激光扫描技术用于铁路检测的历史已经很长。从宏观的地形地貌测量到毫米级精度的建模，使用者可根据不同的应用需求，利用不同的激光扫描系统获得最佳的检测数据。不同激光扫描系统所采集的数据集还可以相互补充，具有巨大的潜力。

自2018年以来，法国的3列Vigirail试验车，除安装了已投入使用的各种测量设备外，还配备了一套激光扫描系统，此系统是奥地利Laser Measurement Systems GmbH公司生产的VMX-RAIL系统。这是世界上第一个包含3台扫描仪的铁路用车载激光雷达（LiDAR）测量系统，安装于车顶，用于检测轨道环境。

1 LiDAR 测量系统

LiDAR测量系统具有特殊的技术优势，如数据采集速度快、受环境光线条件影响小，以及具有连续跟踪多个目标的能力。这些特性保证了LiDAR测量系统在执行各种铁路领域测量任务时的有效性。LiDAR测量系统可分为机载激光扫描系统（ALS，其中包括无人机激光扫描系统ULS）、地面激光扫描系统（TLS）和车载激光扫描系统（MLS）3类。使用者可根据所涉及的任务选择上述系统采集数据（图1）。

1.1 ALS系统

ALS系统通常用于线路规划时的地形测量，此时一般使用安装在大型飞机上的大型ALS系统。该系统可以在使用植被滤镜后，从飞机在高空飞行时所采集的3D点云中快速生成数字地形模型（Digital Terrain Model，DTM）。

此外，ALS系统也可以安装在直升机中或以微型系统的方式集成到无人机上，从而实现在较低飞行高度上的应用。为了保障直升机和无人机的安全运行，对于大型ALS系统“缩小版”的性能要求相当高，有严格的质量和外形限制，必须在缩小组件（如LiDAR传感器、惯性测量单元、摄像机系统）体积的同时，确保组件的高质量及整个系统的稳定可靠同步，以保证数据精度不受影响。……