LiDAR 的工作原理与雷达（“无线电检测和测距”，船舶和飞机经常使用的定位系统）和声纳（“声波导航和测距”，潜艇通常使用的系统）相同。这三种技术都发射能量波以检测和跟踪物体。不同之处在于，雷达使用微波，声纳使用声波，而 LiDAR 使用反射光；与雷达或声纳相比，它可以更快地测量距离，精度和分辨率更高。

典型的 LiDAR 设备由多个组件组成：

• 发射快速近红外激光脉冲的激光扫描仪
• 用于检测和收集返回光脉冲的 LiDAR 传感器，以及
• 用于计算时间和距离并生成结果数据集（称为 LiDAR 点云）的处理器。

为了准确进行遥感，时间和空间测量结果必须准确，因此，LiDAR 系统还利用计时电子设备、惯性测量设备 (IMU) 和 GPS。

LiDAR 设备向环境中发射脉冲激光。这些脉冲以光速传播，从周围物体反射并返回到 LiDAR 传感器。传感器测量每个脉冲返回所需的时间，并计算传播的距离。由于激光速度是不变的，因此，可以使用该“传播时间”计算非常精确的距离。

通过重复该过程并在更大的区域内发送激光脉冲，可以收集数十亿个单独点的传播时间测量结果，并将其实时处理为所谓的 LiDAR 点云。

数据经过多个处理阶段，将 LiDAR 点云转换为 3D 地图。首先，检查其正确性和完整性，并进行清理以消除异常噪声。然后，可以通过算法对地表特征进行识别和分类，例如建筑物、河岸和森林冠层。

为了简化分析，算法对点云进行下采样，以删除冗余数据并减小文件大小。然后将数据转换为行业标准 LAS（或 LASer）文件格式，用于交换 3D x、y、z 数据。

最后，在转换为 LAS 后，可以将点云数据可视化并建模为扫描地形的 3D 地图。对于移动的 LiDAR 系统（例如自动驾驶汽车中使用的系统）来说，这些计算是持续进行的。根据一个消息来源，自动驾驶汽车每驾驶一小时，就会生成和处理一太字节的数据。¹

机载 LiDAR 系统也称为机载激光扫描系统，它使用飞机（通常是直升机或无人机）上安装的 LiDAR 扫描仪生成地表的 3D 模型。

机载 LiDAR 测绘已成为创建地球表面数字高程模型的重要工具，很大程度上取代了较旧且不太准确的摄影测量方法。机载 LiDAR 扫描还广泛用于林业，以进行森林冠层 LiDAR 勘测和建立森林地表的地形和地貌模型。

机载 LiDAR 技术类型包括：

测深 LiDAR
测深 LiDAR 用于捕获浅水区和海岸线沿线的 GIS 数据。测深 LiDAR 发射的绿色激光束波长可以穿透海水，测量海底的数字高程，而不是像典型的 LiDAR 系统那样使用红外激光。

太空 LiDAR

美国宇航局 (NASA) 和其他航天机构使用太空 LiDAR 进行航天器导航和天体数字测绘。LiDAR 还用于驾驶 NASA 的自动驾驶汽车以及在火星上驾驶“机智号”直升机。

地面 LiDAR 是一种地面 LiDAR 系统，经常用于地形和地貌测绘。地面 LiDAR 可用于收集更多局部和短距离数据，从而使其成为高精度绘制较小区域地图的理想选择。

地面 LiDAR 类型包括：

静态 LiDAR
一些地面 LiDAR 系统是静态的，固定在一个位置，用于对单个区域进行精确且重复的 LiDAR 扫描。静态 LiDAR 通常用于考古遗址、建筑项目和危险评估。它可以监测活火山地表、地震断层和洪水区。

移动 LiDAR
移动 LiDAR 是地面 LiDAR 的一种形式，可以从移动的车辆中收集 LiDAR 数据。移动 LiDAR 系统 (MLS) 已成为汽车行业开发辅助驾驶和自动驾驶的重要工具：通过实时光检测和测距收集的数据，自动驾驶汽车可以快速准确且经济高效地识别道路资产和基础设施。