LiDAR、LAS、LAS Dataset与点云

LiDAR

　　Light Detection And Ranging，激光探测及测距，是一种光学遥感技术，使用激光对地球表面的密集采样，产生高精度X、Y、Z测量值。

激光雷达系统的主要硬件组成部分包括一组车辆（飞机、直升机、车辆以及三脚架）、激光扫描系统、GPS（全球定位系统）和 INS（惯性导航系统）。INS 系统测量激光雷达系统的滚动角、俯仰角与前进方向。

　激光雷达是一个主动光学传感器，它在沿着特定的测量路径移动时向一个目标发射激光束。

　　激光雷达传感器中的接收器会对从目标反射回来的激光进行检测和分析。

　　这些接收器会记录激光脉冲从离开系统到返回系统的精确时间，以此计算传感器与目标之间的范围距离。

　　这些距离测量值会与位置信息（GPS 和 INS）一起转换为对象空间中反射目标实际三维点的测量值。

　　完成激光雷达数据采集测量之后，将通过分析激光的时间范围、激光的扫描角度、GPS位置和 INS 信息将点数据后处理成高度精确的地理配准 x,y,z 坐标。

采集到的激光雷达点的附加信息与 x、y 和 z 位置值存储在一起。为每个记录的激光脉冲保留以下激光雷达点属性：强度、回波编号、回波数、点分类值、在飞行航线边缘的点、RGB（红、绿和蓝）值、GPS 时间、扫描角度和扫描方向。

　　LiDAR的点云数据一般格式为LAS

LAS

　　测量与遥感（ ASPRS）协会下属的LIDAR委员会制定的标准LIDAR数据格式

　　每个 LAS 文件都在页眉块中包含激光雷达测量的元数据，然后是所记录的每个激光雷达脉冲的所有记录。

　　每个 LAS 文件的页眉部分都保留有激光雷达测量本身的属性信息：数据范围、飞行日期、飞行时间、点记录数、返回的点数、使用的所有数据偏移以及使用的所有比例因子

　　为 LAS 文件的每个激光雷达脉冲保留以下激光雷达点属性：x,y,z位置信息、GPS 时间戳、强度、回波编号、回波数目、点分类值、扫描角度、附加 RGB 值、扫描方向、飞行航线的边缘、用户数据、点源 ID 和波形信息。

　　该格式是目前最常用的LIDAR数据存储格式，可以比较好地解决多属性离散激光点云数据的存储问题

　　具有结构严谨、便于扩展等优点

　　LAS格式是一种二进制文件格式，按每条扫描线排列方式存放数据,包括激光点的三维坐标、多次回波信息、强度信息、扫描角度、分类信息、飞行航带信息、飞行姿态信息、项目信息、GPS信息、数据点颜色信息等

　　LAS文件里包含3个部分：

　　　　公用文件头块(PUBLICHEADERBLOCK)

　　　　变量长度记(VARIABLELENGTHRECORDS)

　　　　点数据记录(POINTDATARECORD)

LAS Dataset

　　存储对磁盘上一个或多个 LAS 文件以及其他表面要素的引用。

　　LAS dataset允许以原生格式方便快捷地检查 LAS 文件，并在 LAS 文件中提供了激光雷达数据的详细统计数据和区域 coverage。

　　LAS dataset还可存储包含表面约束的要素类的引用。表面约束为隔断线、水域多边形、区域边界或 LAS 数据集中强化的任何其他类型的表面要素。

　　LAS 文件采用行业标准二进制格式，用于存储机载激光雷达数据。

　　LAS 文件包含激光雷达点云数据。

　　一般一个项目的LiDAR数据是涉及多个LAS文件的，使用LAS Dataset来统一管理多个相关的LAS文件会更加方便

点云

　　点云(Point Cloud)——在获取物体表面每个采样点的空间坐标后，得到的是一个点的集合，即空间中的一组数据点

　　根据激光测量原理得到的点云，包括三维坐标（XYZ）和激光反射强度（Intensity）。

　　根据摄影测量原理得到的点云，包括三维坐标（XYZ）和颜色信息（RGB）。

　　结合激光测量和摄影测量原理得到点云，包括三维坐标（XYZ）、激光反射强度（Intensity）和颜色信息（RGB）。

　　点云的属性包括：空间分辨率，点位精度，表面法向量等

　　采集的点云数据都具有海量性

　　每个扫描仪制造商和每个点云数据处理软件制造商都有他们各自特定的二进制文件

　　点云存储格式有很多：*.pts; *.asc ; *.dat; *.stl ; *.imw；*.xyz；*.las

巴特西