徕卡SPL100单光子激光雷达

徕卡SPL100单光子激光雷达

徕卡测量系统，实景测绘和测量科技的***，于2017年正式推出单光子激光雷达系统Leica SPL100和地形测量解决方案Leica RealTerrain，该方案将为航测领域的专业人员提供更加高效的激光获取和处理手段，无论测区有多庞大，点密度要求有多高，白天还是黑夜，枝叶繁茂或是萧条，都能为您提供全天候全地貌支持。

徕卡SPL100单光子激光雷达每秒钟可获取多达600万次测量结果，将传统机载激光雷达的效率大幅提升约10倍，那么它究竟有何“独门绝技”，才能实现这一**性的创举呢？

目前我们*常接触到的机载激光雷达，例如徕卡ALS系列机载激光雷达，使用的都是线性接收器，即每束激光脉冲发射后，经过地物的一次或多次反射，且反射能量超过接收器阈值时，就会被当做一次“有效回波”记录下来，而且回波强度信息和回波能量呈线性相关。

图1 线性激光雷达测量方式示意图
线性激光雷达所获取的数据具备很高的空间和辐射精度。然而，这项技术在提高*大有效脉冲频率时会遇到瓶颈，受制于激光回波必须要具备“较高能量”才能被接收器所探测到，所以目前*上等的线性激光雷达，如徕卡TerrainMapper，每秒钟有效脉冲频率约2.0MHz，大多数线性激光雷达都无法达到这一指标。通常线性激光雷达的有效脉冲频率等于“激光器有效脉冲频率x激光器个数”。
徕卡SPL100单光子激光雷达，和线性激光雷达*大的区别在于接收器，它搭载了非常灵敏的接收器，甚至可以对单个光子进行探测，这项技术*早被应用于航天卫星对地距离观测上，它允许使用更小功率的激光发射器以及对更弱的激光脉冲进行测量。因此，SPL100将单个激光器的脉冲分为10x10个光束进行发射和接收，激光雷达的测距方式由“点”转换为“面”，从而将有效脉冲频率的计算方式更新为“激光器有效脉冲频率x光束数量”，即60kHz x 100=6.0MHz。

图2 单光子激光雷达测量方式示意图
不仅如此，徕卡SPL100还对单光子接收器进行了一系列优化，从而实现了不管在白天日光散射干扰严重的情况下，或是密集植被区域多次反射条件下，都能获取到正确的地物/地面信息及强度信息，将单光子激光雷达的应用范围大大拓展。