光達LiDAR ; Light Detection And Ranging

　　光達或稱激光雷達，主要為利用雷射光束進行測距或量測物體物理特性的光學遙測技術，雷射光束可依照使用目的，選擇不同波段的紫外光、可見光或近紅外光等，進行包含地表、岩石、水氣及化學分子等特性之量測。依其載具，可分為衛載光達、空載光達、車載光達、船載光達以及地面光達等。

　　光達的工作原理，為雷射發射器所發出的脈衝雷射光，由載具射出至地面上，打到植生或建物後引起散射和反射。一部分光波會經由反向散射返回到載具上的接收器中，將光信號轉變為電信號記錄下來。同時由搭配的計時器，記錄同一個脈衝光信號由發射到被接收的時間T。這樣就能夠得到載具到目標物的距離R，R=C*T/2，其中C表示光速。由於雷射發射器是採用自體光源進行施測，無需於測區擺設任何接收儀器，故也稱為主動式測距技術。

　　在地形測製方面，地面光達和空載光達是目前最普遍而且已經商業化應用的技術，此技術自1970年代開始發展，早期發展只是簡單地量測載具至目標物的距離，隨著全球衛星定位系統（Global Positioning System, GPS）的發展，可以獲得載具的絕對位置後，再藉由現代高性能雷射測距儀所獲取的資料，就可以精確記錄在地表上任何目標物體的座標位置和空間資料。空載光達則整合了「差分全球衛星定位系統」以及「慣性導航系統（Inertial Navigation System, INS）」。自1980年代美國航太總署（NASA）的研發，之後經由德國斯圖加大學於1988至1993年期間將雷射掃描技術與即時定位定姿態系統加以結合產生初始的空載光達系統（Ackermann, 1999）。

　　空載光達的特性，（1）高準確性：在垂直方向的準確度約10~15公分，水平方向的準確度則約50~100公分。（2）高密度資料：因為雷射發射頻率是每秒數萬次，可在很短的時間內收集到非常高密度的資料，這些資料可以呈現量測目標的微小變化，例如山崩造成的1~2公尺的微小地形落差。（3）氣候狀況影響較低：可於夜間或受霾氣及薄霧影響下作業。（4）有濾除植被的能力：可精確的測得植被覆蓋區的地表高程，在植生地區可以提供真實的地面高程。雷射脈衝可具有多重反射訊號，因此可提供不同的地上物特徵。（5）可以快速測製及相對成本較低：不需布設大量控制點，對於大範圍的測區能快速的完成掃瞄，且成本較傳統測量方式低。

　　目前空載光達在臺灣已經成功應用在地質、測量、水土保持及森林等各領域，尤其近年來中央地質調查所利用此技術，在火山地質、構造地形、活動斷層、山崩及土石流，都有極佳的應用成果。目前臺灣約有6台設備，是全球儀器密度高的國家。近年來中央地質調查所、內政部地政司及臺北市政府等都有關於空載光達之專案計畫，空載光達技術將是未來環境科學中很重要的工具技術。