店鋪： 智博天恒圖書專營店
齣版社： 科學齣版社
ISBN：9787030431745
商品編碼：29370713114
包裝：平裝
齣版時間：2015-01-01
具體描述
| 圖書基本信息 | |
| 圖書名稱 | 星載激光雷達數據處理與應用 |
| 作者 | 王成 |
| 定價 | 99.0元 |
| 齣版社 | 科學齣版社 |
| ISBN | 9787030431745 |
| 齣版日期 | 2015-01-01 |
| 字數 | 320000 |
| 頁碼 | |
| 版次 | 1 |
| 裝幀 | 平裝 |
| 開本 | 16開 |
| 商品重量 | 0.4Kg |
| 內容簡介 | |
| 《星載激光雷達數據處理與應用》深入探討和分析星載激光雷達波形數據的處理方法，波形數據與多源遙感數據融閤在森林植被結構參數、城市建築高度和冰川等方麵的應用，以及下一代星載激光雷達數據的處理方法和應用等。《星載激光雷達數據處理與應用》共分10章，章介紹激光雷達技術的理論和發展曆程，以及測距激光雷達和星載激光雷達的研究進展；第2章和第3章詳細介紹星載激光雷達數據以及波形數據處理方法；第4~8章探討星載激光雷達數據及其與多源遙感數據融閤，在森林冠層高度、葉麵積指數、生物量、城市建築高度以及冰川參數反演方麵的應用；第9章和0章介紹新一代星載激光雷達數據處理方法與應用，以及未來星載激光雷達的發展趨勢。 |
| 作者簡介 | |
| 目錄 | |
| 編輯推薦 | |
| 《星載激光雷達數據處理與應用》適於激光雷達遙感、全球變化、林業、測繪、數字城市等方麵的專傢、學者和高校師生閱讀、參考，也可作為遙感、測繪、林學、地理信息係統等專業的科研院所研究人員、高等院校師生的參考用書。9787030431745 |
| 文摘 | |
| 章緒論 1.1激光雷達介紹 1.1.1激光雷達 “雷達”源自英文radar(radio detection and range)-詞，以毫米微米等電磁波作為信息載體，利用波的振幅頻率相位和偏振來搭載信息，用於測量距離角位置速度等運動參數和反射率散纖麵及形狀等目標特徵參數而激光雷達是現代激光技術與光電探測技術相結閤的産物，是傳統的微波雷達嚮光學頻段的延伸(Wagner et al.，2006)它是一種以激光器作為發射光源采用光電探測技術的先進技術在工作原理上，激光雷達與雷達相似’區彆在於激光雷達是以激光為信息載體，可以測距定嚮，並可通過位置徑嚮速度物體反射和散射等特性來識彆目標特性(戴永江，2002) 激光雷達係統一般由發射係統接收係統信號處理係統及相關控製係統組成 1.發射係統 發射係統包括激光發射器激光調製器光束控製器和光學發射天綫激光發射器由激光電源和激光器等組成，用於産生和發射激光激光調製器能將發射的激光調製成探測所需的連續波或脈衝，並形成探測所需的特定頻率幅度偏振化相位脈寬脈幅和重復頻率光束控製器主要功能是控製激光束在空間的位置方嚮及激光束寬度光學發射天綫(發射望遠鏡)通過改變激光束寬度和波形形狀來達到所需的波形參數，使探測目標獲得的能量大 2.接收係統 接收係統包括光學接收天綫和光電探測器前者通常也稱為接收望遠鏡，主要任務是接收目標的反射和散射信號，並經能量匯集後輸入光電探測器的光敏麵後者獲取天綫接收的信號，並將其轉換為電信號號 3.信號處理係統 信號處理係統包括信號預處理係統和信號處理係統信號預處理係統首先利用前置放大器將電信號進行匹配濾波去噪信噪比增強，以及頻率相位和偏振等預處理，再經主放大器放大到功率信號處理係統將預處理後的信號處理為含有速度距離角度和目標圖像特徵等信息，然後通過模/數轉換器轉變為數字信號，後轉變為可分析顯示及傳輸的數據和圖像信息' 4.控製係統 控製係統包括伺服係統和通信係統伺服係統主要是利用處理器提供的角速度和角度信息來控製激光雷達對捕獲目標的跟蹤通信係統將處理器輸齣信號以光電通信方式傳輸到其他控製中心並進行存儲或其他操作(戴永江，2002) 1.1.2激光雷達分類 經過幾十年的發展，激光雷達種類也在不斷增加，不同學者對激光雷達有不同的分類方法通常可根據搭載平颱激光波長激光發射波形激光介質探測方式激光雷達功能及用途等對激光雷達進行分類(鬍煒，2003;文斐，2013) 1.按照搭載平颱 按照搭載平颱’激光雷達可分為天纖光雷達空基激光雷達和地基激光雷達三類天纖光雷達主要以衛星航天飛機太空站等航天器為平颱;空基激光雷達主要以固定翼飛機直升機無人機等航空器為平颱;地基激光雷達主要包括地麵(三腳架固定)船載車載及手持激光雷達等 2.按激光器所采用的激光波長 激光雷達可分為紫外激光雷達可見光激光雷達和紅外激光雷達激光雷達由初的可見光波段拓展到紅外波段，甚至紫外波段紫外波段通常為0.31.0.38^5，可見光波段在0.381.0.74_，紅外波段又可以分為近紅外(0.721.1.5pm)中紅外!51.5.6pm)和遠紅外(5.61.100(05)(趙英時，2003) 3.按激光發射波形 激光雷達可分為脈衝激光雷達和連續波激光雷達脈衝激光雷達主要利用激光脈衝在發射和接收信號之間往返傳播的時間差來進行測量;連續波測量模式是一種間接方式，利用無綫電波段頻輛激光束進行幅麵製並測定調製光往返觀測目標-次所産生的相位延遲，後據i周製光波長體此相位遲所細距離，該模式則量精度高 4.按探測方式 激光雷達可分為直接探測激光雷達和相乾探測激光雷達兩類直接探測激光雷達較為簡單，激光器發射的信號經目標反射後被接收係統收集，雷達將接收的輻射直接轉換成信號，並通過測量信號往返時間來確定激光器和目標之間的距離;相乾探測激光雷達由激光器本身振蕩輻射與迴波形成混閤信號，終信號與兩種輻射場的相對位置有關(鬍春生，2005) 激光雷達可分為氣體激光雷達和固體激光雷達氣體激光雷達利用氣體或蒸汽作為工作物質來産生激光，主要以C02激光器為代錶，采用波長為10.61.m，其特點是相乾性好波束窄視場小抗乾擾能力強’同時還具有良好的大氣傳輸性兼容性及使用安全等優點，缺點是體積龐大而沉重固體激光雷達又可以分為半導體激光雷達和二極管泵浦固體激光雷達，前者以激光條為基本單元，輸齣功率大工作電流大熱損耗大;後者以釔鋁石榴石(YAG)激光器為代錶，采用高重復頻率高峰值功率的二極管泵浦固體激光器和高靈敏度的雪崩二極管探測器，體積小質量小價格低，雖然相對於氣體激光器其轉換效率低’但仍然是目前光雷達發展的重點 6.按激光雷達功能 激光雷達可分為激光測距雷達激光測速雷達激光測角和跟蹤雷達激光成像雷達測深激光雷達激光目標指示器和生物激光雷達等 7.按激光雷達用途 激光雷達可以分為測距激光雷達火控激光雷達靶場激光雷達跟蹤識彆激光雷達偵毒激光雷達多功能戰術激光雷達氣象激光雷達和大氣監測激光雷達導航激光雷達等 8.按接收迴波類型 激光雷達可以分為波形激光雷達和離散激光雷達兩種波形激光雷達可對迴波信號進行精細采樣，采樣次數可達幾百次，能進行波形重構;而離散激光雷達僅進行有限次迴波米樣 9.按光斑大小 激光雷達可以分為大光斑激光雷達和小光斑激光雷達例如，星載激光測高係統GLAS的光斑直接約為70m，屬於大光斑激光雷達係統;而機載激光雷達光斑通常從幾厘米到幾十厘米，屬於小光斑激光雷達係統(駱社周，2012) 1.1.3激光雷達的特點 激光雷達使用的激光束的工作頻率比微波高，其特點主要錶現為: (1)獲取地物三維空間信息快速直接激光雷達大的特點是測距功能，能夠直接快速獲取目標高精度高密度的三維空間信息 ⑵分辨率高激光波長短方嚮性好，具有極高的角度距離和速度分辨率，通常角分辨率約為0.lmrad，可同時跟蹤多個目標 (3)抗乾擾能力強激光直綫傳播方嚮性好，光束非常窄隱蔽性好;不受無綫電波乾擾，能穿透等離子鞘，低仰角工作時受地麵多路徑效應影響小 (4)激光波長短可以在分子量級上對目標探測，其他雷達不具備這樣的功能 (5)低空探測性能好微波雷達易受各種地物迴波的影響，低空探測時存在盲區而激光雷達隻有被照射目標纔會産生反射’不受其他地物的影響 (6)與功能類似的微波雷達比較’激光雷達的體積更小質量更小小 (7)穿透性強激光雷達脈衝頻率高，可以穿透森林植被到達林下，藍綠激光雷達還可以穿透深度水體獲取水下地形信息 激光雷達優勢明顯働有其不足之處首先，激光受天氣和大氣影響大:晴朗天氣激光衰減較小’傳播距離遠;而大雨濃煙濃霧等惡劣天氣激光衰減急劇加大，傳播距離短;另外，大氣湍流也會降低激光雷達的測量精度其次，激光雷達的波束極窄，搜索目標非常睏難，影響目標的截獲概率和探測效率 1.1.4激光雷達的應用 激光與目標接觸後的作用方式主要包括反射(瑞利米氏和拉曼)散射吸收和透射等麵(張金業，2010)其中，反射通常用於測量距離，是激光雷達重要應用之一按應用領域不同可分為科學試驗激光雷達民用激光雷達和軍用激光雷達 1.科學試驗領域 科學試驗領域主要利用星載激光雷達係統進行測距，主要用於行星月球大氣探測對地探測等方麵 1)行星探測 行星探測主要利用激光高度計的測距功能，對火星水星或者其他小行星等的地形地貌進行探測，同時還可以獲取行星錶麵反射率特徵分析行星錶麵礦物分布，以及反射率的季節變化，為星體地質科學和物理學研究提供更多的科學數據;通過繪製高精度地形圖’為人類未來登陸這些行星科學選擇著陸點提供地學和地形學上的雜 2)月球探測 月球是距離地球近的天體，瞭解月球利用月球資源始終是人類的夢想，月球地形為人麵究月球內部結構及其演化提供重要的基礎信息利用飛船搭載的激光雷達高度計可以測量月球山體撞擊坑及其他地形高度，製作月球錶麵高精度的高程圖，也可以研究月球岩石圈的應力應變特性，或者結閤重力信息研究月球外殼密度及其空間分布另外，還可以通過激光波束測量月球錶麵的起伏程度，通過反射能量強度來測量月球錶麵反射率’以及通過激光波束的不同返迴時間測量月球錶麵的傾斜度;結閤月球錶麵的數字高程模型(digital elevation model，DEM)，可以確定月球錶麵上陰影區和光照區的分布，這些研究可為探月計劃中選擇登陸點和建設基地等提供參考 2.民用領域 1)大氣探測應用 激光雷達可以監測氣溶膠和雲的特性雲與氣溶膠相互作用，以及大氣質量與汙染物的擴散等氣溶膠濃度是繼大氣汙染程度的標準之一，激光與氣溶膠粒子作用發生米氏散射，根據這一特性完成氣溶膠濃度和能見度測定及其時空分布的動態監測另外，差分吸收激光雷達還可以觀測大氣成分以及測量風速氣溫濕度等氣象魏 2)對地探測應用 ⑴基礎繪激光雷達可獲取高密度高精度的點雲數據，記錄目標錶麵的三維坐標選用閤適的點雲濾波算法可去除植被建築物等地上目標的激光點雲，然後通過構建不規則三角網(TIN)提取數字高程模型星載激光雷達數據空間分辨率較低，但是垂直分辨率高’能獲取目標點的高精度三維坐標信息’可以用於全球高程測量以及控製點 獲取 ⑵文化遺産保護地麵激光雷達能獲取遺産錶麵結構或者考古現場真實形態的高密度點雲數據，通過點雲處理模型構建和紋理映射等步驟産生遺産及其周邊環境的真三維數字模型，也可實現考古過程的數字化和動態記錄 (3)數字城市激光雷達對地麵難物進行多角度掃描，快速獲取城市中各類建築物的三維點雲數據，處理後得到“數字城市”建設所需要的高精度真三維可量測且具有真實感的城市難三維模型，實現對建築目標的量測及實時交互呈現 ⑷工程測量激光雷達已逐步應用於土木建築工程巷道與洞測量工廠設施與管綫測量大壩變形監測等，涉及建築産業采礦産業電力産業等多個領域 (5)林業調查激光雷達技術可以用來提取樹高冠幅地上生物量冠層覆蓋率葉麵積指數林木密度蓄積量等信息，還可以提取林下地形信息 (6)極地冰蓋監測激光雷達能夠測量極地冰蓋錶麵特徵冰層厚度變化，還可以測量海冰高程粗糙度及錶麵反射率等例如，星載激光雷達GLAS數據的覆蓋範圍廣，已經被成功用於南北兩極冰蓋變化及全球海平麵變化的研究 3)測鎌光雷達 測深激光雷織射大功率窄脈衝藍綠激光，可以穿透幾米到幾十米的水體，通過接收反射迴波探測水下目標的方位速度等參數，還可以識彆水下目標的形狀特徵，通常用於海洋測繪和水下目標探測 3.軍事領域 激光雷達主要應用於戰場偵測跟蹤及火控係統等方麵。 1)戰場偵察激光雷達 激光雷達與傳統成像技術的區彆在於可通過采集方位角俯衝角距離速度強度等數據顯示仿真圖像，不僅能獲取的三維地理信息，還可産生分辨率極高的輻射強度圖像速度圖像距離圖像等，是戰場偵察的有效手段，在軍事領域有著廣闊的應用前景 2)火控及跟激光雷達 20世紀70年代末激光雷達開始用於武器的火控係統基於測距跟蹤測速等特點，激光雷達已應用於軍事跟蹤測量，可在大角度範圍內以高跟蹤修正速率跟蹤單個或多個目標 3)其他軍賺光雷達 激光雷達還可以應用於武器鑒定指揮引導障礙迴避導彈發射初始段和低飛目標的測量 1.2激光雷達理論 激光雷達通過發射脈衝信號並接收迴波信號來對物體錶麵進行非接觸的探測，其遙感過程主要包括兩個內容:①信號與大氣的相互作用，包括脈衝下行與反射信號上行;②物體與信號的相互作用，包括散射吸收與透射等研究激光雷達觀測機理對激光雷達産品生産及地錶參數反演有重要意義然而，激光雷達接收信號不僅反映瞭遙感過程，還受傳感器性能觀獅象錶麵特性以及周圍環境等因素的影響通常激光雷達的工作過程可以用激光雷達方程來錶達，激 |
| 序言 | |
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