就像科幻大片中的情節一樣，光粒子可以讓自動駕駛汽車探測周圍的物體(ti) ，讓科學家繪製海底地圖，甚至讓考古學家發現曆史遺跡。雖然看起來很神奇，但光探測和測距，或稱激光雷達，利用光分子來“看到”周圍的環境。
那麽(me) ，激光雷達是如何探測物體(ti) 的呢?通過激光脈衝(chong) ，光光子被發射出來，與(yu) 它們(men) 遇到的不同表麵相互作用。想想台球——台球杆一戳，球就會(hui) 飛起來，撞到桌邊或互相碰撞，直到它們(men) 墜入角落的口袋。類似於(yu) 台球，一些輕粒子從(cong) 一個(ge) 表麵反射回來，回到激光雷達儀(yi) 器的口袋。
激光雷達技術以“波形”的形式攜帶能量，收集光光子進入儀(yi) 器的時間和角度的數據。激光雷達將到達相似時間和方向的光子匯編成能量峰值;較大的峰值表明光從(cong) 物體(ti) 或地麵反彈回來。利用這些峰值以及單個(ge) 光子提供的x、y和z坐標信息，激光雷達可以描繪出一個(ge) 微小的表麵。將這些表麵拚接起來，激光雷達可以生成一個(ge) 區域的詳細的三維圖像，甚至可以顯示出樹葉或人行道上的裂縫。
根據不同的用途，不同的技術也可以使用獨特類型的光。例如，兩(liang) 類激光雷達中的一種，測深儀(yi) ，就使用綠光。這種綠光可以穿透水，這使得它在繪製水下表麵圖時非常有用。激光雷達的另一類是地形雷達，它使用紅外光:與(yu) 綠光相比，紅外光在電磁能譜中處於(yu) 較低的位置。地形激光雷達通常用於(yu) 繪製地形特征，並用於(yu) 較小的傳(chuan) 感器。
目前，較小的激光雷達傳(chuan) 感器被用於(yu) 檢測超速違章或感知自動駕駛汽車的道路環境。然而，更強大的激光雷達技術被用於(yu) 更大的任務:視覺上表示整個(ge) 土地範圍。2021年10月，《科學新聞》報道稱，激光幫助危地馬拉的一個(ge) 地下廣場和金字塔的考古發現。
德克薩斯大學奧斯汀分校(University of Texas at Austin)中美洲中心主任戴維·斯圖爾特(David Stuart)解釋說，“那裏沒有可見的石雕”，所以“人們(men) 認為(wei) 它是一座天然小山”。這些建築表麵覆蓋著土壤和植被，從(cong) 日常生活中看不出來。然而，由於(yu) 直升機收集的激光雷達地圖，考古學家將“山丘”的布局與(yu) 一個(ge) 類似的結構相匹配:位於(yu) 墨西哥城附近的La Ciudadela廣場。這一發現使專(zhuan) 家們(men) 發現了隱藏的結構。
除了考古意義(yi) 外，激光雷達地圖還提供了許多令人興(xing) 奮的機會(hui) 。科學家們(men) 可以使用這項技術來描述不同生態係統中的植被特征，或者在麵對山體(ti) 滑坡或海嘯時做出計劃。不管它的應用如何，激光雷達無疑是通過使3d繪圖願望成為(wei) 現實，使科幻小說中的激光幻想成為(wei) “輕”工作。
Works Cited
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“What Is Lidar and What Is It Used For?” American Geosciences Institute, 2 Nov. 2020.
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