徠卡SPL100單光子激光雷達

徠卡測量系統，實景測繪和測量科技的***，于2017年正式推出單光子激光雷達系統Leica SPL100和地形測量解決方案Leica RealTerrain，該方案將為航測領域的專業人員提供更加高效的激光獲取和處理手段，無論測區有多龐大，點密度要求有多高，白天還是黑夜，枝葉繁茂或是蕭條，都能為您提供全天候全地貌支持。

徠卡SPL100單光子激光雷達每秒鐘可獲取多達600萬次測量結果，將傳統機載激光雷達的效率大幅提升約10倍，那么它究竟有何“獨門絕技”，才能實現這一**性的創舉呢？

目前我們*常接觸到的機載激光雷達，例如徠卡ALS系列機載激光雷達，使用的都是線性接收器，即每束激光脈沖發射后，經過地物的一次或多次反射，且反射能量超過接收器閾值時，就會被當做一次“有效回波”記錄下來，而且回波強度信息和回波能量呈線性相關。

圖1 線性激光雷達測量方式示意圖
線性激光雷達所獲取的數據具備很高的空間和輻射精度。然而，這項技術在提高*大有效脈沖頻率時會遇到瓶頸，受制于激光回波必須要具備“較高能量”才能被接收器所探測到，所以目前*上等的線性激光雷達，如徠卡TerrainMapper，每秒鐘有效脈沖頻率約2.0MHz，大多數線性激光雷達都無法達到這一指標。通常線性激光雷達的有效脈沖頻率等于“激光器有效脈沖頻率x激光器個數”。
徠卡SPL100單光子激光雷達，和線性激光雷達*大的區別在于接收器，它搭載了非常靈敏的接收器，甚至可以對單個光子進行探測，這項技術*早被應用于航天衛星對地距離觀測上，它允許使用更小功率的激光發射器以及對更弱的激光脈沖進行測量。因此，SPL100將單個激光器的脈沖分為10x10個光束進行發射和接收，激光雷達的測距方式由“點”轉換為“面”，從而將有效脈沖頻率的計算方式更新為“激光器有效脈沖頻率x光束數量”，即60kHz x 100=6.0MHz。

圖2 單光子激光雷達測量方式示意圖
不僅如此，徠卡SPL100還對單光子接收器進行了一系列優化，從而實現了不管在白天日光散射干擾嚴重的情況下，或是密集植被區域多次反射條件下，都能獲取到正確的地物/地面信息及強度信息，將單光子激光雷達的應用范圍大大拓展。