Lidar遥感基本原理及其发展

介绍了航空激光扫描(Airborne laser scanning)或者Lidar遥感信息获取系统的基本原理、系统的组成、数据获取的方法及其步骤;对近数十年来应用激光扫描遥感信息获取地形表面模型方面取得的主要成果、应用现状做了简要回顾和评述;结合GIS和影像融合方法对Lidar遥感技术未来发展趋势进行了展望。     

激光扫描测高技术的发展与现状

回顾了机载激光扫描测高技术的发展历史，总结了当前国内外的研究现状，展望了今后发展趋势及应用前景，并指出了机载激光扫描测高目前还有待于进一步解决的关键问题，最后对我国发展研究应用这一技术提出了若干建议。     

Toward Hyperspectral Lidar: Measurement of Spectral Backscatter Intensity With a Supercontinuum Laser Source

We have tested the use of a supercontinuum laser source in laser-based spectral backscatter measurement. The calibration and first results with the prototype instrument are presented with a discussion of improvements and applications in laser-based hyperspectral remote sensing and laboratory measurements. This technique enables the spectral study of the backscatter effects and the calibration and test measurements for the purpose of airborne laser measurement. We also explore the prospect of using a supercontinuum laser source in a broadband (hyperspectral) lidar     

资源三号02星激光测高仪在轨几何检校与试验验证

我国在资源三号02星上首次搭载了一台用于对地观测的试验性载荷——激光测高仪,开展对地观测的激光测高试验。由于卫星发射时的振动以及入轨后空间环境变化等因素影响,激光测高仪的指向、测距等系统参数相对于发射前地面测量值可能发生变化,从而引起激光的平面和高程误差。本文根据资源三号02星激光测高仪特点,提出了一种基于地面探测器的在轨几何检校方法,该方法构建了以指向、测距为系统误差的严密几何检校模型,以激光测距值残差最小为原则,利用地面探测器捕获的激光光斑位置作为参考,实现系统误差参数高精度在轨几何检校。利用卫星在轨测试期间多个试验场数据进行检校后,以有关DEM数据作为地面参考比对,地形坡度小于2°区域内的激光点高程精度由检校前的100~140m提高到2~3m。利用平坦地区激光足印内少量GPS外业控制点进行验证对比,检校后激光高程测量的绝对精度优于1m。试验结果表明了资源三号02星激光测高仪在轨几何检校方法的有效性和正确性。     

资源三号02星激光测高仪足印位置预报方法

激光测高仪在轨几何检校是提高激光点平面和高程精度的必要途径,而激光足印地准确捕获是成功开展激光测高仪在轨几何检校的前提。本文针对资源三号02星搭载的我国首台激光测高仪的在轨几何检校试验需要,在参考光学遥感卫星成像几何模型的基础上,提出并构建了一套严密的激光足印位置预报模型。该模型充分顾及卫星平台在轨运行规律及激光与卫星相对几何关系,建立了激光发射点到地面足印的严密几何定位预报模型,通过金字塔地形匹配、基于加速度轨道预测以及频率域姿态分析分别获取预估的激光指向、轨道位置和姿态信息,实现地面激光足印的位置预报。该模型已应用于资源三号02星激光测高仪在轨几何检校试验中,预报的激光足印位置与探测器捕获到的实际位置的最大误差小于150m,充分验证了预报模型的正确性,实现了我国遥感卫星从天上到地面点对点的精确预报,为国产激光测高仪在轨几何检校提供了有力的技术支撑。     

公路路面质量遥感监测研究进展

公路路面质量的好坏对行车安全性、舒适性、经济性有重要的影响,因此路面状况的监测对于公路交通的健康发展具有重要意义。遥感技术作为一种新兴的数据采集手段,具有图像覆盖范围大、时效性强、信息客观现实、可重复使用、便于计算机分析等优势,为解决大范围的路面监测问题提供了强有力的支持。本文综述了现有基于遥感技术的道路路面状况监测方法,对其中存在的问题进行了分析和探讨。遥感技术在路面状况监测中具有广泛的应用前景,部分技术已经成熟并在公路养护作业中广泛使用,例如路面监测管理系统、探地雷达等;但是仍有部分技术还存在着鲁棒性差、精度较低等问题,还需要进一步的研究探索,如路面光谱分析、基于机载和星载的路面状况遥感监测应用的适用性等。本文最后给出了一种基于多端元混合像元分解模型的沥青路面老化状况监测与评估方法的研究实例。实验结果证明该方法可有效区分沥青公路路面混合像元中不同老化状况的沥青路面,为大范围路面老化状况监测提供了一种技术途径。     

机载激光扫描测距仪的性能分析

本文对机载激光扫描测距系统的探测信号功率、背景噪声、信噪比等性能以及它们之间的关系等进行了定量化的评估和定性的分析,探讨了探测信噪比与测量距离、恒虚警概率探测时阈值／噪声比等问题,为机载激光扫描测距系统在遥感和测绘中的使用及系统性能的改进提供了科学的参考依据,其分析方法具有普遍意义,可用于不同的机载或星载激光扫描测距系统的分析。     

三维激光扫描技术在隧道竣工测量中的应用

传统的隧道断面测量方法一般是采用全站仪或断面仪间隔一定距离测量若干点来描述断面的形状,但受采集手段的限制,存在采集速度慢、采集点数据量少、不能全面反映隧道真实情况等缺陷.将激光扫描仪技术应用于隧道竣工测量,自动化程度高、数据采集速度快,可大大提高隧道检测数据采集的速度和精度,并能提供详尽的三维真实影像模型,直观反映隧道...     

关于植被激光荧光遥感的若干基本问题

本文较系统地论述了应用激光荧光技术进行植被遥感的若干基本向题。其中包括原理、荧光探测的植物生理学基础、植物荧光光谱特征的意义及激光诱导荧光遥感方法的应用前景等。     

机载激光遥感成像的激光回波波形数字化技术

首先介绍了机载遥感成像技术的基本原理，讨论了其关键组成部分的地面目标激光回波波形数字化电路的设计及其组成特点，叙述了该波形数字化电路的时序设计和数据存储结构，最后讨论了波形数字化结果的数据预处理方法及相关问题，得到了系统试验运行中获取的激光回波的有关预处理结果，它们将作为进一步生成地面三维图像和目标分类的数据源。     

智能驾驶中点云目标快速检测与跟踪

利用实时车载激光点云,实现城市环境下的多目标快速检测与跟踪。动态目标跟踪是实现城市环境下自动驾驶的关键,是三维城市场景感知的研究难点。相比于图像,三维激光点云数据更适合用于目标三维形状估计和运动预测,所以广泛应用于无人驾驶方案中。使用基于目标模型和卡尔曼滤波的目标跟踪框架,针对稀疏点云数据中常见的过分割和欠分割问题,提出一种关联历史跟踪结果和目标检测的快速跟踪算法。将跟踪结果作为先验知识,与下一时刻的目标检测关联,增强目标检测的稳定性。该算法已经应用到搭载三维激光扫描仪的自动驾驶汽车中,实验证明,该算法适用于城市交通场景,且满足实时解算需求,单帧处理平均耗时58 ms。     

激光测距—成像组合扫描仪多源数据采集技术的研究

阐述一套机载运行的光学－机械扫描式激光测距和被动式热红外外扫描成像组合遥感器，结合飞机平台的姿态测量和GPS定位，可实时（准实时）获取地面景物的三维位置和影像灰度信息。由多源数据采集技术获得的多种同步数据经地面计算机回放和处理，可以快速生成数字地面高程模型（DEM）和地学编码图像。扫描激光测距仪与扫描成像仪的电同步技术控制激光测距采样时刻与图像采样时刻在时序上的一致性，从而达到高程数据与图像像元的匹配。     

激光荧光技术用于地物遥感的可能性研究

本文从植被、土壤的荧光光谱特征和系统的信噪比等出发.分析讨论了激光荧光技术用于地物遥感的可能性。     

基于GPS、姿态和激光测距的三维遥感直接对地定位

传统的遥感对地定位是依据野外测设（或地图上量取）地面控制点采用立体像对或空间变换等原理进行的,而三维遥感直接对地定位采用了ＧＰＳ定位技术,姿态测量系统和扫描激光测距技术来直接对同步获取的遥感数据进行三维定位,能够实时（准实时）地得到地面点的三维位置和遥感信息,它具有快速实时（准实时）且无需地面控制,是遥感对地定位的重大突破。     

深度卷积网络支持下的遥感影像井盖部件检测

数字城市管理发展中城市部件调查是一项重要的任务,但是城市井盖部件信息获取存在人工调绘效率低、精度难以保证等缺陷,影响城市井盖部件的及时更新。因此本文利用深度卷积神经网络模型,通过小卷积核、尾部裁剪和保持输入大小等改进边缘检测网络（HED）并增加两层卷积运算提取目标,提出HED-C网络模型,实现了端到端的井盖部件目标检测。试验结果表明,利用HED-C模型井盖部件召回率可达96.58%,查准率可达97.93%,相较Faster R-CNN、YOLO和SSD网络模型,综合性能有了较大提高。     

激光荧光遥感系统在地物识别上的应用研究

应用我国自行研制组装的激光荧光遥感系统,测试了包括岩石、土壤、植物、水体以及人工建筑材料在内的各种样品的激光诱导荧光光谱。研究结果表明,应用地物荧光峰的位置、强度及它们的组合指标,不仅能区分上述各基本类型的地物,而且还能往下级单元续分。还表明,激光荧光遥感系统具有相当广泛的应用前景,在某些方面可望超过当前常用的、以反射光谱为基础的被动式遥感。     

一种高分辨率遥感影像建筑物自动检测方法

高分辨率遥感影像具有丰富的空间信息、地物几何结构和纹理信息,有助于对地物目标进行认知和解译。而建筑物目标在人类活动区域内占据重要地位,对高分辨率遥感影像中的建筑物进行自动检测具有重大意义。提出了一种基于全卷积神经网络的建筑物自动检测方法,并制作了建筑物样本数据集,利用基于区域的全卷积神经网络和特征检测网络进行建筑物检测模型的参数训练,对待检测影像进行预处理之后利用模型进行建筑物检测,得到影像中的建筑物目标的具体位置和类别置信度。实验证明,提出的检测方法具有更好的效果和更快的速度。检测召回率达到92%,检测准确率达到98%,证明了该方法针对建筑物检测具有较高的精度和较强的稳定性。     

Full-waveform topographic lidar: State-of-the-art

Airborne laser scanning (ALS) is an active remote sensing technique providing range data as 3D point clouds. This paper aims at presenting a survey of the literature related to such techniques, with emphasis on the new sensors called full-waveform lidar systems. Indeed, an emitted laser pulse interacts with complex natural and man-made objects leading to a temporal distortion of the returned energy profile. The new technology of full-waveform laser scanning systems permits one to digitize the complete waveform of each backscattered pulse. Full-waveform lidar data give more control to an end user in the interpretation process of the physical measurement and provide additional information about the structure and the physical backscattering characteristics of the illuminated surfaces. In this paper, the theoretical principles of full-waveform airborne laser scanning are first described. Afterwards, a review of the main sensors as well as signal processing techniques are presented. We then discuss the interpretation of full-waveform measures with special interest on vegetated and urban areas.     

机载激光测深技术及其研究进展

水下地形测量是进行海洋科学研究的基础,也是海洋测绘的重要工作内容。近年来,机载激光测深技术的提出与应用有效地弥补了以舰船为载体的传统声学测深方法在近海浅水区作业存在的技术缺陷,也为相关工程问题的解决提供了新的技术手段。详细介绍了机载激光测深技术的基本原理与误差来源,概括与总结了国内外研究机构在系统研制及其有关算法研究方面的进展情况,并在此基础上分析了该技术在近海浅水区域的作业优势与所存在的关键性问题,以供相关研究参考。最后,结合机载激光测深技术目前的研究现状对未来该技术可能的发展方向进行了展望。