2025年測(cè)繪專業(yè)考研激光雷達(dá)技術(shù)專項(xiàng)訓(xùn)練（附答案）考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填在括號(hào)內(nèi)）1.激光雷達(dá)系統(tǒng)測(cè)量距離主要基于哪個(gè)物理原理？A.光的折射B.光的衍射C.光的反射時(shí)間D.光的干涉2.以下哪種激光雷達(dá)系統(tǒng)主要適用于大范圍、低密度的地形測(cè)繪？A.機(jī)載激光雷達(dá)（ALS）B.地面固定式激光雷達(dá)（TLS）C.移動(dòng)激光雷達(dá)（MLS）D.車載激光雷達(dá)（CVL）3.激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)中，通常不直接包含以下哪個(gè)信息？A.點(diǎn)的X坐標(biāo)B.點(diǎn)的Y坐標(biāo)C.點(diǎn)的Z坐標(biāo)D.點(diǎn)的RGB顏色信息（原始）4.在激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理中，下列哪項(xiàng)技術(shù)不屬于數(shù)據(jù)預(yù)處理范疇？A.點(diǎn)云去噪B.點(diǎn)云分類C.點(diǎn)云配準(zhǔn)D.點(diǎn)云濾波5.生成數(shù)字高程模型（DEM）的主要數(shù)據(jù)源是？A.光學(xué)影像B.攝影測(cè)量C.激光雷達(dá)點(diǎn)云D.全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）定位6.激光雷達(dá)系統(tǒng)性能中，決定其垂直分辨率的關(guān)鍵因素通常是？A.激光脈沖寬度B.掃描視場(chǎng)角（FOV）C.激光波長(zhǎng)D.接收器孔徑7.脈沖激光雷達(dá)測(cè)距的基本公式是？A.Distance=SpeedofLight×Time/2B.Distance=SpeedofLight×TimeC.Distance=Time/SpeedofLightD.Distance=2×SpeedofLight/Time8.以下哪項(xiàng)不是移動(dòng)激光雷達(dá)（MLS）系統(tǒng)的主要組成部分？A.激光雷達(dá)傳感器B.高精度GNSS接收機(jī)C.高精度慣性測(cè)量單元（IMU）D.航空攝影測(cè)量相機(jī)9.激光雷達(dá)點(diǎn)云的“點(diǎn)云密度”通常指？A.單位面積內(nèi)的點(diǎn)數(shù)B.單位體積內(nèi)的點(diǎn)數(shù)C.激光掃描的總點(diǎn)數(shù)D.激光脈沖發(fā)射次數(shù)10.TLS（地面固定式激光雷達(dá)）系統(tǒng)相較于ALS（機(jī)載激光雷達(dá)），其主要優(yōu)勢(shì)可能在于？A.更遠(yuǎn)的探測(cè)距離B.更高的點(diǎn)云密度C.更低的運(yùn)行成本D.更廣的覆蓋范圍二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.激光雷達(dá)利用______波段的激光進(jìn)行探測(cè)。2.激光雷達(dá)系統(tǒng)通常需要與______和______配合使用，以確定點(diǎn)云在三維空間中的精確位置。3.點(diǎn)云數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估的重要指標(biāo)包括點(diǎn)云密度、______和______。4.激光雷達(dá)點(diǎn)云濾波的目的是去除______和______。5.激光雷達(dá)掃描方式主要分為_(kāi)_____和______兩種。6.用于精確測(cè)定地表高程的激光雷達(dá)技術(shù)稱為_(kāi)_____。7.激光雷達(dá)技術(shù)在林業(yè)中可用于估算______。8.激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)中，每個(gè)點(diǎn)除了三維坐標(biāo)外，通常還包含______和______信息。9.主動(dòng)式遙感技術(shù)是指______。10.激光雷達(dá)系統(tǒng)的時(shí)間延遲測(cè)量精度直接決定了其______。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述激光雷達(dá)系統(tǒng)的基本工作原理。2.簡(jiǎn)述激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理的主要步驟及其目的。3.簡(jiǎn)述移動(dòng)激光雷達(dá)（MLS）系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集方面的主要優(yōu)勢(shì)。4.簡(jiǎn)述激光雷達(dá)技術(shù)在城市三維建模中的應(yīng)用。四、計(jì)算題（每題7分，共14分）1.某激光雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射的激光脈沖寬度為10納秒（ns），已知光在真空中的速度約為3×10^8米/秒。求該激光雷達(dá)系統(tǒng)的距離測(cè)量分辨率（即能夠分辨的最小距離間隔）。2.假設(shè)某區(qū)域采用機(jī)載激光雷達(dá)進(jìn)行測(cè)繪，測(cè)得地面某處某條測(cè)線的點(diǎn)云密度為每平方米20個(gè)點(diǎn)。該測(cè)線長(zhǎng)度為500米。請(qǐng)估算該測(cè)線上獲取的點(diǎn)云總點(diǎn)數(shù)。五、論述題（10分）結(jié)合激光雷達(dá)技術(shù)的特點(diǎn)，論述其在測(cè)繪領(lǐng)域相較于傳統(tǒng)光學(xué)測(cè)量方法（如全站儀測(cè)量）的主要優(yōu)勢(shì)，并舉例說(shuō)明其在至少兩個(gè)不同測(cè)繪應(yīng)用場(chǎng)景下的具體應(yīng)用。試卷答案一、選擇題1.C2.A3.D4.B5.C6.D7.A8.D9.A10.B解析思路1.激光雷達(dá)通過(guò)測(cè)量激光脈沖發(fā)射和接收之間的時(shí)間差來(lái)計(jì)算距離，基于光的傳播速度和反射時(shí)間原理。故選C。2.機(jī)載激光雷達(dá)（ALS）通常搭載于飛機(jī)，飛行高度較高，適合快速獲取大范圍區(qū)域的稀疏點(diǎn)云數(shù)據(jù)。地面固定式激光雷達(dá)（TLS）通常用于小范圍、高密度的區(qū)域測(cè)量。移動(dòng)激光雷達(dá)（MLS）常用于道路、管線等線性工程測(cè)量。車載激光雷達(dá)（CVL）用于移動(dòng)測(cè)繪。大范圍、低密度地形測(cè)繪最符合ALS的特點(diǎn)。故選A。3.激光雷達(dá)原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)通常包含三維坐標(biāo)（X,Y,Z）以及點(diǎn)對(duì)應(yīng)的返回強(qiáng)度（Intensity）和回波時(shí)間（ReturnTime），有時(shí)也包含掃描角信息。RGB顏色信息通常是后續(xù)通過(guò)可見(jiàn)光影像或其他方式關(guān)聯(lián)或計(jì)算得到的，并非原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)直接包含。故選D。4.點(diǎn)云分類是將點(diǎn)云按照屬性（如地面、植被、建筑物等）進(jìn)行區(qū)分，屬于點(diǎn)云后處理階段。點(diǎn)云去噪、濾波、配準(zhǔn)都屬于數(shù)據(jù)預(yù)處理范疇，目的是提高數(shù)據(jù)質(zhì)量和后續(xù)處理的準(zhǔn)確性。故選B。5.數(shù)字高程模型（DEM）是地表形態(tài)的數(shù)字表達(dá)，其直接的數(shù)據(jù)來(lái)源是能夠精確測(cè)量地面三維坐標(biāo)的數(shù)據(jù)，激光雷達(dá)點(diǎn)云能夠直接提供密集的地表三維點(diǎn)信息，是生成DEM的主要數(shù)據(jù)源。光學(xué)影像、攝影測(cè)量主要用于獲取地表的二維或三維影像信息，需經(jīng)過(guò)處理才能生成DEM。GNSS主要用于定位，但無(wú)法直接提供地面高程點(diǎn)。故選C。6.激光雷達(dá)的垂直分辨率決定了其在垂直方向上區(qū)分兩點(diǎn)的能力。接收器孔徑影響系統(tǒng)的集光能力和探測(cè)距離，但不是垂直分辨率的主要決定因素。掃描視場(chǎng)角影響覆蓋范圍。激光脈沖寬度影響測(cè)距精度，進(jìn)而影響水平分辨率。但通常系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)保證在垂直方向上能分辨由傳感器光束角度范圍和探測(cè)距離共同決定的最小高度差，接收器孔徑是影響光束角分辨率進(jìn)而影響垂直分辨率的關(guān)鍵硬件參數(shù)之一。故選D。7.激光雷達(dá)測(cè)距原理是測(cè)量激光脈沖往返目標(biāo)的時(shí)間（Time），乘以光在真空中的速度（SpeedofLight）再除以2（因?yàn)橥担?。公式為：Distance=(SpeedofLight×Time)/2。故選A。8.移動(dòng)激光雷達(dá)（MLS）系統(tǒng)需要精確的三維定位信息（來(lái)自GNSS和IMU）來(lái)將點(diǎn)云數(shù)據(jù)地理化。激光雷達(dá)傳感器、GNSS接收機(jī)和IMU是其核心組成部分。航測(cè)相機(jī)是航空攝影測(cè)量的設(shè)備，雖然也用于三維重建，但不是MLS系統(tǒng)的必需組成部分。故選D。9.點(diǎn)云密度通常定義為單位面積（如平方米）內(nèi)包含的點(diǎn)云點(diǎn)的數(shù)量，是衡量點(diǎn)云數(shù)據(jù)詳細(xì)程度的重要指標(biāo)。單位體積的點(diǎn)數(shù)稱為點(diǎn)云濃度?？傸c(diǎn)數(shù)是總體積的點(diǎn)數(shù)。故選A。10.TLS（地面固定式激光雷達(dá)）安裝位置固定，通常距離測(cè)區(qū)較近，可以放置在測(cè)區(qū)中心或關(guān)鍵位置，因此相對(duì)于需要飛行的ALS，TLS能夠更近距離地掃描目標(biāo)，從而更容易獲得更高密度的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。ALS受飛行高度限制，探測(cè)距離相對(duì)較遠(yuǎn)，點(diǎn)云密度通常低于TLS。運(yùn)行成本、探測(cè)距離、覆蓋范圍并非TLS相較于ALS的普遍優(yōu)勢(shì)。故選B。二、填空題1.微2.GNSS,IMU3.精度,完整性4.噪點(diǎn),異常點(diǎn)5.斜距掃描,距離掃描（或直接寫水平掃描和垂直掃描）6.測(cè)距激光雷達(dá)7.生物量8.強(qiáng)度,類別9.主動(dòng)發(fā)射電磁波進(jìn)行探測(cè)的遙感方式10.測(cè)距精度三、簡(jiǎn)答題1.激光雷達(dá)系統(tǒng)通過(guò)發(fā)射激光脈沖，測(cè)量脈沖到達(dá)目標(biāo)反射回接收器的時(shí)間，根據(jù)光速和往返時(shí)間計(jì)算目標(biāo)距離。同時(shí)，系統(tǒng)記錄發(fā)射時(shí)刻的精確時(shí)間戳，并結(jié)合GNSS接收機(jī)和IMU獲取的載體姿態(tài)和位置信息，確定每個(gè)反射點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)（X,Y,Z）。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是“發(fā)射激光、測(cè)量時(shí)間、計(jì)算距離、記錄位置，得到點(diǎn)云”。2.激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理主要包括：①去噪：去除傳感器噪聲、環(huán)境干擾（如雨雪）等產(chǎn)生的無(wú)意義點(diǎn)；②濾波：平滑點(diǎn)云表面，去除微小噪聲和細(xì)節(jié)；③分割：將點(diǎn)云分為地面點(diǎn)、植被點(diǎn)、建筑物點(diǎn)等不同類別；④配準(zhǔn)：將多個(gè)掃描站或單站不同時(shí)間掃描的點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接成一個(gè)整體。這些步驟的目的是提高點(diǎn)云數(shù)據(jù)的質(zhì)量，減少錯(cuò)誤點(diǎn)，方便后續(xù)的分析和應(yīng)用。3.移動(dòng)激光雷達(dá)（MLS）系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集方面的主要優(yōu)勢(shì)包括：①高效率：通過(guò)搭載在車輛等移動(dòng)平臺(tái)上，可以快速連續(xù)地采集長(zhǎng)距離線性走廊（如道路、鐵路、管線）或大范圍區(qū)域的數(shù)據(jù)；②高精度定位：集成高精度的GNSS和IMU，能夠?qū)崟r(shí)獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)精確的地理坐標(biāo)和三維坐標(biāo)；③適應(yīng)性強(qiáng)：可適應(yīng)不同地形和環(huán)境條件下的移動(dòng)測(cè)量任務(wù)。4.激光雷達(dá)技術(shù)在城市三維建模中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在：①高精度地形測(cè)繪：快速獲取城市建成區(qū)密集的地面點(diǎn)云數(shù)據(jù)，生成高精度的數(shù)字高程模型（DEM）和數(shù)字表面模型（DSM），為城市規(guī)劃和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；②城市三維實(shí)景建模：利用激光雷達(dá)點(diǎn)云結(jié)合紋理信息（如可見(jiàn)光影像），生成具有真實(shí)紋理和精確幾何形狀的城市三維模型，用于城市規(guī)劃展示、虛擬現(xiàn)實(shí)、導(dǎo)航地圖等；③建筑物建模：精確獲取建筑物立面和屋頂?shù)狞c(diǎn)云數(shù)據(jù)，用于建筑物識(shí)別、參數(shù)提?。ㄈ绺叨?、面積）和形狀分析；④變化檢測(cè)：通過(guò)對(duì)比不同時(shí)期的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)，自動(dòng)檢測(cè)城市地表和建筑物的變化，用于城市規(guī)劃管理、違章建筑監(jiān)測(cè)等。四、計(jì)算題1.解：光在真空中的速度c=3×10^8m/s激光脈沖寬度τ=10ns=10×10^-9s距離測(cè)量分辨率Δd=c×τ/2Δd=(3×10^8m/s)×(10×10^-9s)/2Δd=30×10^-1m/2Δd=3×10^-1m=0.3m答：該激光雷達(dá)系統(tǒng)的距離測(cè)量分辨率為0.3米。2.解：測(cè)線長(zhǎng)度L=500m點(diǎn)云密度P=20points/m2測(cè)線上的點(diǎn)云總點(diǎn)數(shù)N=P×LN=20points/m2×500mN=10000points答：該測(cè)線上獲取的點(diǎn)云總點(diǎn)數(shù)約為10000個(gè)。五、論述題激光雷達(dá)技術(shù)作為一種主動(dòng)式、高精度的三維空間信息獲取技術(shù)，在測(cè)繪領(lǐng)域相較于傳統(tǒng)光學(xué)測(cè)量方法（如全站儀測(cè)量）具有顯著優(yōu)勢(shì)。首先，激光雷達(dá)是主動(dòng)式測(cè)量，不受光照條件限制，可在夜間或光照不足環(huán)境下工作，且發(fā)射激光具有方向性好、能量集中的特點(diǎn)，探測(cè)距離遠(yuǎn)，穿透性較好（如穿透薄霧、煙塵）。其次，激光雷達(dá)能夠直接獲取目標(biāo)的三維坐標(biāo)（X,Y,Z）和強(qiáng)度信息，數(shù)據(jù)密度可調(diào)，對(duì)于生成高密度、高精度的點(diǎn)云模型非常有效。再次，結(jié)合GNSS和IMU，激光雷