本书基于作者多年从事有关项目的研究成果、累积的教学知识和工程实践，吸收国际和国内最新的机载激光雷达硬件设备、数据处理与应用技术进展总结而成。它系统地论述了激光雷达的相关基础、机载激光雷达系统与成像技术、数据获取原理、数据类型与特点等内容，重点介绍了机载激光雷达数据处理的基本原理、流程、方法和误差传递规律，以及在实际应用中参数的含义和特点，是作者在相关方面耕耘的结晶。

本书共分6章：第1章简要介绍了激光的物理基础知识，激光技术在测绘领域的应用，激光器的产生、种类及发展等内容；第2章讲解了机载激光雷达的基本知识，包括激光成像技术，针对测绘的机载激光雷达系统的相关技术、原理、扫描方式、构想方程及主要参数，全面地介绍了常用的商业机载激光雷达系统；第3章对机载激光雷达系统采集的数据组成进行了详细论述，包括数据的种类、数据的格式、各种数据的特点及主要处理方法；第4章深入讨论了三维点云数据处理的基本原理和方法以及主要产品的生产流程和常用算法，包括激光脚点的三维坐标计算、滤波方法、建筑物的提取、地物目标分类等；第5章分析了机载激光雷达数据的误差来源，深入阐述了各种误差的原理、校正方法；第6章针对目前生产部门所关心的效率和成本问题，将机载激光雷达技术与同类技术进行了全面的比较。

本书适于遥感科学与技术，测绘工程等专业的本科生和研究生，也可供有关工程技术人员参考。

第1章 激光物理基础/1

 1.1 激光与激光技术/1

1.1.1 激光/1

1.1.2 激光技术/3

1.1.3 激光在测绘领域的应用/6

 1.2 激光原理/8

1.2.1 物质与光相互作用的规律/8

1.2.2 激光/9

1.2.3 激光的产生/11

 1.3 激光器/13

1.3.1 激光器的诞生/13

1.3.2 激光器的分类/15

1.3.3 激光器的发展/18

第2章 机载激光雷达/20

 2.1 激光成像技术/20

2.1.1 激光雷达的产生及特点/20

2.1.2 激光雷达的分类/21

2.1.3 激光成像雷达/23

2.1.4 激光成像雷达硬件技术简介/25

 2.2 机载激光雷达系统及相关技术/37

2.2.1 机载激光雷达系统/37

2.2.2 激光测距技术/38

2.2.3 全球定位系统/50

2.2.4 惯性导航技术/53

2.2.5 IMU与DGPS组合定位技术/54

 2.3 机载激光雷达系统/56

2.3.1 系统原理/56

2.3.2 系统组成/57

2.3.3 扫描方式与构像方程/62

2.3.4 系统的主要参数/75

2.3.5 常用的商业机载激光雷达系统/87

第3章 激光雷达数据简介/101

 3.1 数据组成及数据格式/101

3.1.1 数据组成/101

3.1.2 数据格式/101

 3.2 强度信息数据的特点及处理/114

3.2.1 一种针对城区激光雷达强度图像的去噪算法/118

3.2.2 一种自适应的城区激光雷达绿波段信息空间去噪算法/123

3.2.3 一种基于平坦度的非城区激光雷达强度图像去噪算法/128

 3.3 波形数据及其处理/133

3.3.1 多次回波数据的处理/134

3.3.2 波形数据的处理/136

 3.4 数码影像数据及其处理/141

 3.5 激光雷达点云数据及其特点/144

第4章 机载激光雷达数据处理/146

 4.1 基本流程/146

 4.2 滤波处理/150

4.2.1 Lidar数据中的对象/151

4.2.2 Lidar数据滤波的难点/153

4.2.3 滤波算法的错误分类/156

4.2.4 滤波算法的一些关键因子/156

4.2.5 迭代最小二乘线性内插滤波算法/160

4.2.6 数学形态学滤波方法/165

4.2.7 变化窗口算法/168

4.2.8 基于不规则三角网的滤波算法/169

4.2.9 基于分割方法的滤波算法/173

4.2.10 融合强度信息的Lidar滤波算法/191

4.2.11 滤波算法的发展/201

 4.3 建筑物分割及模型生成/201

4.3.1 基于Lidar数据的建筑物分割/204

4.3.2 基于Lidar数据的建筑物重建/207

4.3.3 主要的基于Lidar数据的建筑物提取方法/209

4.3.4 城市变化检测/213

 4.4 对Lidar数据中其他类别的提取/217

4.4.1 植被的分割处理/217

4.4.2 线状地物的提取/219

第5章 机载激光雷达的误差及其校正/221

 5.1 量测误差/221

5.1.1 量测误差整体分析/221

5.1.2 激光测距值/225

5.1.3 GPS定位误差/229

5.1.4 IMU姿态误差/229

5.1.5 扫描角误差/230

 5.2 硬件安置误差/230

5.2.1 偏心距误差/230

5.2.2 照准误差/230

5.2.3 角度步进误差/232

5.2.4 扭矩误差/232

 5.3 数据处理误差/233

5.3.1 时间同步误差/233

5.3.2 内插误差/233

5.3.3 坐标转换误差/234

 5.4 误差的消除/234

5.4.1 翻滚误差的检校/234

5.4.2 俯仰误差的检校/235

5.4.3 航偏误差的检校/236

第6章 机载激光雷达技术与同类技术的比较/237

 6.1 机载激光雷达技术与航空摄影测量技术的比较/237

 6.2 机载激光雷达技术与机载INSAR技术的比较/241

参考文献/243

后记/251