激光雷达的发展

目前的机载线性模式激光雷达系统，如徕卡地球系统ALS系列，每秒捕获100万个点。提高脉冲重复频率是以较低成本实现密集点云的最佳方法，因为飞行速度可以提高。然而，脉冲频率受能源消耗和眼睛安全等参数的限制。单光子激光雷达（SPL）技术可以实现更高的脉冲率，因为每个脉冲所需的能量要少得多。

激光雷达系统通常由多个组件构成：

• 测距系统
• 引导激光脉冲的扫描光学
• 记录激光脉冲起始点的位置和定向系统。

这些系统在每个发射的激光脉冲中使用相对高的能量。每个脉冲从飞行器行进到地面，从它反射回扫描仪的位置。

通过每脉冲使用更多的能量，可以记录更强的反射，因为飞机下方的地形反射更多的光子。线性模式系统的输出令人印象深刻，这些系统提供的数据具有较高的空间和辐射精度。然而，该技术确实对可以达到的最大有效脉冲率施加了一些限制。

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更高的心率

脉冲重复率是在数据采集期间定义可接受的飞行高度和飞行速度的重要参数。更高的脉冲重复率允许在保持类似点密度的同时更快地飞行。

随着线性模式激光雷达系统的脉冲速率增加，也是电力消耗的。此外，使用的激光将会产生更大的发热。

产生越来越高的平均光输出的能力是一项工程挑战，这是越来越高的脉冲率所需要的。除了精度和脉冲重复率外，传感器的设计不仅要考虑总的电能消耗和系统冷却，还要考虑尺寸、重量和眼睛安全性。

为了在机载激光雷达系统开发中迈出下一步，必须降低每脉冲所需的能量。这可以通过改变测距系统的性质和技术来实现。下一代激光雷达技术，包括SPL系统，依靠新的测距技术来实现更低的能耗和更高的脉冲率。

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从太空到地球

SPL技术最初是为地球卫星测距开发的，并且已经证明在每个脉冲中使用最小量的激光能量产生精确的范围测量。与目前可用的线性模式激光雷达系统相比，SPL系统包含激光分离器，其将每个激光脉冲分成10×10小激光束（束束）的阵列。对于这些100个小束，单独测量光子到地面和背部的行程时间。添加在SPL系统内部部署的高敏感的光子探测器能够检测单个返回光子，其能量远低得多。

SPL系统每秒可产生60000个脉冲。由于每个脉冲被分割成100个小波束，因此有效脉冲率为6.0 MHz，大大高于线性模式激光雷达的有效脉冲率。

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多个返回与个别点

线性模式激光雷达系统允许在全回波波形内对来自不同目标反射的峰值进行配准，可以对其进行处理以检索多个回波。由于SPL系统不捕获连续的波，而是计算单个光子，这样一个完整的波形是不可用的。然而，由于通道恢复时间非常短，只有1.6纳秒，因此仍然可以检索多个返回值。

这意味着光子计数器每1.6纳秒重置，以计算是否有任何新的光子从小束返回。然后这些被认为是一个新的回报。结果是一个真正的多返回激光雷达系统，短的互换间隔短24厘米。结果，SPL系统可以获得每平方米12至30点的高密度点云，在檐篷下方有许多返回。

点密度与飞行高度成反比。如果飞行高度加倍，则覆盖的条子将加倍，但点密度将切成两半。在地上4000米处的拼接仪器飞行为200米，将产生每平方米大约20分的点密度。

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介绍徕卡SPL100

Linear-Mode Lidar仍然是机载映射的行业标准，但SPL技术正在获得对大型项目的接受。例如，U.S.地质服务（USGS）3D高程计划（3DEP），旨在以高质量的LIDAR数据的形式系统地收集增强的高度数据，探索了SPL技术。该系统已证明满足USGS QL1数据的准确度标准，其对应于非植物区10厘米的高度精度。

考虑到这一点，徕卡地理系统公司今年早些时候在徕卡SPL100上推出了其首个商用SPL机载系统。该公司机载产品组合中的最新传感器是自2016年被Hexagon收购以来首次使用Sigma空间技术发布的传感器。bob体育报道

新的SPL100是新现实捕捉解决方案Real-Terrain的一半。bob综合app赌博该解决方案结合可扩展后处理工作流软件HxMap，实现了大面积激光雷达数据集的高效采集和快速处理。SPL100采集和HxMap数据处理的效率使激光雷达数据采集更大、更频繁，用于高密度植被制图和变化检测等应用。

“SPL技术为我们的飞行合作伙伴和客户带来了高达10倍的效率。现在可以在大范围内提供极高的点密度，实现我们周围世界的详细数字化，这在以前是不可能的，”徕卡地质系统内容和工程服务及地理空间解决方案部门总裁John Welter说。“徕卡RealTerrain是提供高质量机载信息的下一个进化;既推动了该领域的发展，也塑造了数字现实的未来。”

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Lidar的未来

SPL技术在准确性和辐射能力方面继续推进时间。这将导致SPL技术合适的应用领域的扩展。

还预期，SPL系统的有效脉冲率将继续提高，正如线性模式系统的有效脉冲速率在过去二十年中稳步提高。目前的性能水平每秒600万分，SPL系统可能在不到十年内每秒捕获10亿分。

通过更高的有效脉冲率降低每点成本是未来解决大面积、高点密度项目的最佳方式。随着SPL技术在越来越多的应用中的应用，我们将看到整个行业的积极变化，例如提高资源管理效率、更有效的基础设施规划和更好地应对自然灾害。

这个故事的一个版本最早出现在《GIM国际》杂志上。