LiDAR Remote Sensing: Принцип, апликација, бесплатни ресурси и софтвер

Воздушни LiDAR сензориможе или да фати специфични точки од ласерски пулс, познати како дискретни мерења за враќање, или да го сними целосниот сигнал додека се враќа, наречен целобранова форма, во фиксни интервали како 1 ns (што покрива околу 15 cm). LiDAR со целосна бранова форма најчесто се користи во шумарството, додека дискретното враќање LiDAR има поширока примена во различни области. Оваа статија првенствено дискутира за дискретно враќање LiDAR и неговите употреби. Во ова поглавје, ќе покриеме неколку клучни теми за LiDAR, вклучувајќи ги неговите основни компоненти, како функционира, неговата точност, системи и достапни ресурси.

Основни компоненти на LiDAR

Системите LiDAR базирани на земја обично користат ласери со бранови должини помеѓу 500-600 nm, додека воздушните LiDAR системи користат ласери со подолги бранови должини, кои се движат од 1000-1600 nm. Стандардно поставување на LiDAR во воздухот вклучува ласерски скенер, единица за мерење на растојание (единица за опсег) и системи за контрола, следење и снимање. Исто така, вклучува и диференцијален систем за глобално позиционирање (DGPS) и инерцијална мерна единица (IMU), често интегрирани во единствен систем познат како систем за позиција и ориентација. Овој систем обезбедува прецизни податоци за локација (должина, географска широчина и надморска височина) и ориентација (ролна, висина и насока).

 Моделите во кои ласерот ја скенира областа може да варираат, вклучувајќи цик-цак, паралелни или елиптични патеки. Комбинацијата на податоци DGPS и IMU, заедно со податоците за калибрација и параметрите за монтирање, му овозможува на системот прецизно да ги обработува собраните ласерски точки. На овие точки потоа им се доделуваат координати (x, y, z) во географски координатен систем користејќи го Светскиот геодетски систем од 1984 година (WGS84).

Како LiDARДалечинско сензорирањеРаботи? Објасни на едноставен начин

Системот LiDAR емитува брзи ласерски импулси кон целниот објект или површина.

Ласерските импулси се рефлектираат од целта и се враќаат во сензорот LiDAR.

Сензорот прецизно го мери времето потребно за секој пулс да патува до целта и назад.

Користејќи ја брзината на светлината и времето на патување, се пресметува растојанието до целта.

Во комбинација со податоците за позицијата и ориентацијата од GPS и IMU сензорите, се одредуваат прецизните 3D координати на ласерските рефлексии.

Ова резултира со густ облак од 3D точки што ја претставува скенираната површина или предмет.

Физички принцип на LiDAR

Системите LiDAR користат два вида ласери: импулсен и континуиран бран. Импулсните LiDAR системи работат со испраќање краток светлосен импулс и потоа мерење на времето потребно за овој пулс да патува до целта и назад до приемникот. Ова мерење на времето за повратен пат помага да се одреди растојанието до целта. Пример е прикажан на дијаграм каде што се прикажани амплитудите и на пренесениот светлосен сигнал (AT) и на примениот светлосен сигнал (AR). Основната равенка што се користи во овој систем ја вклучува брзината на светлината (c) и растојанието до целта (R), дозволувајќи му на системот да го пресмета растојанието врз основа на тоа колку време е потребно за светлината да се врати.