激光雷達(dá)是一種測量方法，它通過用脈沖激光照射目標(biāo)并用傳感器測量反射脈沖的返回時間來測量目標(biāo)的距離。激光返回時間和波長的差異可用于創(chuàng)建目標(biāo)的數(shù)字三維表示激光雷達(dá)，現(xiàn)在通常稱為光探測，初始是光和雷達(dá)的混合體。激光雷達(dá)有時也稱為 3D 激光掃描，它是 3D 掃描和激光掃描的特殊組合。它在陸地、空中和移動設(shè)備上都有應(yīng)用。
激光雷達(dá)通常用于制作高分辨率地圖，應(yīng)用于大地測量學(xué)、地理信息學(xué)、考古學(xué)、地理學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地貌學(xué)、地震學(xué)、林業(yè)、大氣物理學(xué)、激光制導(dǎo)、機載激光條測繪和激光高度測量。 該技術(shù)用于一些自動駕駛汽車的控制和導(dǎo)航。
激光雷達(dá)使用紫外光、可見光或近紅外光對物體成像。它可以對多種材料進行成像，包括非金屬物體、巖石、雨、化合物、氣溶膠、云，甚至單個分子。窄激光束可以以非常高的分辨率繪制物體的物理特征； 例如，攜帶激光雷達(dá)的飛機可以繪制分辨率為 30 厘米（12 英寸）或更高的地形。
激光雷達(dá)的基本概念是在 1930 年提出的，他設(shè)想使用強大的探照燈來探測大氣。事實上，激光雷達(dá)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于大氣研究和氣象學(xué)。 激光雷達(dá)儀器可以安裝在飛機和衛(wèi)星上進行高空測繪——較近的例子是美國地質(zhì)調(diào)查局的先進機載激光雷達(dá)測試研究。美國國家航空航天局確定，激光雷達(dá)是未來機器人和載人登月車實現(xiàn)自主、平安著陸的關(guān)鍵技術(shù)。
波長因目標(biāo)而異：從大約 10 微米到大約 250 納米的紫外線。 通常，光是通過反向散射反射的，而不是來自鏡子的純反射。不同類型的散射用于不同的激光雷達(dá)應(yīng)用：較為常見的是瑞利散射、米氏散射、拉曼散射和熒光反應(yīng)。通過識別返回信號強度中與波長相關(guān)的變化，可以使用適當(dāng)?shù)牟ㄩL組合來遠(yuǎn)程繪制大氣成分圖。
激光雷達(dá)使用提供照明源的有源傳感器。能量源撞擊物體，反射的能量被傳感器檢測和測量。通過記錄傳輸脈沖和反向散射脈沖之間的延遲，并通過使用光速來計算行進的距離來確定到物體的距離。光學(xué)掃描激光雷達(dá)可以進行 3D 成像，因為相機可以發(fā)出更大的掃描光束，并利用返回的能量來測量特定區(qū)域的空間關(guān)系和大小。這是更準(zhǔn)確的成像，因為捕獲的幀不需要拼接在一起，并且系統(tǒng)對平臺移動不敏感，因此失真更少。
可以使用掃描和非掃描系統(tǒng)來實現(xiàn)三維成像。“三維門控觀測激光雷達(dá)”是一種使用脈沖激光器和快速門控相機的非掃描激光測距系統(tǒng)。目前，已經(jīng)有利用數(shù)字光處理技術(shù)進行虛擬光束控制的研究。
