激光雷達與高光譜遙感對地立體探測研究
傳統的對地探測（常規航攝系統和衛星遙 感，包括一般高光譜成像和微波）的局限和缺 陷是難以有效地對大氣和水下進行精確定量探 測、直接測距和定位.傳統的對地探測已經越來 越難以滿足當前和今后社會經濟和科學技術發 展對大氣、地面（水面）和水下，水底的高精度、 深層次空間數據日益增長的巨大需求。
1激光雷達探測系統的研究現狀與發展趨勢
目前，國外的機載激光雷達探測系統已具備對地綜合探測能力，有些系統已成功地進行了火星、月球和地球形狀的探測。美國、加拿大、 澳大利亞、瑞典等國為淺海地形測量發展的低空機載系統，是通過用機載激光測距設備、定位系統（GPS）,陀螺穩定平臺等直接進行距與定位而最終得到淺海地形的。比較典型的是美軍現在使用的一種特色的激光雷達水下地形測量系統（SHOALS），它是釆用激光雷達技術遠距離測量淺海深度、測繪海岸帶的地形和監測海岸侵蝕的。目前國外70%的對地（淺 海、水下）地形探測都由機載激光雷達完成，其效率高于傳統探測方法100倍以上。最近，挪威水文地理機載公司研發的水下測量和陸地地形測量鷹眼II機載激光雷達系統可以同時進行陸 域及海域地形測量鷹眼II內裝有與激光頭共軸的高分辨率相機，它能在一次飛行任務中同時完成海洋深測和地形高程測量，具有無縫連接的特點。
在星載激光雷達方面，人們已開展了基于星載激光雷達進行遙感圖像的幾何定位、測距 、氣溶膠反演以及云層高度探測等研究。
在國內，華中科技大學研制了機載激光雷達并完成了南海潔凈海水水下目標探測實驗 ；上海光機所研制了機載激光雷達（海測型）并完成了南海潔凈海水、水下地形探測實驗；遙感所和上海技術物理研究所合作利用上海技術物理研究所研制的機載激光雷達系統（陸測型）和激光高度計成功地進行了高精度的城市地形測量和月球表面地形測量，國內 一些單位近期利用機載高光譜圖像和激光雷達（陸測型）高精度對地探測系統分別在廣西以及西藏布達拉宮地區實施了高精度的對地探測，中國林業科學研究院利用該設備在山東地區進行了林業探測實驗。
2激光雷達和高光譜對地立體探測的原理及其特點
空、天基激光雷達和高光譜對地探測系統本身可獲取點對點的高光譜影像數據和激光雷達數據，方便了后續的影像匹配和信息融合。目 前，國外已有的機載激光雷達成像系統對每個激光點都能提供姿態、距離、反射率、影像數值 等六維信息。這說明立體探測系統在硬件實現上是可行的。
立體探測系統充分利用激光雷達對大氣、 水體的穿透能力和高精度測距和空間定位的優勢，通過消除非均勻大氣、水體和地面、水底地形的影響，建立大氣/水體程輻射、大氣/水體光學厚度遙感數字圖像和水面、水底正射影像。通過三維數字重建，便可獲得地面、水面和水底 的數字地形圖、數字地面模型和數字立體影像。研究探測目標的波譜特性和空間形態，建立相應的遙感反演和模式識別模型，對完成空、天基激光雷達對地成像立體探測的原理方法研究是有幫助的。
高光譜的波譜分辨率和空間分辨率高，探測的波譜范圍廣，但不具備精確測距、定位功能；激光雷達能量集中，單色性好，可實現全天候精確測距和定位。因此，激光雷達和高光譜的結 是主動和被動遙感優勢的互補。
利用機載激光雷達和高光譜圖像中每個像素的高精度高程數據（由激光雷達提供）可構建高精度的數字地形圖和數字地面模型。此外，利 用地基激光雷達系統的高精度大氣探測和激光雷達“雙頻”技術，并結合每個像素的激光雷達強度數據，還可進行大氣、海洋、湖泊和河流的水深、水下地形、水體泥沙含量和水體參數（包括海洋次表面溫度、密度、綠色和黃色物質濃度） 等探測。
對地目標探測的主要遙感依據是特定環境中目標的波譜特性和幾何形狀。其中目標的波譜特性是決定目標性質的最本質的遙感物理基礎，而目標的幾何形狀則是目標的時間、空間分 布和表達。目標探測主要有：基于目標波譜特性和目標幾何形狀以及二者相結合的三種基本模 式。激光雷達和高光譜相結合的對地立體探測為實現上述三種遙感探測模式提供了可能。
3結語
當前，受空、天基激光探測技術水平(主要是硬件)的限制，所獲得的對地立體探測數據及其處理信息有不盡完善之處，但這并不影響我們對空、天基激光雷達對地立體成像探測的科學、 技術、原理、方法的探索和準備。事實證明，現有的激光技術和高光譜技術已經能滿足我們以空、天基激光雷達為主進行對地立體探測原理和方法研究的基本條件。隨著激光雷達和高光譜技術的進步，包括空間技術和信息處理技術以及高密度能源的應用，隨著對激光與目標的相互作用及其高光譜響應機制認識的不斷深入， 相信一個以激光雷達為主體，與高光譜相結合的新型、高效、高精度、逐漸成熟的“空、天基對地立體探測系統”將會很快岀現在遙感領域中。
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