LiDAR даљинска детекција: принцип, примена, бесплатни ресурси и софтвер

Ваздушни LiDAR сензориМоже или да сними одређене тачке из ласерског импулса, познате као мерења дискретног повратка, или да сними комплетан сигнал како се враћа, назван мерење пуног таласног облика, у фиксним интервалима као што је 1 ns (што покрива око 15 cm). LiDAR пуног таласног облика се углавном користи у шумарству, док LiDAR са дискретним повратком има ширу примену у различитим областима. Овај чланак првенствено разматра LiDAR са дискретним повратком и његову употребу. У овом поглављу ћемо обрадити неколико кључних тема о LiDAR-у, укључујући његове основне компоненте, како функционише, његову тачност, системе и доступне ресурсе.

Основне компоненте ЛиДАР-а

Земаљски LiDAR системи обично користе ласере са таласним дужинама између 500–600 nm, док ваздушни LiDAR системи користе ласере са дужим таласним дужинама, у распону од 1000–1600 nm. Стандардни ваздушни LiDAR систем укључује ласерски скенер, јединицу за мерење удаљености (јединица за мерење удаљености) и системе за контролу, праћење и снимање. Такође укључује диференцијални глобални позициони систем (DGPS) и инерцијалну јединицу за мерење (IMU), често интегрисане у један систем познат као систем за позицију и оријентацију. Овај систем пружа прецизне податке о локацији (географска дужина, географска ширина и висина) и оријентацији (нагиб, прогиб и смер).

 Обрасци којима ласер скенира подручје могу варирати, укључујући цик-цак, паралелне или елиптичне путање. Комбинација DGPS и IMU података, заједно са подацима о калибрацији и параметрима монтаже, омогућава систему да прецизно обради прикупљене ласерске тачке. Овим тачкама се затим додељују координате (x, y, z) у географском координатном систему користећи датум Светског геодетског система из 1984. (WGS84).

Како ЛиДАРДаљинска детекцијаДелаОбјасните на једноставан начин

ЛиДАР систем емитује брзе ласерске импулсе према циљном објекту или површини.

Ласерски импулси се одбијају од мете и враћају се до LiDAR сензора.

Сензор прецизно мери време потребно да сваки импулс стигне до циља и назад.

Користећи брзину светлости и време путовања, израчунава се удаљеност до циља.

У комбинацији са подацима о положају и оријентацији са GPS и IMU сензора, одређују се прецизне 3D координате ласерских рефлексија.

Ово резултира густим 3Д облаком тачака који представља скенирану површину или објекат.

Физички принцип ЛиДАР-а

ЛиДАР системи користе две врсте ласера: пулсирајуће и континуалне. Пулсирајући ЛиДАР системи раде тако што шаљу кратак светлосни импулс, а затим мере време потребно да овај импулс стигне до циља и назад до пријемника. Ово мерење времена повратног пута помаже у одређивању удаљености до циља. Пример је приказан на дијаграму где су приказане амплитуде и пропуштеног светлосног сигнала (АТ) и примљеног светлосног сигнала (АР). Основна једначина која се користи у овом систему укључује брзину светлости (c) и удаљеност до циља (R), што омогућава систему да израчуна удаљеност на основу тога колико је времена потребно да се светлост врати.