1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1研究背景

作为一种新兴的空间对地遥感观测手段，激光雷达（light detectionand ranging，lidar）是在传统雷达和光电辐射探测的基础上发展起来一种主动探测技术^[1]。它将激光技术与测绘技术集于一身，集成了全球定位系统、高精度扫描仪、三维激光测距仪和惯性导航系统，通过发射激光束测量雷达系统与地物目标之间的距离和位置等特征信息，进而获取高精度的地物三维空间信息。相对于微波雷达而言，激光雷达在测量精度、分辨率和抗干扰能力等方面具有一定的优势，所以成为获取地球空间信息的重要技术手段之一。目前，激光雷达测量技术的发展已日趋成熟，其精细的时间分辨率、优越的方向性和相干性、大的垂直跨度、高的探测精度和实时快速的数据获取、能力吸引了各国研究人员的关注，已经被广泛应、用于大气探测、环境监测、航天与国防等领域 ^[2]。

2004年，奥地利riegl公司研制生产了第1套商用型小光斑全波形机载激光雷达测量系统lms-q560。系统发射的激光脉冲在与地物目标作用之后，所形成的后向散射脉冲回波信号由测量系统以较高的采样率进行采样，并对脉冲信号强度进行数字量化和记录。全波形机载激光雷达系统的后向散射脉冲回波信号是发射激光脉冲与其光斑照射范围内所有地物目标相互作用后的回波信号能量及背景噪声的叠加。与传统的激光雷达相比，用户可以根据需要对回波波形进行分解以得到多个感兴趣的信息。系统一经问世，立刻引起了众多学者的关注，开启了对全波形激光雷达数据处理研究与应用的新时代。对于离散回波信号，传统激光雷达仅仅记录了有限次的离散回波信号（通常是第1次和最后一次）；而对于全波形机载激光雷达，系统发射端发出的激光束在与其光斑照射范围内的多个地物目标相互作用之后，系统接收端则以较高的采样频率对回波进行采样并数字化，从而得到与地物目标作用的先后顺序相同的回波信号。不同的地物目标得到的回波信号差距很大，当系统发射的激光脉冲遇到较高的地物面时回波信号变窄，遇到倾斜的地物面时回波信号波形展宽且波形强度也会有不同程度的变化 ^[1]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究目标

本研究的目标是，完成基于不同树种三维模型和dart模型的全波形激光雷达数据模拟并研究其响应机制：

(1) 利用speed tree建立不同三维结构参数的树种模型，导入dart模型中完成三维场景重建，模拟出全波形激光雷达数据。

3. 研究计划与安排

2019.02-2019.03：查阅相关文献资料，开展初步调研，完成研究设计和开题报告。

2019.03-2019.04：数据资料收集，三维场景建立和变量体系设计。

2019.04-2019.05：数据分析和研究，撰写论文。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 沈俊, 尚建华, 贺岩. 全波形机载激光雷达数据处理技术的研究进展[j]. 激光技术, 2018,42(3):295.

[2] 田晓敏, 刘东, 徐继伟, 等. 大气探测激光雷达技术综述[j]. 大气与环境光学学报, 2018,13(5):401-416.

[3] d l d, j g s, t t. error models and propagation indirectly georeferenced terrestrial laser scanner networks[j]. journal ofsurveying engineering, 2005,131(4):135-142.