二、激光雷達的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1激光雷達技術(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。

而激光雷達技術(shù)可以快速完成三維空間數(shù)據(jù)采集，它的優(yōu)點使它有很廣闊的應(yīng)用前景。機載雷達系統(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。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信息的影像數(shù)據(jù)。利用激光進行三維建筑建模的技術(shù)。首先，進行數(shù)據(jù)預(yù)處理。就是結(jié)合IMUU記錄的姿勢參數(shù)、機載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)碼相機各自的偏心分量，進行GPS/IMU聯(lián)合解算，得到掃描儀及相機曝光坐標下的軌跡文件，進而得到外方為元素。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)對影像外方位元素通過尋找同名像點的方式進行校正快速生成DOM。DEM和DOM疊加在一起就形成了三維地形模型。最后，為了表達真實的城市面貌對三維建筑模型進行紋理貼圖。紋理粘貼的方法常見的有手動粘貼和紋理映射兩種。常用的紋理獲取方法也有兩種，第一種方法是對建筑頂部紋理采用航空影像，側(cè)面紋理信息為手持相機實地拍攝。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應(yīng)的模型上就達到了反映城市現(xiàn)狀的目的。

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

激光雷達由于探測波長短、波束定向性強，能量密度高，因此具有高空間分辨率、高的探測靈敏度、能分辨被探測物種和不存在探測盲區(qū)等優(yōu)點，已經(jīng)成為目前對大氣進行高精度遙感探測的有效手段。利用激光雷達可以探測氣溶膠、云粒子的分布、大氣成分和風場的垂直廓線，對主要污染源可以進行有效監(jiān)控。

對大氣污染物分布的觀測。當激光雷達發(fā)出的激光與這些漂浮粒子發(fā)生作用時會發(fā)生散射，而且入射光波長與漂浮粒子的尺度為同一數(shù)量級，散射系數(shù)與波長的一次方成反比，米氏散射激光雷達依據(jù)這一性質(zhì)可完成氣溶膠濃度、空間分布及能見度的測定。

差分激光雷達主要用于大氣成分的測定。差分激光雷達的測試原理是使用激光雷達發(fā)出兩種不等的光，其中一個波長調(diào)到待測物體的吸收線，而另一波長調(diào)到線上吸收系數(shù)較小的邊翼，然后以高重復(fù)頻率將這兩種波長的光交替發(fā)射到大氣中，此時激光雷達所測到的這兩種波長光信號衰減差是待測對象的吸收所致，通過分析便可得到待測對象的濃度分布。

在大氣中間層金屬蒸氣層的觀測主要采用熒光共振散射激光雷達。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力學研究。由于中間層頂大氣分子密度較低，瑞利散射信號十分微弱，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數(shù)量級，因此，利用鈉熒光雷達研究鈉層分布，進而研究重力波等有關(guān)性質(zhì)更展示其獨有的特性。