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激光测绘技术在航空测绘中的应用与发展趋势概述：航空测绘是利用航空器进行测绘的一项技术，被广泛应用于地理信息系统、城市规划、军事防务等领域。
随着科技的不断发展，激光测绘技术作为一种高精度、高效率的测绘方法，在航空测绘中的应用越来越广泛，并且不断取得新的突破。
本文将重点探讨激光测绘技术在航空测绘中的应用与发展趋势。
一、激光测绘技术在航空测绘中的应用1. 高精度地形测绘激光测绘技术能够通过扫描激光束获取地表的高程信息，可以实现高精度的地形测绘。
通过航空器搭载激光测绘设备，可以对地表进行大范围的测绘，获取高程数据，生成数字高程模型（DEM）和数字表面模型（DSM）。
这些模型可以应用于地理信息系统、城市规划、自然资源管理等领域，为决策提供准确的地形信息。
2. 精确三维建模激光测绘技术可以精确记录地物的三维坐标信息，通过将多个激光扫描点拼接起来，可以生成高精度的三维模型。
这些三维模型可以用于建筑物的设计、虚拟现实技术的开发等领域。
在航空测绘中，激光测绘技术可以搭载在无人机上，实现对建筑物、地形等进行精确的三维建模，为城市规划、土地利用管理等提供依据。
3. 精准遥感数据获取激光测绘技术能够通过接收激光束的回波信号，获取地物的遥感数据。
这些数据可以揭示地物的形状、结构、材质等特征，对于环境监测、资源调查、灾害评估等具有重要意义。
在航空测绘中，激光测绘技术可以用于获取高分辨率的地物遥感数据，例如植被覆盖度、地表起伏等，为生态环境保护、农业管理等提供准确的数据支持。
二、激光测绘技术在航空测绘中的发展趋势1. 硬件技术的不断创新激光测绘技术的发展离不开硬件设备的支持。
近年来，激光测绘设备的性能不断提升，例如激光器的功率提高、接收器的灵敏度增加等。
这些创新的硬件技术使激光测绘在航空测绘中能够达到更高的精度和效率。
未来，随着激光技术的不断发展，我们可以预见激光测绘设备将变得更加小型化、便携化，提供更高精度的测绘数据。
2. 数据处理和算法的进步激光测绘技术在航空测绘中产生的数据庞大而复杂，需要进行大量的数据处理和分析。
星载大气探测激光雷达发展与展望激光雷达（Lidar）作为一种重要的遥感技术，近年来在大气探测领域发挥着越来越重要的作用。
激光雷达能够通过测量激光的时间差、散射强度等参数，获取大气中的各种物理和化学信息，提供了在全球范围内探测大气运动、云雾微物理、气溶胶分布等关键信息的能力。
在大气环境监测、天气预报、气候变化研究、空气质量监测等领域具有广阔的应用前景。
星载大气探测激光雷达在发展过程中，最大的挑战来自于大气散射光信号的弱小和杂乱。
大气中的云雾、气溶胶等粒子会散射入射激光，导致探测到的信号噪声增加并且随着探测距离的增加而减小。
为了解决这一问题，科研人员采用了多种方法。
例如，通过使用高功率的激光器，可以增加散射光信号的强度，提高信号噪声比；通过合理选择探测波长，可以减小散射光信号的衰减，提高可探测距离。
此外，还可以通过优化接收器的设计，改善信号噪声比。
这些方法的应用大大提升了星载大气探测激光雷达的探测能力。
在未来的发展中，星载大气探测激光雷达还面临着一些新的挑战和机遇。
首先，随着大气环境监测需求的不断增加，星载激光雷达需要具备更高的空间分辨率和时间分辨率，以便获取更详细的大气参数。
其次，考虑到激光雷达的规模和成本限制，如何实现高精度的距离测量和空间测量仍然是一个挑战。
目前，一种可能的解决方案是开发出更高功率、更小体积的激光器，并采用先进的光电子器件和探测技术。
此外，随着大气环境监测需求的不断增加，星载激光雷达还需要更高的频率和更多的覆盖区域，以提供更准确的气象数据。
除了面临的挑战，星载大气探测激光雷达还有许多可期待的应用前景。
首先，星载激光雷达可以在近地面到大气顶层的范围内实时探测不同高度上的温度、湿度、风速、气溶胶含量等大气参数，为天气预报和气候变化研究提供宝贵的数据。
其次，星载大气探测激光雷达可以用于监测太空中的云雾、气溶胶等微粒，为空间天气预报和航天飞行提供实时数据支持。
此外，星载激光雷达还可以结合其他遥感技术，如雷达、微波辐射计等，实现对大气运动、云雾微物理等综合观测，提高大气预报和气候模拟的准确性。
航天返回与遥感第44卷第1期102SPACECRAFT RECOVERY & REMOTE SENSING2023年2月星载激光测高技术在测绘中的应用和发展邱庞合1陶宇亮1,2王春辉1,2伏瑞敏1,2（1 北京空间机电研究所，北京100094）（2 中国空间技术研究院空间激光信息感知技术核心专业实验室，北京100094）摘要激光测高技术在空间应用中具有重要科学意义和价值，在高精度卫星测绘系统中已得到应用验证，显著提升了立体影像的高程精度。
目前对该技术相应的总结及分析较少，因此分析其应用和发展能为后续研究提供基础理论。
文章简述了星载激光测高定位机理和误差源，并介绍了激光测高数据作为高程控制点的扩展应用方法。
通过分析国外典型星载激光测高系统技术和发展脉络，对星载激光测高技术发展趋势及应用进行了总结，给出了适应不同任务需求的星载激光测高载荷的应用建议；对星载激光测高系统中所涉及的星载激光测距和激光指向测量技术及发展进行了分析和对比；最后，给出了国内星载激光测高技术的部分成果及研究进展。
关键词激光测高仪激光测距指向测量光子计数卫星测绘中图分类号: TP79文献标志码: A 文章编号: 1009-8518(2023)01-0102-10DOI: 10.3969/j.issn.1009-8518.2023.01.011Application and Development of Laser Altimetry in SatelliteSurveying and MappingQIU Panghe1TAO Yuliang1,2WANG Chunhui1,2FU Ruimin1,2（1 Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity, Beijing 100094, China）（2 Key Laboratory for Space Laser Information Perception Technology of CAST, Beijing 100094, China）Abstract Laser altimetry technology has important scientific significance and value in space applications. It has been applied and verified in high-precision satellite mapping systems, significantly improving the elevation accuracy of stereo images. At present, the corresponding summary and analysis of this technology are few, so analyzing its application and development can provide a brief overview and basic theory for follow-up research. This paper briefly describes the positioning mechanism and error sources of spaceborne laser altimetry, and introduces the extended application method of laser altimetry data as an elevation control point. By analyzing the technology and development context of typical foreign spaceborne laser altimetry systems, the development trend and application of spaceborne laser altimetry technology are summarized, and application suggestions for spaceborne laser altimetry payloads that meet different mission requirements are given. The technology and development of spaceborne laser ranging and laser pointing measurement involved in the spaceborne laser altimetry system are analyzed and compared. Finally, some achievements and research收稿日期：2022-03-16引用格式：邱庞合, 陶宇亮, 王春辉, 等. 星载激光测高技术在测绘中的应用和发展[J]. 航天返回与遥感, 2023, 44(1): 102-111.QIU Panghe, TAO Yuliang, WANG Chunhui, et al. Application and Development of Laser Altimetry in Satellite第1期 邱庞合 等: 星载激光测高技术在测绘中的应用和发展 103progress of domestic spaceborne laser altimetry technology are given.Keywords laser altimeter; laser ranging; transmitter pointing determination; photon-counting; satellite surveying and mapping0 引言地理信息是国家重要的基础战略资源，中国的国土地形测绘、极地冰盖测量、海陆交界测绘、林业生物量探测、城市规划管理、灾害环境监测等多个领域都迫切需要大量精确的三维遥感信息。
星载大气探测激光雷达发展与展望星载大气探测激光雷达发展与展望引言：随着科技的不断进步，气象预测和大气环境监测对于人类生产生活的重要性日益凸显。
而星载大气探测激光雷达（Lidar）作为一种新兴的遥感技术，具有高分辨率、高精度和高灵敏度的优势，正在成为大气观测的重要工具。
本文将对星载大气探测激光雷达的发展历程和应用前景进行深入探讨。
一、星载大气探测激光雷达的发展历程1. 早期大气探测激光雷达技术大气探测激光雷达的发展可以追溯到20世纪60年代。
早期的大气探测激光雷达主要通过接收散射回波来探测大气中的云、雨滴、雪花等微粒。
然而，由于技术限制和设备的复杂性，早期的大气探测激光雷达无法实现对大范围、多参数的观测。
2. 星载大气探测激光雷达的出现随着激光技术和遥感技术的快速发展，星载大气探测激光雷达在20世纪80年代初得到了实质性的突破。
激光雷达的脉冲反射特性以及其对气体和云层中多种粒子的散射特性研究为星载大气探测激光雷达的发展奠定了基础。
3. 星载大气探测激光雷达的关键技术进展随着星载大气探测激光雷达的发展，一系列关键技术逐渐成熟。
例如，激光脉冲的发射和接收技术、激光雷达的波长选择和功率控制技术、目标检测和恢复算法等。
这些关键技术的突破使得星载大气探测激光雷达能够实现更高的分辨率和更精确的观测结果。
二、星载大气探测激光雷达的应用领域1. 大气物理过程研究星载大气探测激光雷达可以实时观测大气中的云层、雾霾、气溶胶和水汽等。
通过对这些大气组分的探测，可以研究云的形成和演化、雾霾的形成机制、气溶胶的来源和影响等。
这对于深入理解大气物理过程和环境变化具有重要意义。
2. 气象预测与灾害监测星载大气探测激光雷达的高分辨率和高灵敏度使其成为气象预测和灾害监测的重要工具。
通过对大气温度、湿度、风场和降水等因素的观测，可以提供精确的气象数据和预测模型，有助于改善气象预报的准确度和时效性，提高灾害预警和风险管理的能力。
3. 大气环境监测与气候变化研究星载大气探测激光雷达可用于大范围、高精度的大气环境监测与气候变化研究。
星载激光测距系统中激光器技术分析及发展展望星载激光测距系统中激光器技术分析及发展展望激光器是星载激光测距系统中重要的组成部分，其稳定性和精度对于整个系统的性能影响极大。
本文将分析现有的激光器技术以及未来的发展趋势，探讨如何进一步提高星载激光测距系统的精度和可靠性。
目前，星载激光测距系统中广泛使用的激光器技术主要包括：固体激光器、光纤激光器和半导体激光器。
其中，固体激光器具有较高的功率密度和光束质量，可以实现高精度的距离测量。
而光纤激光器和半导体激光器则具有体积小、功率稳定等优点，适合于太空环境下的使用。
在激光器技术的进一步发展中，应注重以下几个方面的研究：首先是对光束质量的优化。
光束质量是影响测距精度的重要因素之一，而相较于固体激光器，光纤激光器和半导体激光器的光束质量需要进一步提升。
未来的研究应致力于提高这两种激光器的光束质量，以提高星载激光测距系统的测距精度。
其次是研究更高功率激光器的制备技术。
随着星载激光测距系统的应用范围不断扩大，对于激光器的功率需求也越来越高。
因此，研究更高功率激光器的制备技术，可以满足更高精度的测距需求，同时也可以为其他应用领域提供基础技术支持。
第三是研究太空环境下激光器的稳定性。
太空环境的极端温度、辐射等因素对于激光器的能量输出和稳定性有很大影响，因此应加强对于激光器在太空环境下的性能评估和改进。
最后是结合激光器技术进行系统集成的研究。
星载激光测距系统的性能受到很多因素的影响，如激光器、光电探测器、系统控制等。
因此，应通过综合方法和集成技术，将各个因素优化组合起来，以实现整个系统的高可靠性和高精度。
综上所述，激光器技术是星载激光测距系统中至关重要的技术之一，其精度和可靠性对于整个系统的性能有着重要的影响。
随着激光器技术的不断进步，未来的星载激光测距系统将更加精准、可靠。
同时，应加强与其他领域的交叉研究，以推动星载激光测距系统技术的不断升级和发展。
除了以上几个方面，我们还可以从更细节、更具体的角度来分析星载激光测距系统中的激光器技术进一步发展。
激光水准仪的发展现状及未来趋势分析激光水准仪作为一种测量工具，广泛应用于建筑、土木工程、道路施工等领域。
随着科技的不断进步和工程技术的发展，激光水准仪也得到了越来越广泛的应用。
本文将对激光水准仪的发展现状和未来的趋势进行分析。
激光水准仪的发展现状：激光水准仪是利用激光技术原理进行测量的设备，具有高精度、高稳定性和高效率的特点。
随着激光技术的的不断进步，现代激光水准仪已经达到了亚毫米级的精度，远远超过了传统的光学水准仪。
同时，激光水准仪具有全自动测量、无需目视观测、快速准确等特点，大大提高了工作效率。
目前，市场上的激光水准仪种类繁多，包括旋转式激光水准仪、线激光水准仪、点激光水准仪等。
旋转式激光水准仪是最常见的一种激光水准仪，可以360度水平旋转，适用于大面积、长距离的测量；线激光水准仪则主要用于室内工程，能够提供一条水平线或垂直线作为参考；点激光水准仪则可以测量单个点的高度差异，适用于柱面、圆形结构的测量。
激光水准仪的未来趋势：随着工程技术的不断发展，对激光水准仪的精度要求也越来越高。
未来的发展趋势主要体现在以下几个方面：1. 提高测量精度：激光水准仪的测量精度决定了其在工程测量中的可靠性和准确性。
未来的激光水准仪将会提高其测量精度，达到更高的亚毫米级，以满足对于精度要求更高的工程测量需求。
2. 增加功能和应用领域：随着技术的不断发展，未来的激光水准仪将会增加更多的功能和应用领域。
例如，加入导航功能，使其能够在室内或地下测量中进行定位导航；加入数据处理功能，使其能够实时分析测量结果，并自动生成报告等。
3. 提高设备的易用性：未来的激光水准仪将会注重提高设备的易用性和用户体验。
例如，增加触摸屏、声音提示等人机接口，简化操作流程；增加自动校准功能，减少人工干预，提高测量的准确性和可靠性。
4. 发展无人化测量技术：随着无人化技术的发展，未来的激光水准仪将会与其他无人化设备进行联动，实现自动化、智能化的测量任务。
授课教师：冯其波谢芳学院：理学院专业：光信息科学与技术班级：光科0704班姓名：杨涛 07272111 （组长）颜川力 07272110杨一帆 07272112戴瑞辰 07272094 （副组长）赵晓军 07272117激光测量技术研究现状与发展趋势光科0704：杨涛戴瑞辰杨一帆颜川力赵晓军提要：激光检测学科发展现状在光电检测领域，利用光的干涉、衍射和散射进行检测已经有很长的历史。
由泰曼干涉仪到莫尔条纹，然后到散斑，再到全息干涉，出现了一个个干涉场，物理量（如位移、温度、压力、速度、折射率等）的测量不再需要单独测量，而是整个物理量场一起进行测量。
自从激光出现以后，电子学领域的许多探测方法（如外差、相关、取样平均、光子计数等）被引入，使测量灵敏度和测量精度得到大大提高。
用激光检测关键技术(激光干涉测量技术、激光共焦测量技术、激光三角测量技术)实现的激光干涉仪、激光位移传感器等，可以完成纳米级非接触测量。
可以说，超精密加工技术将随着高精密激光检测技术的发展而发展；在此基础上，提出了激光测量需解决的关键技术及今后的发展方向。
Developing Situation of laser detection .In the field of photoelectric detection, there`ve been a long history of making a detection by using the principle of interference, diffraction and scattering of light. Interference field such as Tieman interferometer, Moire fringe, speckle and Holographic interferometry were designed one after another. Form then on, instead of measuring every physical quantity (displacement, temperature, pressure, velocity, refractive index) in turn, people measure the physical field entirely. After the development of laser, a number of detection methods (heterodyne, correlation, sample averaging, photon-counting) were invented, which lead to the improvement of the sensitivity and accuracy of the detection. People use the laser interferometer and Laser Displacement Transducer with key technologies of the laser detection to make nano-scaling non-contact measurement. It is clear that Super Precision Technology will raise to a new level according to the development of the High Precision laser detection; take which as the foundation, we advance the key technologies which belongs to the laser detection field, and also development direction of the field.关键词：激光测量，扫描隧道显微镜，激光干涉仪，激光共焦测量技术1 激光测量系统激光功率和能量是描述激光特性的两个基本参数，激光功率计和能量计是最常用的两类激光测量仪器。
2024年高精度GNSS市场分析现状简介全球导航卫星系统（GNSS）是一种通过卫星进行定位和导航的技术。
高精度GNSS是GNSS技术的一种延伸，它通过使用精密的接收设备和信号处理算法，提供更精确的定位和导航信息。
本文将对高精度GNSS市场的现状进行分析。
市场规模高精度GNSS市场在过去几年中取得了显著的增长。
根据市场研究机构的数据，2019年，全球高精度GNSS市场规模超过X亿美元，并预计到2025年将达到X亿美元。
这种增长主要得益于高精度导航在各个行业的广泛应用。
应用领域高精度GNSS技术在许多行业中得到了广泛应用。
以下是几个主要的应用领域：1.土地测量和测绘：高精度GNSS技术在土地测量和测绘领域有着重要的应用。
它可以提供精准的地理位置数据，用于土地边界确定、建筑物定位等。
2.农业：在农业中，高精度GNSS技术可以帮助农民进行精确的种植和施肥。
通过准确的定位数据，农民可以在不浪费资源的同时最大程度地提高产量。
3.建筑和工程：高精度GNSS技术在建筑和工程领域的应用也越来越广泛。
它可以提供精确的建筑物定位和测量数据，有助于提高施工质量和减少成本。
4.航空和航海：高精度GNSS在航空和航海领域有着重要的应用。
它可以提供精确的飞行和航行导航数据，确保飞行和航行的安全性和准确性。
市场驱动因素高精度GNSS市场的增长得益于以下几个驱动因素：1.技术的进步：随着技术的进步，高精度GNSS设备变得更加精密和可靠。
同时，信号处理算法的改进也使得高精度定位和导航成为可能。
2.应用需求增加：各个行业对于高精度定位和导航的需求不断增加。
例如，在农业领域，精确的种植和施肥可以提高农作物的产量和品质。
3.政府政策支持：许多国家的政府对于高精度GNSS技术的推广和应用给予了支持。
政府的政策支持可以促进市场的发展和应用的普及。
市场前景高精度GNSS市场有着良好的发展前景。
随着技术的进步和应用领域的扩大，高精度GNSS设备的需求将持续增长。
《星载大气探测激光雷达发展与展望》篇一一、引言随着科技的不断进步，星载大气探测激光雷达（简称大气激光雷达）在地球科学、气候研究、大气污染监测等领域的应用越来越广泛。
大气激光雷达以其高精度、高分辨率的探测能力，为大气环境监测和气候预测提供了重要手段。
本文将介绍星载大气探测激光雷达的发展历程、现状以及未来展望。
二、星载大气探测激光雷达的发展历程1. 初期研究与发展大气激光雷达的初期研究始于20世纪70年代，当时主要应用于地面大气探测。
随着技术的不断发展，研究人员开始尝试将激光雷达技术应用于卫星遥感领域，以实现对大气的远程探测。
2. 技术突破与卫星搭载进入21世纪，随着激光技术和卫星技术的不断发展，星载大气探测激光雷达技术取得了重大突破。
多个国家开始将大气激光雷达搭载在卫星上，实现对大气的全天候、全天时监测。
3. 多种类型激光雷达的研发随着应用需求的不断增加，多种类型的星载大气探测激光雷达被研发出来。
例如，差分吸收激光雷达（DIAL）和拉曼激光雷达等，它们在探测大气成分、气溶胶、云和降水等方面具有独特优势。
三、星载大气探测激光雷达的现状1. 技术成熟度目前，星载大气探测激光雷达技术已经相对成熟，多个国家已经成功将大气激光雷达搭载在卫星上，并实现了对大气的实时监测。
2. 应用领域星载大气探测激光雷达在地球科学、气候研究、大气污染监测等领域得到了广泛应用。
例如，它可以用于监测大气中的气溶胶、云和降水等成分，为气候变化研究和天气预报提供重要数据支持。
3. 发展趋势随着技术的不断发展，星载大气探测激光雷达的分辨率和精度不断提高，其在全球气候变化监测、大气污染防治等领域的应用前景广阔。
四、星载大气探测激光雷达的未来展望1. 技术创新与突破未来，随着技术的不断创新和突破，星载大气探测激光雷达的探测能力将进一步增强。
例如，研究人员将继续优化激光雷达的光源、接收器和数据处理算法，提高其探测精度和分辨率。
同时，新型的星载大气探测技术也将不断涌现，如量子级联激光雷达等。
《星载大气探测激光雷达发展与展望》篇一一、引言随着科技的进步，大气探测技术在多个领域得到广泛应用。
其中，星载大气探测激光雷达作为一种高效、精确的大气探测手段，近年来受到了广泛的关注。
本文旨在探讨星载大气探测激光雷达的发展历程、现状及未来展望。
二、星载大气探测激光雷达的发展历程星载大气探测激光雷达技术的发展可以追溯到上世纪末。
随着激光技术的不断进步，人们开始尝试将激光雷达技术应用于大气探测领域。
经过多年的研究和发展，星载大气探测激光雷达技术逐渐成熟，并开始在气象、环境监测等领域得到广泛应用。
在发展初期，星载大气探测激光雷达主要依靠地面基站进行数据传输和处理。
随着卫星技术的不断发展，人们开始将激光雷达技术集成到卫星平台上，实现了对大气的实时、连续监测。
这一阶段的发展，为后续的星载大气探测激光雷达技术的发展奠定了基础。
三、星载大气探测激光雷达的现状目前，星载大气探测激光雷达技术已经取得了显著的成果。
在技术方面，星载大气探测激光雷达的分辨率、探测范围和探测深度等方面得到了显著提高。
同时，随着数据处理技术的不断发展，星载大气探测激光雷达的数据处理速度和精度也得到了大幅提升。
在应用方面，星载大气探测激光雷达已经广泛应用于气象、环境监测、空气质量监测等领域。
例如，在气象领域，星载大气探测激光雷达可以用于监测云层、降水、风场等气象要素；在环境监测领域，星载大气探测激光雷达可以用于监测大气污染、气溶胶分布等环境参数；在空气质量监测领域，星载大气探测激光雷达可以用于监测PM2.5、O3等空气质量指标。
四、星载大气探测激光雷达的展望未来，星载大气探测激光雷达技术的发展将呈现出以下几个趋势：1. 技术创新：随着科技的不断进步，星载大气探测激光雷达的技术将不断创新。
例如，随着激光技术的不断发展，星载大气探测激光雷达的分辨率和探测深度将得到进一步提高；随着数据处理技术的不断发展，星载大气探测激光雷达的数据处理速度和精度也将得到进一步提升。
引用格式：崔成玲,李国元,黄朝围等.国内外星载激光测高系统发展现状及趋势[C].中国测绘地理信息年会优秀青年论文,江西南昌,2015-10:288-295.国内外星载激光测高系统发展现状及趋势崔成玲1,2，李国元2，黄朝围2,3，张重阳2,4，李慧蕊2(1.中国矿业大学，江苏徐州221116；2.国家测绘地理信息局卫星测绘应用中心，北京101300；3.信息工程大学，河南郑州450000；4.辽宁工程技术大学，辽宁阜新123000)摘要：星载激光测高是一种主动遥感探测技术，具有精度高、速度快、大范围获取探测目标高度数据及其三维空间信息的优点，是对地球和行星探测不可或缺的手段。
该文在总结前人研究的基础上将已发射的和计划发射的星载激光测高仪进行梳理总结，将测高仪的发展归纳为三个阶段，并对三个阶段对应的测高仪发展情况进行总结与分析，最后预测了激光测高仪的发展趋势，对激光测高工作者研究空间激光器、极地冰原地形测量、森林参数反演及林业碳汇等提供参考。
关键词：摄影测量与遥感;星载激光测高;综述1 引言自1960年世界第一台红宝石激光器在美国诞生以来，光学的技术应用产生了深刻的变革，激光技术与其他学科技术的交叉，促进了其他领域的快速发展，激光测量技术便是极具代表性的一个交叉学科[1]。
60年代激光器产生后激光测量技术飞速发展，激光雷达的概念开始被提出。
随着空间激光器的成熟，美国率先将激光器搭载在探月飞船上，星载激光雷达开始由设想转为现实。
1971-1972年间，美国登月计划中Apollo15、16和17号均搭载激光高度计，使用寿命较短的氙灯泵浦的机械调Q红宝石激光器[2]，是最早的激光测高系统，星载激光雷达技术开始起步。
1994年至1997年间，美国航空航天局（NASA）开展了星载激光雷达探测任务，包括Clementine探月计划[3]、搭载MOLA（Mars Orbiter Laser Altimeter）的火星观测者计划[4]、SLA（Shuttle Laser Altimeter）对地观测实验[5]及搭载NLR （NEAR-Shoemaker laser rangefinder）的近地小行星探测[6]等，开始采用二极管泵浦全固态激光器（DPSLL，Diode Pump Solid State Laser）。
DPSLL具有工作时间长、低功耗和体积小的特点，适合卫星载荷的工作要求，该阶段是星载激光测高仪的重要发展阶段。
随着激光技术的发展，星载激光雷达技术趋于成熟，2003年到2009年间成功运行的激光测高系统：GLAS （Geosciences Laser Altimeter System）[7]、MLA（Mercury Laser Altimeter）[8]、CALIOP （Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observation）[9] LALT（Laser Altimeter）[10]、LAM（Laser Altimeter）[11]和LLRI（lunar laser ranging instrument）[12]等开始转向高重频、窄脉宽的主振荡放大结构，并开始采用多光束激光器，例如LOLA（Lunar orbiter Laser Altimeter）[13][14]，该阶段激光雷达的应用领域也得以拓展。
未来星载激光雷达的发展方向将是高重频、多光束、推扫式、单光子探测模式，计划发射的ATLAS（Advanced Topographic Laser Altimeter System）[15]和LIST（Lidar Surface Topography）[17]等均采用多路激光并行发射和阵列接收模式，能够获取更高精度及更高分辨率的地形及植被信息，将把激光测高系统发展推向一个新的高度。
本文分三个阶段分别介绍各星载激光测高系统的主要情况，总结并展望星载激光雷达的发展趋势。
2 主要星载激光测高系统简介从激光二极管泵浦的全固态激光器得以应用后，星载激光雷达在天体观测中发挥了重大作用。
随着技术的进步，星载激光测高系统各参数指标也不断提升。
各个时期激光测高系统的参数指标如附表1。
第一阶段Clementine探月卫星的主要任务是测试长时间暴露在太空环境中的仪器性能及对月球和近地小行星1620进行科学观测，获取南北纬60度范围内的月球测高数据及确定小行星的大小、形状、表面特性等统计资料。
Clementine系统中的激光测距系统使用钕-钇铝石榴石雷射Nd-YAG（Neodymium—Yttrium Aluminum Garnet laser）发射脉冲到月球表面，反射脉冲经高分辨率望远镜被彩色滤光片分离进入硅雪崩光电二极管（SiAPD），通过测量脉冲的传输时间获得月球表面点与探测器的距离及绘制月球表面地形图。
1996、1997年美国航空航天局NASA（National Aeronautics and Space Administration）利用MOLA的备份器件进行两次航飞试验，即SLA-01和SLA-02。
SLA采用电子回波回收系统以捕获和表征地表结构在100米光斑内的垂直结构信息，最后利用其径向精密轨道信息和后续测量建立基于SLA的全球控制点数据库[18]。
但是SLA采用普通计数技术进行距离测量，单个脉冲只探测一个距离回波，在有云天气便无法对空气和地面植被进行测量[19]。
火星轨道雷射测高仪MOLA搭载在火星全球勘探者号上，用于探测火星地貌及构建火星精确地形图。
MOLA是第一个采用二极管泵浦全固态激光Nd:Y AG zig-zag板条固体激光器的激光高度计，同时采用交叉玻罗棱镜谐振腔和铌酸锂晶体电光调Q结构，可有效减少飞船发射时振动和冲击的影响，由此提供高分辨率地形图[20]。
NLR搭载在近地小行星交汇探测器NEAR（NEAR Earth Asteroid Rendezvous）上于1996年升空，是第一个进入小行星轨道的激光测高仪，运行一年多时间里一直持续工作[21]。
NLR 是一种直接检测单脉冲测距仪，使用半导体激光二极管泵浦的Nd:YAG晶体板条电光调Q 结构及偏振耦合的U型腔，谐振腔内添加小孔光阑进行限模，增加高阶模损耗以此提高输出激光的光束品质[20]。
20世纪90年代开始采用激光二极管泵浦的全固态激光器，具有寿命长、体积小、功耗低、质量轻等特点，满足当时星载激光器适应空间环境的需求，是激光测高系统的发展阶段。
第二阶段GLAS（如图1）是第一个用于连续观测地球的激光系统，于2003年搭载在世界上首颗激光测高卫星冰、云和陆地高程卫星ICESat（Ice，Cloud and Land Elevation Satellite）上发射升空，主要任务是测量冰原质量平衡、监测云层和大气特性以及获取地形和植被信息。
图1 GLAS仪器GLAS使用1064nm波段测量地形表面特征，532nm可见绿光波段测量气溶胶和其他大气特性。
GLAS上共计携带三台激光器，由于第一、二台激光器提前停止工作[22]，NASA将第三台激光器由不间断测量调整为91天精确重复轨道周期进行测量，成为激光器轮时值守工作模式的开端，这样既提高了激光器的可靠性又延长寿命。
GLAS采用的被动调Q方式与传统的主动电光调Q相比，结构更加简单，且避免了高压驱动源的使用；其MOPA（Master Oscillator Power Amplifier）结构在获得高能量输出的同时也使激光具有优异的光束品质，为后续空间激光器设计提供了框架参考，代表了当时空间激光器的发展方向[20]。
水星高度计MLA是水星表面形貌、空间环境、星体化学及测距计划MESSENGER （Mercury Surface，Space Environment，Geochemistry，and Ranging）的有效载荷，于2004年3月发射升空，目前仍在工作。
MLA采用全铍材料且激光器采用掺铬钕钇铝石榴石(Nd-Cr:YAG)设计的被动调Q结构[7]，同时采用类似GLAS的MOPA思想，但是只经过单级放大[23]，振荡器从玻罗谐振腔改进为正交玻罗棱镜谐振腔[24]，保证了激光器在水星严酷环境中的可靠性。
BELA将运行在日本航天局JAXA和欧洲航天局ESA（European Space Agency)联合研制的MPO(Mercury Planetary Orbiter)轨道卫星上，预计于2016年发射，2024年到达水星，将成为继“信使号”之后第二个到达水星的探测器。
BELA的目标是建立精确的水星参考表面，测量水星表面粗糙度、斜率和反射率等。
其采用的激光器基本与MLA相同。
正交偏振云-气溶胶激光雷达CALIOP于2006年随CALIPSO（Cloud-Aerosols Lidar andInfrared Pathfinder Satellite Observations）卫星发射，一直持续工作到现在。
CALIOP是一个双波长偏振敏感的激光雷达发射系统,采用两套相同的二极管泵浦Nd:Y AG主动调Q激光器发射1064nm和532nm两种波长信号进行探测。
532nm波长主要用于区分云的冰相和水相，而两个信号的后向散射信号差主要用于区分气溶胶尺寸[25]。
日本首颗绕月卫星“月亮女神”SELENE（Selenological and Engineering Explorer）的测高仪LALT由天底方向对月球表面进行测量，通过分析月球重力和地形数据研究月球内部结构。
SELENE激光器采用单玻罗全反射棱镜和平面耦合输出镜的谐振腔结构[26]，圆棒状Nd:Cr:Y AG晶体激光介质及LiNbO3主动电光调Q结构[27],利用所获测高数据获得了空间分辨率优于0.5m的全月球地形图[28]。
2007年10月24日18时05分我国首颗探月卫星嫦娥一号CE-1（C hang’E-1）发射成功，中国成为世界上第五个发射月球探测器的国家和地区，实现对月球全球性与综合性的环绕探测。
嫦娥一号激光高度计LAM（Laser Altimeter）是我国第一个星载激光高度计，其核心部件均为我国自行生产，LAM设备由探头和电路箱两部分组成，如图2所示：图2 激光高度计LAMLAM为单波长工作系统，激光器采用激光二极管泵浦、电光调Q的固体Nd:YAG激光器，利用玻罗棱镜改善激光器的失调灵敏度。
为了增加探测灵敏度，探测器采用灵敏度极高的雪崩二极管[29]。
在光学系统中还设计了窄带滤光片和中继光学镜组,以便减少太阳光直射和辐照对探测器的影响[10]。
在轨运行一年中，激光高度计分阶段连续工作，共获取912万点有效数据，其中月球两极的高程数据填补了世界空白[30]。
