凝视成像激光雷达技术作为三维探测的一种重要手段,它具有光束窄和测距精度高等特点,能够快速获取地面目标的垂直结构信息,已经广泛应用于三维地理空间信息的数据采集方面。凝视成像激光雷达不同于传统的单点探测和扫描成像的激光雷达,它具有直接、快捷、准确等优点,逐渐受到越来越广泛的关注。本文首先介绍了激光雷达的国内外发展现状,从基于距离增益调制的测量原理出发,介绍了凝视成像激光雷达的成像原理和系统结构组成,进而分析了采用单通道探测的优势。接着再介绍了凝视成像激光雷达的硬件电路系统结构,包括信号驱动控制电路、门选通控制电路和增益调制电路。研究了线性上升增益的实现方式,并按照理论仿真的结果设定系统参数,在实景实验中得到了线性度比较好的上升增益区间。凝视成像激光雷达在时序信号的控制下有效地进行实际探测,并对实验结果进行了分析。本文研究了复合目标对激光雷达系统探测结果的影响,因为凝视成像激光雷达系统探测的是一块区域的加权平均距离,而不是一块区域的最边界的距离。这也是导致后面实验过程中产生实验数据和理论值有所差距的主要原因。森林是陆地生态系统的主体,森林生态系统在维护全球碳平衡等方面起着重要的作用,监测研究森林资源和结构信息具有重要的科学意义。传统的凝视成像激光雷达多用于探测一些规则的建筑物等目标,在树木探测方面应用比较少。针对越来越多的林业探测需求,本文做了两类实验,一类是探测一系列规则建筑物,探测400m处的目标时,测距误差不超过1m,距离分辨率达到0.6m,和理论仿真距离分辨率基本相符；另一类是探测一些复合目标物,探测50m处的树木时,测距误差不超过1m,距离分辨率达到0.4m。