LiDAR-1

第十五週筆記
LiDAR (Light Detection and Ranging)

光達技術（LiDAR，Light Detection And Ranging）的廣義定義是指以雷射光對目標

物進行量測的技術，而目前所稱的光達是指利用雷射光，對目標物進行高密度的掃瞄

以獲取目標物三維形貌的技術。

大致可分為三種：空載光達（Airborne LiDAR）、測深光達（Bathymetric LiDAR）及地面型光達（Terrestrial LiDAR）。其中發展最快用途最廣的是以飛機為載具進行地表之掃描測繪之空載光達技術

空載光達主要包含：定位定向系統（POS，Position and Orientation System）、雷射掃瞄儀（Laser Scanner）及控制器（System Controller）三個部份，其中的定位定向系統以“直接幾何對位（Direct Georeferencing）”技術，整合動態 GPS 定位技術求得之三維座標，與精密慣性姿態儀（IMU，Inertial Measurement Unit）測得之三軸偏轉角及加速度等資訊，直接提供在飛航過程 200Hz 頻率的精密航跡定位；而雷射掃瞄儀則是以每秒高達 60,000~150,000Hz 的頻率，紀錄脈衝雷射之發射角度及接收之時間差與回波，並轉換為量測之距離與反射之強度；控制器除了作為操作者的人機介面外，並且紀錄上述二項設備之時間標記（time stamp），以精確連結定位定向與雷射量測資訊。

LiDAR 訊號具有一項非常特殊的“多重反射（multiple echoes）”能力，即發射單一脈衝而能接收最多達四個反射回波訊號，因此有機會可同時量測到地表及樹頂甚至樹幹的點位，或是電力的輸配線路，其原理為：LiDAR發射之雷射光為圓錐狀，當接近地表時單一光束投影在地表之涵蓋範圍（footprint）約為 50 公分直徑之圓形，而所獲取的資料有部分落在樹木表層，有些為樹幹位置，而有些則為地面反射點，因此可同時測得上述之資訊。根據LiDAR雷射光反射回波的情形，也可藉此了解地面物體對於雷射光的穿透情形。

空載光達掃描獲取之大量座標點，由於分布密集而稱為點雲（Point Cloud），點雲資料除點位本身具備精確之三維座標外，並同時紀錄原始雷射脈衝之反射強度（intensity），部分機種甚至可記錄類似數位影像的 RGB 三波段灰度值，因此隨著地表之不72同反射特性得以呈現類似航空照片之影像特徵；經過軟體與人工之處理，可將各雷射點進行過濾（filter），將屬於地面點的數據分離。
地面點可產製數值高程模型（DEM，Digital Elevation Model），即面狀之地表起伏資訊，這也是空載光達的基本成果，可應用於地圖測繪、洪災模擬、地質分析、災害調查等應用。而其餘的數據可進一步再區分為植被、建築物等類別，可作為後續森林資源估算、房屋模型建置等應用。
(資料來源:徐偉城，LIDAR 與環境調查／監測／災害防救應用)

利用光達技術執行步驟包括：

1.任務規劃

2.瞭解測區地形、植被

3.決定航帶重覆區比率、飛航速度、航線規劃

資料處理部分：點雲解算 Terra Match

1.消除錯誤點

2.資料分幅，例如依1/5000相片基本圖分類

3.回波分類

4.點雲分類編修

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