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激光雷達英文簡稱：Laser Radar/LADAR/LIDAR(Light Detection and Ranging)，其實現(xiàn)基本原理與傳統(tǒng)的毫米波雷達類似，通過向目標發(fā)射激光脈沖，并測量激光脈沖從發(fā)射到接收的時間差，從而計算出目標的距離。根據(jù)掃描方式的不同，激光雷達可以分為機械式、半固態(tài)式、固態(tài)式。目前從車載領域到測量測繪領域，最常接觸和應用落地最多的激光雷達往往都是機械掃描式，原因在于機械激光雷達技術相對成熟，各類測試認證流程相對簡單，然而其也存在結構復雜，可靠性較差等缺點。

作為最新的激光雷達技術路線，全固態(tài)Flash激光雷達結構最簡單，集成度最高。Flash激光雷達通過高密度的激光源陣列，像手電筒一樣，能在短時間內發(fā)射出覆蓋一片區(qū)域的激光，并用高靈敏度的接收器來構建三維圖像，從而可以創(chuàng)建用于各種應用領域的高分辨率數(shù)字表面、地形和高程模型。

圖1 【圖源網(wǎng)絡，侵刪】

在過去十年中，無人機作為小型化的無人設備，在環(huán)境測繪監(jiān)測應用領域發(fā)展迅速。通過在無人機上增加Flash全固態(tài)激光雷達系統(tǒng)，可以在測繪監(jiān)測領域實現(xiàn)高精度、實時化檢測。

激光雷達系統(tǒng)收集和映射探測對象的詳細信息，生成精確的3D點云信息，而后通過后端建立各類物理模型例如房屋、植物、樹木、建筑物、堤防等基礎設施，實現(xiàn)對物理世界的數(shù)據(jù)孿生。

圖2 【圖源網(wǎng)絡，侵刪】

激光雷達搭載無人機的應用領域

1.緊急救援現(xiàn)場

激光雷達是一種主動光源系統(tǒng)，使用紫外光、近紅外光不需要外部光源，就可以對物體進行成像的有效映射，因此即使在無光條件下仍然可以實現(xiàn)檢測。例如，在夜間監(jiān)測洲際堆積時，可以輕松部署配備激光雷達的無人機單次通過現(xiàn)場。

作為基于無人機的解決方案，可以即時返回具有可見細節(jié)的準確信息，作為現(xiàn)場決策的信息來源。通過高精度的3D模型數(shù)據(jù)，工作人員可以通過非物理接觸實現(xiàn)對現(xiàn)場的立體監(jiān)控，從而大大提高救援的效率。

圖3 【圖源網(wǎng)絡，侵刪】

2. 農林日常監(jiān)控

傳統(tǒng)的農林檢測，更多依靠2D相機實現(xiàn)照片比對，但實際上森林規(guī)模龐大，評估森林清單的傳統(tǒng)方法既耗時又低效，有時僅僅是大面積的粗略估計。使用配備激光雷達的無人機，林務員可以測量樹冠高度、覆蓋范圍、樹木密度，甚至可以測量單個樹木的位置和高度。這就消除了傳統(tǒng)方法的不準確性和低效率。配備激光雷達的另外一大優(yōu)點是，在人眼不能進行這些測量的范圍也能進行這些測量，如測量樹冠高度和樹木密度等，實現(xiàn)對危險樹木的剪枝提供可靠技術保障。

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3. 地形建模與監(jiān)控

與傳統(tǒng)地面測量方法相比，激光雷達通過使用檢測遠處物體（例如樹葉、灌木、樹木甚至草）的方法，借助分析從物體表面反射的脈沖激光來確定它們的位置、速度和其他特征，為地面操作人員提供可以作業(yè)參考的地形輪廓3D模型。例如通過對國道危險山體的監(jiān)控，在減輕維護人員攀爬等危險工作的同時，也能實現(xiàn)山體滑坡預防監(jiān)控等效果。

圖5 【圖源網(wǎng)絡，侵刪】

4.電力線檢查

激光雷達具有較高的分辨率，且不受常規(guī)氣象條件的影響，通過數(shù)據(jù)分析就可以從點云中提取有關電力線和極間距離的詳細信息。這使得測量員能夠分析電力線走廊的詳細結構，包括植被、道路和房屋等信息，從而識別潛在風險。在對應的在電網(wǎng)施工中，通過電纜線的識別與預警，可以避免工作人員觸電的危險。

圖6. ABAX-CZ-30模組實拍

5. 地形和水深測量

地形和水深測量通常覆蓋大面積地形，通常使用飛機和直升機進行。地形激光雷達使用近紅外激光繪制陸地地圖，而測深激光雷達則使用透水綠光來測量海底和河床。

圖7 【圖源網(wǎng)絡，侵刪】

6. 隧道類形變測量

傳統(tǒng)的隧道形變測量方法需要數(shù)天才能完成整個隧道建模，而借助flash激光雷達技術，整個城市可以在幾分鐘內以3D方式繪制出來，從而實現(xiàn)對隧道/地下管道形變的檢測。

圖8. ABAX-CZ-80模組隧道場景實拍灰度圖

7. 礦山測量

由于礦山地形復雜，采用全站儀和GPS等傳統(tǒng)的測量手段進行高精度測繪工作往往費時費力。近年來快速發(fā)展的三維激光掃描技術為解決復雜的礦山地形測量和數(shù)字礦山建設提供了新的技術手段。激光雷達技術具有高分辨率、高采樣率以及非接觸測量的優(yōu)勢，非常適合用于獲取礦山的復雜表面和高危區(qū)域的空間三維信息。

圖9 【圖源網(wǎng)絡，侵刪】

綜合以上應用場景介紹，無人機配備全固態(tài)flash激光雷達可以提供高分辨率的地形數(shù)據(jù)，用于建立精確的地圖模型。相比傳統(tǒng)的地面測量方法需要人工測量，費時費力且精度較差，而采用全固態(tài)Flash激光雷達可以快速準確地獲取地形數(shù)據(jù)，為城市規(guī)劃、自然資源管理、災難監(jiān)測等領域提供數(shù)據(jù)支撐。未來基于全固態(tài)Flash激光雷達+無人機將在測量領域大顯神威，成為測量人手中的神兵利器。