LiDAR daljinsko ispitivanje: princip, aplikacija, besplatni resursi i softver

Vazdušni LiDAR senzorimože ili uhvatiti određene tačke iz laserskog impulsa, poznate kao diskretna povratna mjerenja, ili snimiti kompletan signal kako se vraća, nazvan puni talasni oblik, u fiksnim intervalima poput 1 ns (koji pokriva oko 15 cm). LiDAR punog oblika se uglavnom koristi u šumarstvu, dok LiDAR s diskretnim povratom ima širu primjenu u različitim poljima. Ovaj članak prvenstveno govori o diskretnom povratnom LiDAR-u i njegovoj upotrebi. U ovom poglavlju ćemo pokriti nekoliko ključnih tema o LiDAR-u, uključujući njegove osnovne komponente, kako radi, njegovu tačnost, sisteme i dostupne resurse.

Osnovne komponente LiDAR-a

Prizemni LiDAR sistemi obično koriste lasere sa talasnim dužinama između 500-600 nm, dok LiDAR sistemi u vazduhu koriste lasere sa dužim talasnim dužinama, u rasponu od 1000-1600 nm. Standardna zračna postavka LiDAR-a uključuje laserski skener, jedinicu za mjerenje udaljenosti (jedinicu dometa) i sisteme za kontrolu, praćenje i snimanje. Takođe uključuje diferencijalni globalni sistem pozicioniranja (DGPS) i inercijalnu mjernu jedinicu (IMU), često integrirane u jedan sistem poznat kao sistem položaja i orijentacije. Ovaj sistem pruža precizne podatke o lokaciji (dužinu, širinu i nadmorsku visinu) i orijentaciju (nagib, nagib i smjer).

 Obrasci u kojima laser skenira područje mogu varirati, uključujući cik-cak, paralelne ili eliptične putanje. Kombinacija DGPS i IMU podataka, zajedno sa podacima o kalibraciji i parametrima montaže, omogućava sistemu da precizno obradi prikupljene laserske tačke. Ovim tačkama se zatim dodeljuju koordinate (x, y, z) u geografskom koordinatnom sistemu koristeći datum Svetski geodetski sistem iz 1984. (WGS84).

Kako LiDARRemote SensingRadi? Objasnite na jednostavan način

LiDAR sistem emituje brze laserske impulse prema ciljnom objektu ili površini.

Laserski impulsi se odbijaju od mete i vraćaju se na LiDAR senzor.

Senzor precizno mjeri vrijeme potrebno da svaki impuls putuje do cilja i nazad.

Koristeći brzinu svjetlosti i vrijeme putovanja, izračunava se udaljenost do cilja.

U kombinaciji s podacima o položaju i orijentaciji iz GPS i IMU senzora, određuju se precizne 3D koordinate refleksija lasera.

Ovo rezultira gustim 3D oblakom tačaka koji predstavlja skeniranu površinu ili objekt.

Fizički princip LiDAR-a

LiDAR sistemi koriste dva tipa lasera: pulsni i kontinuirani talas. Impulsni LiDAR sistemi rade tako što šalju kratki svjetlosni impuls, a zatim mjere vrijeme koje je potrebno ovom impulsu da putuje do cilja i nazad do prijemnika. Ovo mjerenje povratnog vremena pomaže u određivanju udaljenosti do cilja. Primjer je prikazan na dijagramu na kojem su prikazane amplitude i emitiranog svjetlosnog signala (AT) i primljenog svjetlosnog signala (AR). Osnovna jednačina koja se koristi u ovom sistemu uključuje brzinu svjetlosti (c) i udaljenost do mete (R), omogućavajući sistemu da izračuna udaljenost na osnovu toga koliko dugo je potrebno svjetlosti da se vrati.