什么是激光雷達(dá)數(shù)據(jù)?什么是回波、點屬性、強(qiáng)度？看完更懂激光雷達(dá)！

  什么是激光雷達(dá)數(shù)據(jù)?什么是回波、點屬性、強(qiáng)度?看完更懂激光雷達(dá)!

  激光雷達(dá)(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(dá)主要用于機(jī)載激光制圖應(yīng)用程序中，正日益成為替代傳統(tǒng)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(dá)能生成可通過 ArcGIS 進(jìn)行管理、顯示、分析以及共享的離散多點云數(shù)據(jù)集。

  激光雷達(dá)系統(tǒng)的主要硬件組成部分包括一組車輛(飛機(jī)、直升機(jī)、車輛以及三腳架)、激光掃描系統(tǒng)、GPS(全球定位系統(tǒng))和 INS(慣性導(dǎo)航系統(tǒng))。INS 系統(tǒng)測量激光雷達(dá)系統(tǒng)的滾動角、俯仰角與前進(jìn)方向。

  激光雷達(dá)是一個主動光學(xué)傳感器，它在沿著特定的測量路徑移動時向一個目標(biāo)發(fā)射激光束。激光雷達(dá)傳感器中的接收器會對從目標(biāo)反射回來的激光進(jìn)行檢測和分析。這些接收器會記錄激光脈沖從離開系統(tǒng)到返回系統(tǒng)的精確時間，以此計算傳感器與目標(biāo)之間的范圍距離。這些距離測量值會與位置信息(GPS 和 INS)一起轉(zhuǎn)換為對象空間中反射目標(biāo)實際三維點的測量值。

  完成激光雷達(dá)數(shù)據(jù)采集測量之后，將通過分析激光的時間范圍、激光的掃描角度、GPS 位置和 INS 信息將點數(shù)據(jù)后處理成高度精確的地理配準(zhǔn) x,y,z 坐標(biāo)。

  什么是激光雷達(dá)回波?

  從激光雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射的激光脈沖會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)射出的一個激光脈沖可能會以一個或多個回波的形式返回到激光雷達(dá)傳感器。任何發(fā)射出的激光脈沖在向地面?zhèn)鞑r，如果遇到多個反射表面則會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)，比如樹頂或建筑物頂部。第一個回波也可能表示地面，在這種情況下激光雷達(dá)系統(tǒng)只會檢測到一個回波。

  多個回波可以檢測在向外發(fā)射的激光脈沖的激光腳點內(nèi)的多個對象的高程。中間的回波通常對應(yīng)于植被結(jié)構(gòu)，而最后的回波對應(yīng)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，一個脈沖在向地面發(fā)射的過程時撞到粗壯的樹枝，根本沒有達(dá)到地面。在這種情況下，最后的回波不是從地面返回，而是從反射了整個激光脈沖的樹枝返回。

  什么是激光雷達(dá)點屬性?

  附加信息與每個 x、y 和 z 位置值存儲在一起。為每個記錄的激光脈沖保留以下激光雷達(dá)點屬性：強(qiáng)度、回波編號、回波數(shù)、點分類值、在飛行航線邊緣的點、RGB(紅、綠和藍(lán))值、GPS 時間、掃描角度和掃描方向。下表介紹了可以隨每個激光雷達(dá)點提供的屬性。'

  什么是點云?

  經(jīng)過后處理，從空間上進(jìn)行過組織的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)被稱為點云數(shù)據(jù)。初始點云是 3D 高程點的大集合，其包括 x 值、y 值、z 值以及 GPS 時間戳等其他屬性。在初始激光雷達(dá)點云經(jīng)過后處理后，可對激光遇到的特定表面要素進(jìn)行分類。地面、建筑物、森林冠層、高速公路以及任何激光束在測量過程中遇到的物體構(gòu)成了點云數(shù)據(jù)。

  什么是激光雷達(dá)強(qiáng)度數(shù)據(jù)?

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

  反射率是所用波長(通常是在近紅外波段)的函數(shù)。回波的強(qiáng)度隨反射回波的表面對象的組成而有所不同。

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

  如果激光雷達(dá)數(shù)據(jù)中包含強(qiáng)度值，則可使用這些強(qiáng)度值繪制出類似黑白航空照片的圖像。

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