激光雷達與攝影測量點云的區別

在 Global Mapper 軟件中，激光雷達（LiDAR）點云與通過無人機攝影測量生成的點云，在外觀和功能上看似相似，但二者存在顯著差異。它們均可進行分類、提取特征，并且與該軟件引以為傲的龐大激光雷達工具集具備同等兼容性。若不查看屬性，很難區分二者 —— 其差異根源在于生成方式的不同。激光雷達能更精準地穿透植被，但自身缺乏顏色信息，且數據采集成本高于攝影測量。了解這兩種數據類型的優勢與局限，有助于你在 Global Mapper 中充分發揮數據的最大潛力。

無人機攝影測量可生成精準且經濟的高分辨率點云，但與激光雷達相比仍有局限。

什么是激光雷達點云？

激光雷達（LiDAR，全稱為 “光探測與測距”）傳統上是用于地形測量的更精準數據采集方法。與攝影測量不同，激光雷達通常能穿透植被，觀測到下方地面，從而生成更詳細的地形與地表圖像。激光雷達傳感器的工作原理是向地表發射光束，再接收反射光束，通過測量光束往返的時間來計算距離。有時光束會發生 “分裂”：部分光束觸達某一地表后反射回傳感器，其余部分則繼續傳播至下一地表。這一現象會使同一束光產生多次反射信號，反射次數會作為屬性保存，供后續分析使用。

樹木頂部的反射信號為 “首次反射”（藍色），其他反射信號則相互交織。無論反射次數多少，從地面反射的光信號均屬于 “末次反射”。

這一特性使激光雷達數據成為在植被茂密區域，或對小型、低可見度物體 / 結構建模時，生成數字地形模型（DTM）的理想選擇。下圖是經過分類的激光雷達數據側剖面圖，即便在茂密林區，棕色的地面點也能清晰呈現在綠色的樹木點下方。

激光雷達可穿透植被及其他可穿透結構，探測到下方地面。

什么是攝影測量點云？

激光雷達是對地形的 “直接測量”，而攝影測量屬于 “間接測量”—— 它通過對重疊航空影像進行三角測量，來獲取位置與高程數據（XYZ）。關鍵在于，攝影測量只能對影像中 “可見的區域” 進行測繪。以林區為例：在植被茂密、樹冠遮擋相機視線，導致地面無法被觀測的區域，無法生成地面點云。這是攝影測量最顯著的局限。如需了解 Global Mapper 中的 “像素轉點”（Pixels to Points）功能如何利用攝影測量數據從航空影像生成點云，可查看相關教程。

將攝影測量點云（按影像顏色著色）與激光雷達點云（按反射次數著色）進行對比可見：激光雷達可穿透植被，測繪出林地地面；而攝影測量只能測繪出樹冠頂部。

無人機攝影測量的優勢

在對比激光雷達與攝影測量時，后者在數據采集便捷性上更具優勢。盡管便攜式激光雷達設備已不斷發展，但無人機影像采集仍更經濟實惠，因此成為非常受歡迎的數據采集方式。這種高可及性讓用戶能更頻繁地對區域進行測量，獲取時效性更強的數據。在 Global Mapper 中，用戶可利用這一優勢測量地形隨時間的變化（如侵蝕、生境破碎化等）。通過 “點云對比”（Compare Point Clouds）工具，可測量不同點云間的差異或檢測變化 —— 該功能雖也適用于激光雷達點云，但攝影測量點云的采集頻率更容易提高。

另一優勢在于：無人機攝影測量點云源自影像，因此會自動包含被測地表的顏色信息（RGB 值）。帶顏色的點云更易于視覺判讀和分類，生成的成果也更具視覺吸引力。激光雷達點云的顏色可通過圖像手動添加，但這些顏色未必能反映激光雷達數據采集時地表的真實顏色。

未來，技術進步或將使無人機搭載式、支持顏色信息的激光雷達傳感器更經濟、更易獲取，但就目前而言，攝影測量仍在這一數據領域發揮著重要的補充作用。

文章部分內容來源Global Mapper官網

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