LiDAR 及其数据后处理技术初级培训教程
第 1 章 LiDAR 技术简介
1.1 LiDAR 技术发展及相关介绍
LiDAR——Light Detection And Ranging，即光探测与测量。是利用 GPS
（Global Position System）和 IMU（Inertial Measurement Unit，惯性测量装置）
机载激光扫描。其所测得的数据为数字表面模型(Digital Surface Model, DSM)的
离散点表示，数据中含有空间三维信息和激光强度信息。应用分类(Classification)
技术在这些原始数字表面模型中移除建筑物、人造物、覆盖植物等测点，即可获
得数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)，并同时得到地面覆盖物的高度。
LiDAR 技术具有测点密度高和纪录多重回波观测值两个特点，使得 LiDAR 所得
数据可同时表现地面与非地面高程，非地面高程是指地面高程加上地物特征高度
如建筑物、人造物、植物的外表面高程。
用 LiDAR 来精确确定地面上目标点的高度,始于 20 世纪 70 年代后期。当
时的系统一般称为 APR (Airborne Profile Recorder，机载断面记录仪) ,主要
用于辅助空中三角测量。最初的系统仅能获得在飞行器路径正下方的地面目标数
据。这些最初的激光地形测量系统很复杂,并且不适合于获取大范围地面目标的
三维数据。由于没有高效的航空 GPS 和高精度 INS, 所以很难确定原始激光数据
的精确地理坐标,因此其应用受到了限制。到 20 世纪 80～90 年代,通过一系列
的研究项目, 激光扫描技术已经得到了普及和大规模使用。至 2004 年全球已经
有超过 30 类不同型号的激光扫描系统投放市场。随着差分 GPS 技术、数据传输
技术、计算机技术和图形图像处理技术的发展,LiDAR 技术已成为直接获取地表
模型的有效手段。这种自动化的获取地表模型的方法具有价格低廉, 人员需求少
的优点,其精度可以达到常规摄影测量方法获取的数字高程模型的精度,特别是
适宜大面积的测量,在森林地区,这种方法采集的高程模型的精度比常规摄影测
量方法要高。结合影像及信息融合技术,LiDAR 系统不仅局限于获取数字高程模
型数据等传统的应用领域,而且广泛应用于农业土壤侵蚀、洪水预报、城市三维
模型的直接获取、GIS 支持、高压线实时监测、林业监测等领域; 如果同时使用
一台 RGB 彩色照相机,还可以同时获取飞行地区的彩色影像。这对于快速、高精
度地生成真实色彩的数字正射影像以及三维仿真研究等具有极高的价值。
我国一直在自主研发 LiDAR 硬件设备，但目前在精度方面还远不如国外的
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