大氣探測激光雷達工作原理與微波雷達相似。一般采用脈沖激光器作為發射源，向大氣中發射一束具有高指向性、高能量的窄脈沖寬度的激光束，通過望遠鏡收集大氣中物質產生的后向散射光，并對散射光進行光譜分析，剔除雜散光信號，經光電轉換后獲得電信號，由計算機進行數據采集、信號分析及數據反演即可得到所需大氣參數或信息。通過測量反射、散射回波信號的時間間隔、頻率變化、波束所指方向等就可以確定目標的距離、方位和速度等信息，然后結合激光器本身的位置信息和姿態角度信息，計算出目標表面回波點的三維坐標。

 

激光雷達在一些關鍵技術指標上遠遠超越了其他遙感探測技術，使其在很多領域得以廣泛應用。具體包括:

 

⑴數據密度大：激光波束窄，探測次數多，因而采集數據量更大。每秒可測量數十萬個點，對真實物體表面(如地面)的還原和建模帶來方便。同時，可調節點采集間隔，大大提高了適用性和工作效率。

 

⑵數據精度高：由于激光波長短、頻率高，可以使激光雷達達到*的測量精度。高精度測量激光雷達測量精度可達毫米以下，機載激光雷達測量精度也可達厘米級。

 

⑶植被穿透能力強：激光在植被中傳播時，可以在樹冠、樹枝、地面等多個高程發生反射，從而得到多次回波數，這是其他雷達所不具備的優勢。特別是得到的地面回波數據，有效克服了植被影響，使探測地面真實地形成為可能。

 

⑷不受太陽高度角和陰影影響：激光雷達為主動測量式雷達，不依賴自然光，因而與傳統方式相比，其獲取數據的精度不受時間、太陽高度角和地物陰影的限制和影響，可以24 h全地形作業。

 

⑸隱蔽性好、抗干擾能力強：激光傳播方向性好、波束窄，只在傳播路徑上存在，難以發現和截獲。同時，激光雷達口徑小，且定向接收，只接收指向區域回波，接收干擾信號的概率極低。

 

⑹體積小、重量輕、作業效率高：激光雷達發射口徑只有幾厘米，重量小的可以單人手持使用，相較其他雷達設備要輕便、靈巧得多，不但可以節約人力、物力資源，而且可以使工作變得更加簡單快捷，可應用的領域也更廣。