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点云( point cloud):机载LiDAR获取的是离散的三维坐标数据,数量多且在空间分布毫无规律,人们形象地称其点云
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瞬时视场角( instantaneous field of view):机载LiDAR系统通过发射和接收激光脉冲的信号实现测距,每束激光脉冲与发射器法线方向都不一致,因而视场角大小不同;瞬时视场角指的是每束激光脉冲的视场角。机载 LIDAR系统通常由机械扫描装置实现物方扫描,激光束的发射和接收使用同一光路。瞬时视场角
的大小取决于激光的行射( diffraction),是发射孔径D和激光波长λ的数,计算公式为
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多次回波(multiple returns):指的是同一激光脉冲可以有多次反射信号。
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脉冲频率( plus rate):指的是激光脉冲的频率。
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扫描频率( scan rate):以线扫描系统为例,指的是扫描镜从一端旋转到另一端所用时间的倒数。
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激光脚点( footprint):指的是单个激光脉冲在地面的反射区域。
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滤波分类( classification):指的是对点云数据中不同类型的点的属性,按一定规则进行划分,形成不同的点集(如地面点集、建筑物点集、植被点集等)
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裸地或地表( bare earth):指的是在滤波分类基础上形成的地面点集合
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最大飞行高度:指的是飞行位置相对于基准面的最长距离,它小于机载 LiDAR系统能够探测的最远距离。对于脉冲测距方式而言,最大飞行高度由激光脉冲的频率与视场角共同决定。为区分发射的激光脉冲和返回的激光脉冲,激光脉冲的发射间隔必须大于激光脉冲从发射到返回所用的时间。例如,若激光脉冲频率为100kHz,视场角为45°,那么,相对于基准面的最大飞行高度为1385m。实际作业中影响最大飞行高度的原因还有很多,如光束的发散性、地形的起伏情况等。
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最小飞行高度:指的是飞行位置相对基准面的最短距离,它的大小取决于飞行平台的类型、探测区域的地形(城市、山区)、激光对人眼的安全距离和飞行的安全距离等。
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扫描带宽( swath width):指的是系统扫描时形成的带状扫描区域的宽度。在达到最大的扫描角度(图2-35)时,在地面上的扫描宽度为
式中,H为飞行高度;为系统的扫描角。对系统而言,θ是系统性能的一个参数,是一个常数。可见,对于确定的系统,扫描带宽只和飞行高度有关。对于线扫描方式而言,如果遥感平台匀速水平飞行,那么将在地面上形成“Z”字形的扫描线轨迹 -
激光脚点数:指的是每条扫描线的激光脚点数,是激光脉冲发射重复频率(每秒发射多少次激光脉冲)和激光扫描系统的扫描频率(每秒扫描多少条扫描线)的函数,即
式中,N为每条扫描点上的激光脚点数;F为每秒中发射的激光脉冲数;
为扫描频率。可见,激光脚点数与飞行高度和扫描带宽无关 -
航向激光脚点间距( along track point spacing):指的是相邻扫描线中,平行于航线方向的激光脚点的中心距离
式中,
,为航向激光脚点间距;V为飞行速度;
为扫描频率。可见,航向激光脚点间距也与飞行高度无关,只与飞行速度和扫描频率有关。
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旁向激光脚点间距( across track point spacing):指的是在同一扫描线中,垂直于航线方向的激光脚点之间的距离,即
式中,
,为旁向激光脚点间距。可见,旁向激光脚点间距与扫描带宽SW和每条扫描点上的激光脚点数N相关 -
必须航线数:在制定航摄飞行计划时需要考虑,其计算公式为
式中
,表示取不大于括号内数值的最大正整数;W为测区宽度SW为扫描带宽;g为旁向重叠度。实践生产中,为避免航带间出现缝隙,航高应按照测区内的最低点计算,旁向重叠度应该按照测区内的最高点计算。
[1]王丽英. 机载LiDAR数据误差处理理论与方法[M]. 测绘出版社, 2013.