⒈ 調(diào)查監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用

 

⑴林業(yè)調(diào)查：環(huán)境監(jiān)控、森林土地管理、生物研究都需要及時(shí)地掌握森林植被信息。傳統(tǒng)技術(shù)無(wú)法獲取樹高與森林密度值，激光雷達(dá)可以通過記錄完整回波波形(大光斑:10m到100m) 反演出森林的垂直結(jié)構(gòu)與生物量；或是記錄少量的離散回波(小光斑:0.1m到1m)，利用高密度的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)，進(jìn)行單木高度估測(cè)。

 

⑵水域監(jiān)測(cè)：激光雷達(dá)已被用于海水深度測(cè)量和海浪波高觀測(cè)，以及對(duì)水中所含浮游生物、透明度、鹽度、水溫和油污染等數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量。同時(shí)，激光雷達(dá)對(duì)于河流、湖泊的水量監(jiān)控和水患治理也有重要的作用，利用激光雷達(dá)產(chǎn)生的三角網(wǎng)高程三維模型，可直觀顯示洪水的覆蓋范圍，測(cè)算出水位淹沒區(qū)域面積和水體體積，預(yù)測(cè)危害程度，采取有效措施進(jìn)行救援。通過對(duì)比激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)還可以監(jiān)測(cè)海岸侵蝕情況。

 

⑶大氣檢測(cè)：激光雷達(dá)作為一種的大氣和氣象環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器，已經(jīng)在大氣探測(cè)和氣象監(jiān)測(cè)中廣泛應(yīng)用于大氣溫度、濕度、風(fēng)速、能見度、云層高度、城市上空污染物濃度等測(cè)量。激光雷達(dá)具有更高的時(shí)空分辨率，激光波長(zhǎng)為微米量級(jí)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)微粒目標(biāo)探測(cè)，能夠?qū)Υ髿獾拇怪苯Y(jié)構(gòu)和成分構(gòu)成進(jìn)行有效分析。通過對(duì)相應(yīng)波段激光在大氣氣溶膠粒子、分子和原子中發(fā)生米氏散射、瑞利散射、拉曼散射、熒光散射以及共振色散等效應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行反演，可以對(duì)大氣污染、大氣邊界層、空氣分子分析等方面的深入研究提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。此外，激光雷達(dá)利用激光的多普勒效應(yīng)，可以測(cè)量激光在大氣傳播中產(chǎn)生的多普勒頻移，能夠反演和預(yù)測(cè)空間風(fēng)速分布信息。

 

⒉ 建模與測(cè)繪方面的應(yīng)用

 

⑴地質(zhì)測(cè)繪：激光雷達(dá)測(cè)量精度要優(yōu)于傳統(tǒng)測(cè)量方法，所提供的地面點(diǎn)云數(shù)據(jù)，可詳細(xì)反映出所測(cè)地物的立體形態(tài)，實(shí)現(xiàn)三維建模，滿足高精度影像微分糾正的需要。同時(shí)，激光雷達(dá)真正實(shí)現(xiàn)了非接觸式測(cè)量，減少了野外作業(yè)量，擺脫了數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量平臺(tái)的限制，降低了地質(zhì)測(cè)繪成本。

 

⑵數(shù)字城市建模：激光雷達(dá)在城市場(chǎng)景中更能體現(xiàn)其數(shù)據(jù)采集密度大、分辨率高、不受陰影遮擋限制的優(yōu)勢(shì)。激光雷達(dá)數(shù)字地面模型DEM與GIS系統(tǒng)結(jié)合起來，可以將2D的數(shù)字城市“升級(jí)”為3D數(shù)字城市，更直觀和真實(shí)地還原城市場(chǎng)景。因此，激光雷達(dá)被廣泛應(yīng)用于數(shù)字城市的三維建模、大型建筑物采樣等大比例尺地物數(shù)據(jù)獲取。利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)城市三維建模，可以進(jìn)一步應(yīng)用于道路、水電管網(wǎng)的立體化規(guī)劃，以及通過軟件對(duì)城市噪音分布、風(fēng)場(chǎng)流向、熱島效應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)分析，以及城市災(zāi)害分析和搶險(xiǎn)救災(zāi)指揮。

 

⑶水下探測(cè)及三維成像：水下激光雷達(dá)是激光雷達(dá)的一種，它主要利用藍(lán)、綠激光在海水中衰減小、穿透性好的特性，利用激光對(duì)淹沒在水中的目標(biāo)進(jìn)行搜索、跟蹤、控制、通信、定位、識(shí)別和分類。與陸地應(yīng)用相同，將水下激光雷達(dá)與GPS定位系統(tǒng)()和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)綜合運(yùn)用，可以測(cè)量水下目標(biāo)的三維信息，構(gòu)建目標(biāo)的三維模型。激光雷達(dá)不僅可以對(duì)海底地貌、島礁周邊海域測(cè)繪建模，在水下工程設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)中也發(fā)揮著十分重要的作用。

 

⑷文物古跡數(shù)字化：目前，國(guó)內(nèi)外部分文物保護(hù)單位為完善文物古跡的研究、修繕、傳播手段，開始應(yīng)用激光雷達(dá)采集文物古跡的三維數(shù)據(jù)，建立相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)，輔以計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)珍貴文物的三維虛擬再現(xiàn)。與實(shí)物文物的*性不同，數(shù)字文物可以無(wú)限共享，更具傳播意義。高精度的文物三維信息也使文物的修復(fù)和仿制工作變得更加容易。

⒊ 探測(cè)與測(cè)量方面的應(yīng)用

 

⑴帶狀工程探測(cè)：將激光雷達(dá)技術(shù)已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用于電力、石油管網(wǎng)、公路、鐵路等大型工程測(cè)量中。工程初期，通過激光雷達(dá)對(duì)整個(gè)施工帶域內(nèi)的地勢(shì)走向和植被分布進(jìn)行探測(cè)，得到三維數(shù)據(jù)。不但便于宏觀立體式的規(guī)劃設(shè)計(jì)，還可以對(duì)施工土方的面積、體積和砍伐樹木的木材量估算，合理制定施工計(jì)劃、調(diào)配施工資源。尤其，在地形繁雜、地域跨度大，施工地區(qū)生活保障條件差、危險(xiǎn)程度高等不適宜人工作業(yè)的情況下，更適宜使用激光雷達(dá)進(jìn)行測(cè)量和分析。例如: 尼日爾某原油管道施工工作中，沿線城鎮(zhèn)少，可用交通資源不足，工程地域疾病頻發(fā)，常有反政府武裝襲擊，為解決工程前期勘測(cè)難題，就采用了機(jī)載激光雷達(dá)進(jìn)行勘測(cè)。

 

激光雷達(dá)可以實(shí)時(shí)、地掌握目標(biāo)地域的宏觀場(chǎng)景和細(xì)節(jié)變化，也被應(yīng)用在線路和管網(wǎng)巡檢和維護(hù)中，利用高精度三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，分析查找細(xì)微變化，預(yù)先找到潛在事故點(diǎn)，方便了維護(hù)管理和應(yīng)急搶修。在工程搶修中應(yīng)用激光雷達(dá)對(duì)施工精度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，能夠?qū)崟r(shí)、、直觀地反映現(xiàn)場(chǎng)情況，提高了施工安全性和工程作業(yè)效率。

 

⑵航天工程中的應(yīng)用：激光雷達(dá)以其質(zhì)量輕、體積小、精度高的特點(diǎn)，為各國(guó)航天部門所關(guān)注，大力進(jìn)行研發(fā)，在人類探索地外空間的進(jìn)程中發(fā)揮了巨大作用。中國(guó)的嫦娥探月工程中就使用激光雷達(dá)對(duì)月球表面進(jìn)行三維“掃描”，得到了月面的三維立體信息，為進(jìn)一步探索月球做好了前期數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作。

 

⑶自動(dòng)導(dǎo)航、障礙規(guī)避：激光雷達(dá)可以快速地獲取環(huán)境的深度信息，抗干擾能力強(qiáng)，而且受環(huán)境變化的影響小，通過激光定向或全向掃描，能夠采集的有效信息。基于激光雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)，應(yīng)用聚類－擬合等相關(guān)算法識(shí)別目標(biāo)特征，完成對(duì)道路的提取、障礙感知和臨近目標(biāo)的檢測(cè)。激光雷達(dá)因分辨率高、成本低的優(yōu)點(diǎn)，近年來在障礙物判斷、路面識(shí)別、定位及導(dǎo)航等諸多方面得到廣泛應(yīng)用。2010年，谷歌推出無(wú)人駕駛系統(tǒng)，在公路實(shí)測(cè)的22.5萬(wàn)公里中，從未有過失控或造成人畜傷害的事故發(fā)生。

 

⒋醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用

 

激光雷達(dá)以其三維測(cè)量定位和生物特性識(shí)別能力，已經(jīng)在部分醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到應(yīng)用。美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室( 簡(jiǎn)稱ORNL)為減輕燒傷病人治療中的痛苦，將激光治療技術(shù)與激光雷達(dá)相結(jié)合，利用激光雷達(dá)進(jìn)行三維定位探測(cè)，分析燒傷組織的損害程度，從而引導(dǎo)激光自動(dòng)消除壞死的人體組織，利于新生細(xì)胞組織生長(zhǎng)。同時(shí)，激光雷達(dá)也在五官整形、假肢設(shè)計(jì)以及人體生物特征監(jiān)測(cè)等方面得到應(yīng)用和研究。

 

⒌*事方面的應(yīng)用

 

激光雷達(dá)具有很多的優(yōu)點(diǎn)，其在民用領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用，很多都可以直接或間接用于*事用途。例如，激光雷達(dá)可以用于靶場(chǎng)測(cè)量、戰(zhàn)場(chǎng)偵察、軍用目標(biāo)識(shí)別、火力控制、水下探測(cè)、局部風(fēng)場(chǎng)測(cè)量等。而當(dāng)基礎(chǔ)材料、輻射材料、快速跟蹤定位和成像技術(shù)等方面研究取得重大突破后，也必將首先應(yīng)用于*事。