1、最小飞行高度
最小飞行高度取决于飞行平台的类型、探测地区的地形以及对人眼的安全距离。
2、激光脚点光斑的特性及影响
(1)激光脚点光斑大小
瞬时激光脚点投射在地面上为一个椭圆形的光斑,其航向直径(航线方向,短轴)与旁向直径(扫描方向,长轴)是不等的,它们与以下因素有关:平台的飞行高度H;激光波束发散角r;地形坡度a;接收瞬时视场角。
1)当遥感平台处于水平状态、激光束垂直照射在水平地面上时,激光脚点光斑的旁向直径为:
通常探测器孔径D比较小,只有10-15cm,可以略去,故:
2)当遥感平台处于水平状态、激光束倾斜照射在水平地面时,激光脚点光斑的旁向直径为:
3)当遥感平台处于水平状态、激光束倾斜照射在倾斜地面(坡度为a)上时,激光脚点光斑的旁向直径为:
4)激光脚点光斑的航向直径始终为:
(2)回波的多值性
由于激光脚点在地面上形成光斑,具有一定的面积。在此区域内也许存在不同的地物类型或者地面有起伏,这些都会造成同一束激光脉冲可能有多个回波信号,而这些信号可能先后到达接收器。目前成熟的商业激光雷达系统都能够记录下这些回波的信息。可以利用这种特性获取树木的高度、树冠面积等参数。
3、扫描带宽
扫描带宽(SW)是指系统扫描时形成的带状扫描区域的宽度。一般来说,激光束扫描角(机载激光雷达视场角)是一个已知量,在确定飞行高度的情况下,可以计算出扫描带宽。
4、每条扫面点上的激光脚点数
在扫描视场角的范围内,一扫描行内扫描点的数量关系到扫描量测点的密度,根据脉冲发射频率F和扫描频率f,可以计算出每一扫描行的点数:
N=F/f
式中,N为每条扫描点上的激光脚点数;F为每秒发射的激光脉冲数目;f为扫描频率。
5、激光脚点间距
激光脚点间距(PointSpacing)是和扫描点的密度直接相关的参数。
(1)航向激光脚点间距
沿飞行方向(航向)的扫描点之间的距离,可以用航向每秒飞行的距离与飞行方向每秒采集的点数的比值来计算。
d=vt/ft=v/f
式中,v为飞行速度;f为扫描频率。
(2)旁向激光脚点间距
计算扫描方向(旁向)的点距时将考虑一些不同的情况。首先假定地面沿扫描方向的点间距离都相等,那么点间距为带宽与一条扫描线的点数的比值:
D=SW/N
6、必须的航线数
对于需要进行激光量测的区域,在执行量测任务之前,应对飞行航带数进行估计,若其测区宽度为Wkm,航带之间扫描重叠的为q,所需航带数n为:
7、实际量测面积
在估算出航带数的基础上,可以对机载激光雷达量测的实际覆盖区域面积进行计算。由于有重叠度,所以实际的量测宽度w1要大于测区的量测宽度w:
w1=SW[(n-1)(1-q)+1]
8、激光脚点密度
在计算出实际量测面积之后,激光脚点密度u就很好计算了:
式中,F为脉冲频率,L为测区长度,v为飞行速度,n为航线数,A1为实际测量面积。
9、发射及接收激光束间隔内的飞行距离
在激光器发射脉冲到接收地面发射的脉冲有一个时间间隔,在此间隔内一个平台移动了一段距离,一般而言,在以飞机为飞行平台时,这段距离很短。
S=2vH/c
式中,v为遥感平台的飞行速度,H为飞行高度,c为光速。
10、数据采集的数据量
在Lidar标准格式的数据文件(LAS)中,若不考虑头文件,仅每个激光脚点就需要27字节。以每平方米1个点的密度计算,1平方公里就需要个点,要27GB的存储量。