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。
　　《机载激光雷达基础原理与应用》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。

　　2.激光在加工领域的应用
　　以激光良好的单色性和相干性为基础，激光全息技术可以用做无损探伤，即不用损坏零件便可检测出零件内部的缺陷。利用激光亮度高和方向性好的特点可以进行精密的机械加工，如可以在零件上打一般钻头不能打的异形孔和尺寸达微米级的小孔。利用激光进行切割具有速度快、切面光洁及不发生形变的特点，激光焊接可焊一般焊接法不能焊的难熔金属。还可以利用激光亮度高、能量集中、可通过理论计算进行控制的特点对金属工件表面进行改性处理。
　　3.激光信息处理
　　引入激光全息技术后，能大幅度提高信息处理能力。普通照相只记录了物体表面的光强分布，没有记录从物体各部分到观察者的远近和角度，即没记录下物体发出光线的相位分布，这样的像没有立体感。全息照相是用相干光照射物体，从物体反射或漫射的光不是经透镜成像而是直接照射到全息底片上，用干涉图样把那些光的光强分布和相位记录下来。底片上并没有被拍物体的形象，在显微镜下看到的是一幅长短不一、间距不等、走向不同的复杂干涉条纹，称为全息图。要想看到物体形象，再用相干光按一定方式照射全息图，便可在一定方向看到物体的像，称为再现。因为再现的是从物体反射或漫射的光束本身，所以像是立体的。
　　因为激光的相干性很好，用聚光系统可以把激光聚焦成比针头还细小的光束，所以它在介质上写入信息所占空间尺寸可以非常小（小于1m），因而信息存储密度很大。

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