激光雷達(dá)是用脈沖激光照射目標(biāo)，用傳感器測(cè)量反射脈沖的返回時(shí)間來(lái)測(cè)量目標(biāo)距離的測(cè)量方法。激光返回時(shí)間和波長(zhǎng)之間的差異可用于制作目標(biāo)的數(shù)字三維表示。激光雷達(dá)，現(xiàn)在通常被稱為光學(xué)探測(cè)(或光學(xué)成像、探測(cè)和測(cè)距)，最初是光和雷達(dá)的混合物。激光雷達(dá)有時(shí)也被稱為三維激光掃描，是三維掃描和激光掃描的特殊結(jié)合。它有陸地、空中和移動(dòng)應(yīng)用。 激光雷達(dá)通常用于制作高分辨率地圖，這些地圖用于大地測(cè)量學(xué)、地理信息學(xué)、考古學(xué)、地理學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地貌學(xué)、地震學(xué)、林業(yè)、大氣物理學(xué)、激光制導(dǎo)、機(jī)載激光條帶測(cè)繪(ALSM)和激光測(cè)高。這項(xiàng)技術(shù)用于一些自動(dòng)駕駛汽車的控制和導(dǎo)航。 歷史和詞源 激光雷達(dá)起源于20世紀(jì)60年代初。在激光發(fā)明后不久，它將激光聚焦成像與通過使用適當(dāng)?shù)膫鞲衅骱蛿?shù)據(jù)采集電子設(shè)備來(lái)測(cè)量信號(hào)返回時(shí)間和計(jì)算距離的能力相結(jié)合。它的第一個(gè)應(yīng)用是氣象學(xué)，國(guó)家大氣研究中心用它來(lái)測(cè)量云。1971年，當(dāng)宇航員使用激光高度計(jì)繪制月球表面時(shí)，公眾意識(shí)到激光雷達(dá)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。 雖然現(xiàn)在大多數(shù)資料來(lái)源認(rèn)為“激光雷達(dá)”是一個(gè)首字母縮略詞，但該術(shù)語(yǔ)起源于“光”和“雷達(dá)”的組合。1963年，第一次公開提到激光雷達(dá)清楚地表明了這一點(diǎn):“最終，激光可能對(duì)來(lái)自遙遠(yuǎn)物體的特定波長(zhǎng)提供極其靈敏的探測(cè)。同時(shí)，月球正在被光雷達(dá)研究……”《牛津英語(yǔ)詞典》支持這個(gè)詞源。 首字母縮略詞(“激光雷達(dá)”或“LIDAR”)的解釋始于1970年?；谶@一假設(shè)，由于基本術(shù)語(yǔ)“雷達(dá)”最初是“無(wú)線電探測(cè)和測(cè)距”的縮寫，“激光雷達(dá)”必須代表“激光雷達(dá)”或用于“激光成像、探測(cè)和測(cè)距”。雖然“雷達(dá)”在英語(yǔ)中不再被視為首字母縮略詞，并且“激光雷達(dá)”一詞在印刷文本中通常被大寫，但自20世紀(jì)80年代以來(lái)，“激光雷達(dá)”一詞在一些出版物中被大寫為“激光雷達(dá)”或“激光雷達(dá)”。目前對(duì)大寫字母沒有共識(shí)，反映出“l(fā)idar”是否是首字母縮略詞的不確定性，如果是首字母縮略詞，是否應(yīng)該以小寫字母出現(xiàn)，如“radar”。各種出版物將激光雷達(dá)稱為“激光雷達(dá)”、“激光雷達(dá)”、“激光雷達(dá)”或“激光雷達(dá)”。美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局有時(shí)在同一份文件中使用“LIDAR”和“LIDAR”；盡管路透社和其他新聞來(lái)源可能會(huì)使用“激光雷達(dá)”，但《紐約時(shí)報(bào)》在員工撰寫的文章中主要使用“激光雷達(dá)”。 總結(jié) 激光雷達(dá)使用紫外線、可見光或近紅外光對(duì)物體成像。它可以成像各種各樣的材料，包括非金屬物體、巖石、雨水、化合物、氣溶膠、云甚至單個(gè)分子。窄激光束可以以極高的分辨率繪制物體的物理特性；例如，攜帶激光雷達(dá)的飛機(jī)可以以30厘米(12英寸)或更高的分辨率繪制地形。 激光雷達(dá)的基本概念是由EH Synge于1930年提出的。他設(shè)想使用強(qiáng)大的探照燈探測(cè)大氣。事實(shí)上，激光雷達(dá)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于大氣研究和氣象學(xué)。高空測(cè)繪可以通過在飛機(jī)和衛(wèi)星上安裝激光雷達(dá)儀器來(lái)進(jìn)行——最近的一個(gè)例子是美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局對(duì)先進(jìn)的機(jī)載激光雷達(dá)的實(shí)驗(yàn)研究。NASA已經(jīng)確定激光雷達(dá)是未來(lái)機(jī)器人和載人登月飛行器自主、精確、安全著陸的關(guān)鍵技術(shù)。 波長(zhǎng)根據(jù)目標(biāo)而變化:紫外線從大約10微米到大約250納米。通常，光是通過反向散射反射的，而不是通過鏡子的純反射。不同類型的散射用于不同的激光雷達(dá)應(yīng)用:瑞利散射、米氏散射、拉曼散射和熒光反應(yīng)是最常見的。適當(dāng)?shù)牟ㄩL(zhǎng)組合可以通過識(shí)別返回信號(hào)強(qiáng)度中與波長(zhǎng)相關(guān)的變化來(lái)遠(yuǎn)程繪制大氣成分圖。
