АО «ПРИН» Что такое лидар: принцип работы, устройство и основы технологии

Что такое лидар: принцип работы, устройство и основы технологии

# Сканирование

Знания для профи

27.08.2026

Лидар-сканеры сегодня используют везде: от съёмки шахт до создания цифровых двойников зданий. Понимание того, как устроен лидар и чем отличаются разные решения, поможет выбрать сканер под задачи. Разбираем, что такое лидар и как из лазерных импульсов получается трёхмерное облако точек.

Содержание статьи:

Что такое лидар / LiDAR
Как работает LiDAR: от импульса до облака точек
Какие данные можно получить из облака точек

Что такое лидар

Спросите геодезиста, оператора дрона или BIM-специалиста, что такое лидар. Каждый даст свой ответ. И все будут правы. Изначально лидаром называли только технологию, но со временем значение распространилось и на оборудование. Технология вошла в разные отрасли: от рюкзачных сканеров для обмера зданий до датчиков препятствий на беспилотном транспорте.

Лидар-сканеры работают по одному физическому принципу, но набор конструктивных решений разный, поэтому один сканер подходит для съёмки лесных массивов, а другой для обследования фасадов зданий.

Принцип работы лидар следующий: лазерный импульс отражается от объектов и возвращается на детектор.

Что такое лидар простыми словами

Лидар (LiDAR, Light Detection and Ranging) — это технология, которая определяет дальность с помощью света. Система направляет лазерный импульс, измеряет время его возврата и вычисляет расстояние до объекта. Выполняя до миллиона измерений в секунду, лидар формирует детальное трёхмерное облако точек окружающей среды.

На фото представлены разные типы лидаров

Каждая точка в облаке содержит координаты XYZ и иногда интенсивность отражённого сигнала. В продвинутых системах регистрируется больше импульсов, как лазерный импульс прошёл через листву, ветки и достиг земли. Лидар превращает физику в полезные данные с нужной скоростью и точностью.

Как работает лидар: от импульса до облака точек

Современный лидар состоит из четырёх функциональных частей:

Излучатель света.
Механизм управления лучом.
Детектор.
Система измерения времени.

Схема работы LiDAR-датчика

Излучатель света посылает короткие импульсы длительностью в несколько наносекунд) на определённой длине волны. Чаще всего используют 905 или 1550 нм. 1550 нм предпочтительнее для больших дальностей — он безопаснее для глаз и позволяет применять более мощные лазеры.

Механизм управления лучом с измерением угла поворота (вращающаяся призма, зеркало или твёрдотельная фазированная решётка) направляет импульс в нужную сторону.

Детектор принимает отражённый сигнал.

Система измерения фиксирует время «туда-обратно» с точностью до субнаносекунды. В хороших условиях это даёт сантиметровую точность. Анализ формы импульса позволяет достичь миллиметровой точности.

В отличие от лидаров масс-маркета, профессиональные лидары используют две технологические особенности для трёхмерного сканирования. Разберём их подробнее.

Первая особенность — обработка множественных отражений. Одиночный лазерный импульс, попадая в крону дерева, отражается от листьев, веток и земли под ними. Детектор с поддержкой множественных отражений регистрирует все эти сигналы по отдельности. В результате облако точек фиксирует структуру растительности, а не только верхний слой. При воздушном лазерном сканировании территорий, которые покрыты растительностью, это необходимый функционал лидара. Чем больше лидар может регистрировать отражений, тем лучше.

Вторая особенность — оцифровка полной формы волны. Вместо регистрации отдельных пиков отражений детектор оцифровывает форму отраженного импульса. Без оцифровки формы импульса получают целочисленное значение, т.е. грубое расстояние. С оцифровкой можно определить не только целую часть, но и уточнённую (домер). Это даёт возможность точнее отобразить структуру реальной поверхности. Например, без оцифровки в облаке невозможно увидеть бордюр и определить его местоположение. Вместо него будет сглаженный переход и примерно представление о расположении бордюра. С оцифровкой данные становятся детальнее: уже в облаке можно увидеть люки, бордюры и иные мелкие объекты с возможностью их идентификации.

Данные применяют в разных отраслях, где простые системы теряют часть данных, например: при оценке состояния дорог и инженерных сооружений, в лесном хозяйстве для определения высоты и густоты растительности, при археологических изысканиях, в геофизике и батиметрии.

Какие данные можно получить из облака точек

Результат любого лидар-обследования — «сырое» облако 3D-точек, т.е. данные ещё не разделены по классам, содержат шумы и не пригодны для проектирования. Чтобы использовать данные в работе, облако нужно обработать: отфильтровать, классифицировать, структурировать.

Из облака точек можно получить несколько типов данных.

Цифровая модель рельефа (ЦМР), которая отражает поверхность земли

Облако точек и цифровая модель рельефа (ЦМР) под облаком точек

Облако точек с эффектом прозрачности, а под облаком частично изображён топоплан в 3D

Технический план помещений, который отрисован по облаку точек

Разные способы визуалиации MESH-модели: слева модель «покрашена» по данным фотографирования, справа расположен её каркас

Полученные данные используют в геодезии, строительстве, лесном хозяйстве, горном деле и многих других отраслях.

Технология лидар открывает доступ к трёхмерным данным, которые раньше было сложно или дорого получать. Понимание основ этой технологии — первый шаг к тому, чтобы использовать сканеры и понимать, какие результаты можно ожидать от разных типов систем.