引言 

激光雷達(dá)是一種可以精確、快速獲取地面或大氣三維空間信息的主動探測技術(shù)，應(yīng)用范圍和發(fā)展前景十分廣闊。以往的傳感器只能獲取目標(biāo)的空間平面信息，需要通過同軌、異軌重疊成像等技術(shù)來獲取三維高程信息，這些方法與LiDAR技術(shù)相比，不但測距精度低，數(shù)據(jù)處理也比較復(fù)雜。正因?yàn)槿绱耍琇iDAR技術(shù)與成像光譜、合成孔徑雷達(dá)一起被列為對地觀測系統(tǒng)計劃中最核心的信息獲取與處理技術(shù)。激光雷達(dá)是將激光技術(shù)、高速信息處理技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)等高新技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。 

一、激光雷達(dá)的工作原理 

激光雷達(dá)是一種雷達(dá)系統(tǒng)，是一種主動傳感器，所形成的數(shù)據(jù)是點(diǎn)云形式。其工作光譜段在紅外到紫外之間，主要發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、測量控制和電源組成。工作原理為：首先向被測目標(biāo)發(fā)射一束激光，然后測量反射或散射信號到達(dá)發(fā)射機(jī)的時間、信號強(qiáng)弱程度和頻率變化等參數(shù)，從而確定被測目標(biāo)的距離、運(yùn)動速度以及方位。除此之外，還可以測出大氣中肉眼看不到的微粒的動態(tài)等情況。激光雷達(dá)的作用就是精確測量目標(biāo)的位置（距離與角度）、形狀（大小）及狀態(tài)（速度、姿態(tài)），從而達(dá)到探測、識別、跟蹤目標(biāo)的目的。 

二、激光雷達(dá)的現(xiàn)狀及應(yīng)用 

激光技術(shù)從它的問世到現(xiàn)在，雖然時間不長，但是由于它有：高亮度性、高方向性、高單色性和高相干性等幾個極有價值的特點(diǎn)，因而在國防軍事、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)學(xué)衛(wèi)生和科學(xué)研究等方面都有廣泛的應(yīng)用。LiDAR技術(shù)在西方國家發(fā)展相對成熟，已經(jīng)投入商業(yè)運(yùn)行的激光雷達(dá)系統(tǒng)（主要指機(jī)載）主要有Optech（加拿大）、TopSys（法國）和Leica（美國）等公司的產(chǎn)品。 

1.軍事方面的應(yīng)用 

目前，在水雷探測激光雷達(dá)、化學(xué)試劑探測激光雷達(dá)、大氣監(jiān)測激光雷達(dá)、生化陸戰(zhàn)激光雷達(dá)等方面已經(jīng)有了很大的成就。另外，中國的攻擊激光雷達(dá)已經(jīng)相當(dāng)?shù)南冗M(jìn)，包含著世界最尖端的五大核心技術(shù)：激光材料研究的突破、激光輻射材料物理機(jī)理及成像圖譜研究的突破、一次性快速跟蹤定位控制技術(shù)的突破、高密度能量可逆轉(zhuǎn)換載體材料的突破、激光成像技術(shù)的突破。 

2.測風(fēng)方面的應(yīng)用 

多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)具有高分辨率、高精度、大探測范圍、能提供晴空條件下三維風(fēng)場信息的能力。多普勒測風(fēng)激光雷達(dá)利用光的多普勒效應(yīng)，測量激光光束在大氣中傳輸及其回波信號的多普勒頻移來反演空間風(fēng)速分布。主要有相干（外差）探測和非相干（直接）探測兩種方式。 

3.氣象方面的應(yīng)用：我國已經(jīng)建立12個沙塵暴長期觀測站，首次形成全國性的沙塵暴監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。可以通過先進(jìn)的觀測、模擬和衛(wèi)星遙感的聯(lián)合研究，查明中國沙塵暴發(fā)生的確切源地，科學(xué)地分辨氣象、氣候條件變化等自然因素和沙漠化土地增加等人為因素對沙塵暴的影響，為準(zhǔn)確預(yù)警、預(yù)報沙塵暴，制定全面高效的防治計劃提供科學(xué)依據(jù)。 

4.醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用 

美國能源部所屬的Oak Ridge國家實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出一種集成了激光和雷達(dá)系統(tǒng)的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)可以減輕燒傷病人的痛苦。研究人員希望這種同頻連續(xù)波激光雷達(dá)映射系統(tǒng)，可以從病人身體上去除壞死的皮膚和肌肉。這種新系統(tǒng)可以對燒傷病人的體表組織進(jìn)行三維的激光雷達(dá)定位探測，以確定損害程度。利用探測定位結(jié)果，激光可以自動除去壞死的組織以利于新組織生長。 

5.水土保持監(jiān)測中的應(yīng)用 

目前，全國由于建設(shè)開發(fā)的影響，給水土流失治理帶來很大的難度，據(jù)調(diào)查，全國每年由于開發(fā)建設(shè)使水土流失面積達(dá)到1.00×104平方千米由以上。由于激光雷達(dá)在測量精度上比傳統(tǒng)方法測量結(jié)果要精細(xì)許多，更真實(shí)、可信；而且，可詳細(xì)反映所測場地的形態(tài)，輕松實(shí)現(xiàn)三維建模，從而真正實(shí)現(xiàn)了非接觸式測量，大大減少了外業(yè)工作量，降低了外業(yè)危險；并且可對開挖邊坡、崩崗、山體滑坡等許多形式的水土流失進(jìn)行測量，使傳統(tǒng)水土保持走上“精耕細(xì)作”之路。