LiDAR-fjernmåling: Princip, applikation, gratis ressourcer og software

Luftbårne LiDAR-sensorerkan enten fange specifikke punkter fra en laserpuls, kendt som diskrete returmålinger, eller optage hele signalet, når det returnerer, kaldet fuldbølgeform, med faste intervaller som 1 ns (som dækker omkring 15 cm). Fuldbølgeform LiDAR bruges mest i skovbrug, mens diskret tilbagevenden LiDAR har bredere anvendelser på tværs af forskellige felter. Denne artikel diskuterer primært diskret returnering af LiDAR og dets anvendelser. I dette kapitel vil vi dække flere nøgleemner om LiDAR, inklusive dets grundlæggende komponenter, hvordan det virker, dets nøjagtighed, systemer og tilgængelige ressourcer.

Grundlæggende komponenter i LiDAR

Jordbaserede LiDAR-systemer bruger typisk lasere med bølgelængder mellem 500-600 nm, mens luftbårne LiDAR-systemer bruger lasere med længere bølgelængder, der spænder fra 1000-1600 nm. En standard luftbåren LiDAR-opsætning inkluderer en laserscanner, en enhed til måling af afstand (afstandsenhed) og systemer til kontrol, overvågning og optagelse. Det inkluderer også et DGPS (Differential Global Positioning System) og en Inertial Measurement Unit (IMU), ofte integreret i et enkelt system kendt som et positions- og orienteringssystem. Dette system giver præcise data om placering (længdegrad, breddegrad og højde) og orientering (rulle, pitch og kurs).

 Mønstrene, som laseren scanner området i, kan variere, herunder zigzag, parallelle eller elliptiske baner. Kombinationen af ​​DGPS- og IMU-data, sammen med kalibreringsdata og monteringsparametre, gør det muligt for systemet at behandle de indsamlede laserpunkter nøjagtigt. Disse punkter tildeles derefter koordinater (x, y, z) i et geografisk koordinatsystem ved hjælp af World Geodetic System of 1984 (WGS84) datum.

Hvordan LiDARFjernmålingVirker? Forklar på en enkel måde

Et LiDAR-system udsender hurtige laserimpulser mod et målobjekt eller overflade.

Laserimpulserne reflekteres fra målet og vender tilbage til LiDAR-sensoren.

Sensoren måler præcist den tid, det tager for hver puls at rejse til målet og tilbage.

Ved hjælp af lysets hastighed og rejsetiden beregnes afstanden til målet.

Kombineret med positions- og orienteringsdata fra GPS- og IMU-sensorer bestemmes de præcise 3D-koordinater for laserreflektionerne.

Dette resulterer i en tæt 3D-punktsky, der repræsenterer den scannede overflade eller objekt.

LiDARs fysiske princip

LiDAR-systemer bruger to typer lasere: pulserende og kontinuerlig bølge. Pulserede LiDAR-systemer fungerer ved at udsende en kort lyspuls og derefter måle den tid, det tager for denne puls at rejse til målet og tilbage til modtageren. Denne måling af tur-retur-tid hjælper med at bestemme afstanden til målet. Et eksempel er vist i et diagram, hvor amplituderne af både det transmitterede lyssignal (AT) og det modtagne lyssignal (AR) vises. Den grundlæggende ligning, der bruges i dette system, involverer lysets hastighed (c) og afstanden til målet (R), hvilket gør det muligt for systemet at beregne afstanden baseret på, hvor lang tid det tager for lyset at vende tilbage.