内容摘要：机载激光雷达(Light Detection AndRanging，LiDAR)集成了全球定位系统(Global Positioning System，GPS)、惯性导航系统(Inertial NavigationSystem，INS)、激光测距系统(Laser Scanning Ranging)，能够快速获取地表物体三维坐标信息。作为一种三维空间信息的实时获取手段，在上世纪90年代取得了重大突破，其独特的工作方式和数据处理方法受到国内外专家的广泛关注。
01 引言
机载激光雷达(Light Detection AndRanging，LiDAR)集成了全球定位系统(Global Positioning System，GPS)、惯性导航系统(Inertial NavigationSystem，INS)、激光测距系统(Laser Scanning Ranging)，能够快速获取地表物体三维坐标信息。作为一种三维空间信息的实时获取手段，在上世纪90 年代取得了重大突破，其独特的工作方式和数据处理方法受到国内外专家的广泛关注。近年来，随着相关技术的进步以及社会需求的不断增加，激光扫描技术的发展更是日新月异。机载LiDAR系统作为一种新的信息获取手段有效的拓宽了数据来源范围，它能够快速获取高精度、高分辨率数字表面模型(DigitalSurface Model，DSM)，并通过滤波处理生成数字高程模型(Digital Elevation Model，DEM)；数据获取模式也从传统的前方交会转变为极坐标直接对地定位的连续、自动获取，且使数据的处理向自动化方向更进了一步。
毋庸置疑，机载LiDAR系统的出现推动了测绘及相关领域的进一步发展，当然，作为一种新的工作模式，如何充分、有效的利用其优势是一项重要的研究工作。
02 观测技术的发展
从空中和太空观测地球获取影像是20 世纪的重大成果之一，短短几十年，遥感数据获取手段得到迅猛发展，其应用涉及多个领域。Nature 杂志在 年1 月刊登弗吉尼亚•杰文的一篇文章中指出，从经济社会发展和就业的角度来看，地学技术，确切地说是地球空间信息技术与纳米技术、生物技术一样构成了当今最为重要和最具发展前景的三大技术领域之一。地球空间信息技术是指以GPS、GIS、RS 等空间信息技术为主要内容，并以计算机技术和通讯技术为主要技术支撑，用于采集、量测、分析、存储、管理、显示、传播和应用与地球及空间分布有关的数据的一门综合、集成的信息科学和技术，它是地球科学的一个前沿领域，是当今世界各国的研究热点之一。
空间信息获取技术是地球空间信息技术研究的关键技术之一。空间数字信息的获取方式和技术手段多种多样，如统计技术、直接测量技术、模拟信息的数字化技术和遥感对地观测技术等等。但以地球尺度、地区尺度、国家尺度并在一定时限内有可能获得大范围数字信息的技术，首推遥感对地观测技术。利用天基、空基、地基等多种传感器，可以多层次、多角度、高空间分辨率对地球进行全方位、立体式的观测。机载遥感相对于星载、车载和地基等探测方式，同时具有灵活机动和覆盖面积广的特点，能获取高分辨率的地面信息，成为地球空间信息获取有效的探测方式。在过去的几十年里，航空摄影测量是低空获取地球空间信息的重要技术手段之一，并发挥了重要的作用。随着科学技术的不断发展，机载三线阵相机，机载LiDAR和机载SAR（Synthetic Aperture Radar）已成为近代航空摄影测量的三种新兴的数据获取技术，它们与传统航空数据获取技术（例如：框幅式相机）在数据处理、应用等方面存在显著差别，需要根据各自的特点研究适合的数据处理方法，使其更好地应用到生产领域中去。
03 机载激光扫描
机载LiDAR技术，又称机载激光扫描技术（Airborne Laser Scanner，ALS），是近些年来发展的新的探测技术。它是激光扫描测距技术、计算机技术、高精度动态载体姿态测量技术（INS）和高精度动态GPS 差分定位技术迅速发展的集中体现，为快速高效获取测区的三维信息提供了强有力的技术支持。它作为一种新兴的空间对地观测技术，在多等级三维空间信息的实时获取方面产生了重大突破，可以快速、主动、实时、直接获得大范围地表及地物密集采样点的三维信息，引起了测绘、林业等相关行业的浓厚兴趣，在地形测绘、土地利用分类、海岸带监测、城市三维建模、城市变化检测及城市道路检测与规划等中扮演着日益重要的角色。
04 总结
随着LiDAR硬件系统的不断完善与成熟，关于激光雷达的数据处理和应用研究越来越受到专家学者的重视。我国863 计划地球观测与导航技术领域度专题之一也提出了激光雷达数据处理及应用的研究。目标是研究激光雷达数据处理的关键技术，开发出国际领先的并具有自主知识产权的激光雷达数据处理软件系统，具有飞行控制和数据收集、点云滤波分类、专业应用三大核心功能，开发出基础测绘、数字城市、森林资源等核心应用数据处理系统。因此，深入探讨机载LiDAR 技术的相关理论，对于推动包括机载LiDAR 技术在内的地球空间信息科学的发展与应用具有十分重要的意义。
