二、激光雷達(dá)的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1激光雷達(dá)技術(shù)在城市三維建筑模型中的應(yīng)用

 “數(shù)字城市”是數(shù)字地球技術(shù)系統(tǒng)的重要組成部分，而表達(dá)城市主要物體的三維模型包括三維地形，三維建筑模型、三維管線模型。這些三維建筑模型是數(shù)字城市重要的基礎(chǔ)信息之一。

而激光雷達(dá)技術(shù)可以快速完成三維空間數(shù)據(jù)采集，它的優(yōu)點(diǎn)使它有很廣闊的應(yīng)用前景。機(jī)載雷達(dá)系統(tǒng)的組成包括：激光掃描器、高精度慣性導(dǎo)航儀、應(yīng)用查分技術(shù)的全球定位系統(tǒng)、高分辨率數(shù)碼相機(jī)。通過這四種技術(shù)的集成可以快速的完成地面三維空間地理信息的采集，經(jīng)過處理便可得到具有坐標(biāo)信息的影像數(shù)據(jù)。利用激光進(jìn)行三維建筑建模的技術(shù)。首先，進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理。就是結(jié)合IMUU記錄的姿勢(shì)參數(shù)、機(jī)載GPS數(shù)據(jù)、地面基站GPS觀察數(shù)據(jù)、GPS偏心分量、掃描儀和數(shù)碼相機(jī)各自的偏心分量，進(jìn)行GPS/IMU聯(lián)合解算，得到掃描儀及相機(jī)曝光坐標(biāo)下的軌跡文件，進(jìn)而得到外方為元素。其次，使用LIDAR數(shù)據(jù)商業(yè)處理軟件將地面數(shù)據(jù)與非地面數(shù)據(jù)分離，生成DEM，在利用純地表數(shù)據(jù)對(duì)影像外方位元素通過尋找同名像點(diǎn)的方式進(jìn)行校正快速生成DOM。DEM和DOM疊加在一起就形成了三維地形模型。最后，為了表達(dá)真實(shí)的城市面貌對(duì)三維建筑模型進(jìn)行紋理貼圖。紋理粘貼的方法常見的有手動(dòng)粘貼和紋理映射兩種。常用的紋理獲取方法也有兩種，第一種方法是對(duì)建筑頂部紋理采用航空影像，側(cè)面紋理信息為手持相機(jī)實(shí)地拍攝。第二種方法為傾斜航空攝影。得到紋理后利用專業(yè)軟件進(jìn)行紋理面的選擇、勻光處理等將反應(yīng)建筑現(xiàn)狀的影像信息映射在對(duì)應(yīng)的模型上就達(dá)到了反映城市現(xiàn)狀的目的。

2.2激光雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展及其在大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

激光雷達(dá)由于探測(cè)波長(zhǎng)短、波束定向性強(qiáng)，能量密度高，因此具有高空間分辨率、高的探測(cè)靈敏度、能分辨被探測(cè)物種和不存在探測(cè)盲區(qū)等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為目前對(duì)大氣進(jìn)行高精度遙感探測(cè)的有效手段。利用激光雷達(dá)可以探測(cè)氣溶膠、云粒子的分布、大氣成分和風(fēng)場(chǎng)的垂直廓線，對(duì)主要污染源可以進(jìn)行有效監(jiān)控。

對(duì)大氣污染物分布的觀測(cè)。當(dāng)激光雷達(dá)發(fā)出的激光與這些漂浮粒子發(fā)生作用時(shí)會(huì)發(fā)生散射，而且入射光波長(zhǎng)與漂浮粒子的尺度為同一數(shù)量級(jí)，散射系數(shù)與波長(zhǎng)的一次方成反比，米氏散射激光雷達(dá)依據(jù)這一性質(zhì)可完成氣溶膠濃度、空間分布及能見度的測(cè)定。

差分激光雷達(dá)主要用于大氣成分的測(cè)定。差分激光雷達(dá)的測(cè)試原理是使用激光雷達(dá)發(fā)出兩種不等的光，其中一個(gè)波長(zhǎng)調(diào)到待測(cè)物體的吸收線，而另一波長(zhǎng)調(diào)到線上吸收系數(shù)較小的邊翼，然后以高重復(fù)頻率將這兩種波長(zhǎng)的光交替發(fā)射到大氣中，此時(shí)激光雷達(dá)所測(cè)到的這兩種波長(zhǎng)光信號(hào)衰減差是待測(cè)對(duì)象的吸收所致，通過分析便可得到待測(cè)對(duì)象的濃度分布。

在大氣中間層金屬蒸氣層的觀測(cè)主要采用熒光共振散射激光雷達(dá)。其原理是利用Na、K、Li、Ca等金屬原子作為示蹤物開展大氣動(dòng)力學(xué)研究。由于中間層頂大氣分子密度較低，瑞利散射信號(hào)十分微弱，而該區(qū)域內(nèi)的鈉金屬原子層由于其共振熒光截面比瑞利散射截面高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，因此，利用鈉熒光雷達(dá)研究鈉層分布，進(jìn)而研究重力波等有關(guān)性質(zhì)更展示其獨(dú)有的特性。