表最高的要素相關(guān)聯(lián)，比如樹(shù)頂或建筑物頂部。第一個(gè)回波也可能表示地面，在這種情況下激光雷達系統只會(huì )檢測到一個(gè)回波。

  多個(gè)回波可以檢測在向外發(fā)射的激光脈沖的激光腳點(diǎn)內的多個(gè)對象的高程。中間的回波通常對應于植被結構，而最后的回波對應于裸露地表 terrain 模型。

  最后的回波并非始終從地面返回。比如，考慮這樣一種情況，一個(gè)脈沖在向地面發(fā)射的過(guò)程時(shí)撞到粗壯的樹(shù)枝，根本沒(méi)有達到地面。在這種情況下，最后的回波不是從地面返回，而是從反射了整個(gè)激光脈沖的樹(shù)枝返回。

  什么是激光雷達點(diǎn)屬性?

  附加信息與每個(gè) x、y 和 z 位置值存儲在一起。為每個(gè)記錄的激光脈沖保留以下激光雷達點(diǎn)屬性：強度、回波編號、回波數、點(diǎn)分類(lèi)值、在飛行航線(xiàn)邊緣的點(diǎn)、RGB(紅、綠和藍)值、GPS 時(shí)間、掃描角度和掃描方向。下表介紹了可以隨每個(gè)激光雷達點(diǎn)提供的屬性。'

  什么是點(diǎn)云?

  經(jīng)過(guò)后處理，從空間上進(jìn)行過(guò)組織的激光雷達數據被稱(chēng)為點(diǎn)云數據。初始點(diǎn)云是 3D 高程點(diǎn)的大集合，其包括 x 值、y 值、z 值以及 GPS 時(shí)間戳等其他屬性。在初始激光雷達點(diǎn)云經(jīng)過(guò)后處理后，可對激光遇到的特定表面要素進(jìn)行分類(lèi)。地面、建筑物、森林冠層、高速公路以及任何激光束在測量過(guò)程中遇到的物體構成了點(diǎn)云數據。

  什么是激光雷達強度數據?

  強度是反映生成某點(diǎn)的激光雷達脈沖回波強度的一種測量指標(針對每個(gè)點(diǎn)而采集)。該值在一定程度上基于被激光雷達脈沖掃到的對象的反射率。

  反射率是所用波長(cháng)(通常是在近紅外波段)的函數?；夭ǖ膹姸入S反射回波的表面對象的組成而有所不同。

  強度可用于幫助要素檢測和提取以及激光雷達點(diǎn)分類(lèi)，還可以在無(wú)可用航空影像時(shí)用于替代航空影像。強度是相對的而不是量化的，因此不能預期從不同飛行或不同高程的相同目標得到相同的值。

  如果激光雷達數據中包含強度值，則可使用這些強度值繪制出類(lèi)似黑白航空照片的圖像。

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