LiDAR daljinsko istraživanje: Princip, primjena, besplatni resursi i softver

Pretplatite se na naše društvene mreže za brze objave

Zračni LiDAR senzoriMože ili snimiti određene tačke laserskog impulsa, poznate kao mjerenja diskretnog povratka, ili snimiti kompletan signal kako se vraća, nazvan puni talasni oblik, u fiksnim intervalima kao što je 1 ns (što pokriva oko 15 cm). LiDAR punog talasnog oblika se uglavnom koristi u šumarstvu, dok LiDAR diskretnog povratka ima širu primjenu u raznim oblastima. Ovaj članak prvenstveno razmatra LiDAR diskretnog povratka i njegovu upotrebu. U ovom poglavlju ćemo obraditi nekoliko ključnih tema o LiDAR-u, uključujući njegove osnovne komponente, kako funkcioniše, njegovu tačnost, sisteme i dostupne resurse.

Osnovne komponente LiDAR-a

Zemaljski LiDAR sistemi obično koriste lasere s talasnim dužinama između 500-600 nm, dok zračni LiDAR sistemi koriste lasere s dužim talasnim dužinama, u rasponu od 1000-1600 nm. Standardna zračna LiDAR postavka uključuje laserski skener, jedinicu za mjerenje udaljenosti (jedinicu za mjerenje udaljenosti) i sisteme za kontrolu, praćenje i snimanje. Također uključuje Diferencijalni globalni pozicijski sistem (DGPS) i Inercijalnu mjernu jedinicu (IMU), često integrirane u jedan sistem poznat kao sistem za poziciju i orijentaciju. Ovaj sistem pruža precizne podatke o lokaciji (dužina, širina i visina) i orijentaciji (nagib, progib i smjer).

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

Kako LiDARDaljinsko istraživanjeDjelaObjasnite na jednostavan način

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

Laserski impulsi se odbijaju od cilja i vraćaju se do LiDAR senzora.

Senzor precizno mjeri vrijeme potrebno da svaki impuls stigne 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 laserskih refleksija.

To rezultira gustim 3D oblakom tačaka koji predstavlja skeniranu površinu ili objekat.

Fizički princip LiDAR-a

LiDAR sistemi koriste dvije vrste lasera: pulsirajući i kontinuirani talas. Pulsirajući LiDAR sistemi rade tako što šalju kratki svjetlosni impuls, a zatim mjere vrijeme potrebno da ovaj impuls stigne do cilja i nazad do prijemnika. Ovo mjerenje vremena povratnog puta pomaže u određivanju udaljenosti do cilja. Primjer je prikazan na dijagramu gdje su prikazane amplitude i propuštenog svjetlosnog signala (AT) i primljenog svjetlosnog signala (AR). Osnovna jednačina koja se koristi u ovom sistemu uključuje brzinu svjetlosti (c) i udaljenost do cilja (R), što omogućava sistemu da izračuna udaljenost na osnovu toga koliko je vremena potrebno da se svjetlost vrati.

Mjerenje diskretnog povratka i punog talasnog oblika korištenjem LiDAR-a iz zraka.

Tipičan LiDAR sistem iz aviona.

Proces mjerenja u LiDAR-u, koji uzima u obzir i detektor i karakteristike cilja, sažet je standardnom LiDAR jednačinom. Ova jednačina je prilagođena iz radarske jednačine i fundamentalna je za razumijevanje načina na koji LiDAR sistemi izračunavaju udaljenosti. Opisuje odnos između snage odašiljanog signala (Pt) i snage primljenog signala (Pr). U suštini, jednačina pomaže u kvantificiranju količine odašiljane svjetlosti koja se vraća prijemniku nakon što se reflektira od cilja, što je ključno za određivanje udaljenosti i kreiranje tačnih mapa. Ovaj odnos uzima u obzir faktore poput slabljenja signala zbog udaljenosti i interakcija s površinom cilja.

Primjene LiDAR daljinskog istraživanja

LiDAR daljinsko istraživanje ima brojne primjene u različitim oblastima:
 Kartiranje terena i topografsko mapiranje za kreiranje digitalnih modela elevacije (DEM) visoke rezolucije.
 Kartiranje šumarstva i vegetacije za proučavanje strukture krošnji drveća i biomase.
 Kartiranje obale i priobalja za praćenje erozije i promjena nivoa mora.
 Urbano planiranje i modeliranje infrastrukture, uključujući zgrade i transportne mreže.
 Arheologija i dokumentacija kulturne baštine historijskih lokaliteta i artefakata.
 Geološka i rudarska istraživanja za mapiranje površinskih karakteristika i praćenje operacija.
 Autonomna navigacija vozila i detekcija prepreka.
 Planetarna istraživanja, kao što je mapiranje površine Marsa.

Primjena LiDAR-a_(1)

Trebate besplatne konsultacije?

Lumispot nudi vrhunsku garanciju kvalitete i postprodajnu uslugu, certificiranu od strane nacionalnih, industrijski specifičnih, FDA i CE sistema kvalitete. Brz odgovor kupcima i proaktivna postprodajna podrška.

Saznajte više o nama

LiDAR resursi:

Nepotpuna lista LiDAR izvora podataka i besplatnog softvera data je u nastavku. LiDAR izvori podataka:
1.Otvorena topografijahttp://www.opentopography.org
2.Istraživač Zemlje SAD-ahttp://earthexplorer.usgs.gov
3.Međuagencijski popis nadmorskih visina Sjedinjenih Američkih Državahttps://coast.noaa.gov/inventory/
4.Nacionalna uprava za okeane i atmosferu (NOAA)Digitalna obala https://www.coast.noaa.gov/dataviewer/#
5.Wikipedia LiDARhttps://en.wikipedia.org/wiki/National_Lidar_Dataset_(Sjedinjene_Američke Države)
6.LiDAR onlinehttp://www.lidar-online.com
7.Nacionalna mreža ekoloških opservatorija—NEONhttp://www.neonscience.org/data-resources/get-data/airborne-data
8.LiDAR podaci za sjevernu Španijuhttp://b5m.gipuzkoa.net/url5000/en/G_22485/PUBLI&consulta=HAZLIDAR
9.LiDAR podaci za Ujedinjeno Kraljevstvohttp://catalogue.ceda.ac.uk/list/?return_obj=ob&id=8049, 8042, 8051, 8053

Besplatni LiDAR softver:

1.Zahtijeva ENVI. http://bcal.geology.isu.edu/ Envitools.shtml
2.FugroViewer(za LiDAR i ostale rasterske/vektorske podatke) http://www.fugroviewer.com/
3.FUSION/LDV(Vizualizacija, konverzija i analiza LiDAR podataka) http://forsys.cfr.washington.edu/fusion/fusionlatest.html
4.LAS alati(Kod i softver za čitanje i pisanje LAS datoteka) http://www.cs.unc.edu/~isenburg/lastools/
5.LASUtility(Skup GUI uslužnih programa za vizualizaciju i konverziju LAS datoteka) http://home.iitk.ac.in/~blohani/LASUtility/LASUtility.html
6.LibLAS(C/C++ biblioteka za čitanje/pisanje LAS formata) http://www.liblas.org/
7.MCC-LiDAR(Klasifikacija zakrivljenosti u više skala za LiDAR) http://sourceforge.net/projects/mcclidar/
8.MARS FreeView(3D vizualizacija LiDAR podataka) http://www.merrick.com/Geospatial/Software-Products/MARS-Software
9.Potpuna analiza(Softver otvorenog koda za obradu i vizualizaciju LiDAR oblaka tačaka i talasnih oblika) http://fullanalyze.sourceforge.net/
10.Magija oblaka tačaka (A set of software tools for LiDAR point cloud visualiza-tion, editing, filtering, 3D building modeling, and statistical analysis in forestry/ vegetation applications. Contact Dr. Cheng Wang at wangcheng@radi.ac.cn)
11.Brzi čitač terena(Vizualizacija LiDAR oblaka tačaka) http://appliedimagery.com/download/ Dodatni LiDAR softverski alati mogu se pronaći na web stranici Open Topography ToolRegistry na http://opentopo.sdsc.edu/tools/listTools.

Zahvale

  • Ovaj članak uključuje istraživanje iz knjige "LiDAR daljinsko istraživanje i primjene" autora Viníciusa Guimarãesa iz 2020. godine. Cijeli članak je dostupan.ovdje.
  • Ova sveobuhvatna lista i detaljan opis LiDAR izvora podataka i besplatnog softvera pruža osnovni alat za profesionalce i istraživače u oblasti daljinskog istraživanja i geografske analize.

 

Odricanje odgovornosti:

  • Ovim izjavljujemo da su neke slike prikazane na našoj web stranici prikupljene s interneta u svrhu promocije obrazovanja i dijeljenja informacija. Poštujemo prava intelektualnog vlasništva svih originalnih autora. Korištenje ovih slika nije namijenjeno za komercijalnu dobit.
  • Ako smatrate da bilo koji od korištenih sadržaja krši vaša autorska prava, kontaktirajte nas. Više smo nego spremni poduzeti odgovarajuće mjere, uključujući uklanjanje slika ili navođenje odgovarajućeg izvora, kako bismo osigurali usklađenost sa zakonima i propisima o intelektualnom vlasništvu. Naš cilj je održavati platformu koja je bogata sadržajem, pravedna i poštuje prava intelektualnog vlasništva drugih.
  • Please contact us through the following contact information, email: sales@lumispot.cn. We promise to take immediate action upon receipt of any notice and guarantee 100% cooperation to resolve any such issues.
Povezane vijesti
>> Povezani sadržaj

Vrijeme objave: 16. april 2024.