徠卡SPL100單光子激光雷達(dá)

徠卡測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)景測(cè)繪和測(cè)量科技的***，于2017年正式推出單光子激光雷達(dá)系統(tǒng)Leica SPL100和地形測(cè)量解決方案Leica RealTerrain，該方案將為航測(cè)領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)人員提供更加高效的激光獲取和處理手段，無(wú)論測(cè)區(qū)有多龐大，點(diǎn)密度要求有多高，白天還是黑夜，枝葉繁茂或是蕭條，都能為您提供全天候全地貌支持。

徠卡SPL100單光子激光雷達(dá)每秒鐘可獲取多達(dá)600萬(wàn)次測(cè)量結(jié)果，將傳統(tǒng)機(jī)載激光雷達(dá)的效率大幅提升約10倍，那么它究竟有何“獨(dú)門(mén)絕技”，才能實(shí)現(xiàn)這一**性的創(chuàng)舉呢？

目前我們*常接觸到的機(jī)載激光雷達(dá)，例如徠卡ALS系列機(jī)載激光雷達(dá)，使用的都是線(xiàn)性接收器，即每束激光脈沖發(fā)射后，經(jīng)過(guò)地物的一次或多次反射，且反射能量超過(guò)接收器閾值時(shí)，就會(huì)被當(dāng)做一次“有效回波”記錄下來(lái)，而且回波強(qiáng)度信息和回波能量呈線(xiàn)性相關(guān)。

圖1 線(xiàn)性激光雷達(dá)測(cè)量方式示意圖
線(xiàn)性激光雷達(dá)所獲取的數(shù)據(jù)具備很高的空間和輻射精度。然而，這項(xiàng)技術(shù)在提高*大有效脈沖頻率時(shí)會(huì)遇到瓶頸，受制于激光回波必須要具備“較高能量”才能被接收器所探測(cè)到，所以目前*上等的線(xiàn)性激光雷達(dá)，如徠卡TerrainMapper，每秒鐘有效脈沖頻率約2.0MHz，大多數(shù)線(xiàn)性激光雷達(dá)都無(wú)法達(dá)到這一指標(biāo)。通常線(xiàn)性激光雷達(dá)的有效脈沖頻率等于“激光器有效脈沖頻率x激光器個(gè)數(shù)”。
徠卡SPL100單光子激光雷達(dá)，和線(xiàn)性激光雷達(dá)*大的區(qū)別在于接收器，它搭載了非常靈敏的接收器，甚至可以對(duì)單個(gè)光子進(jìn)行探測(cè)，這項(xiàng)技術(shù)*早被應(yīng)用于航天衛(wèi)星對(duì)地距離觀(guān)測(cè)上，它允許使用更小功率的激光發(fā)射器以及對(duì)更弱的激光脈沖進(jìn)行測(cè)量。因此，SPL100將單個(gè)激光器的脈沖分為10x10個(gè)光束進(jìn)行發(fā)射和接收，激光雷達(dá)的測(cè)距方式由“點(diǎn)”轉(zhuǎn)換為“面”，從而將有效脈沖頻率的計(jì)算方式更新為“激光器有效脈沖頻率x光束數(shù)量”，即60kHz x 100=6.0MHz。

圖2 單光子激光雷達(dá)測(cè)量方式示意圖
不僅如此，徠卡SPL100還對(duì)單光子接收器進(jìn)行了一系列優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)了不管在白天日光散射干擾嚴(yán)重的情況下，或是密集植被區(qū)域多次反射條件下，都能獲取到正確的地物/地面信息及強(qiáng)度信息，將單光子激光雷達(dá)的應(yīng)用范圍大大拓展。