LIDAR Uzaktan Algılama: İlke, Uygulama, Ücretsiz Kaynaklar ve Yazılım

Havadaki LiDAR sensörleriAyrık dönüş ölçümleri olarak bilinen bir lazer darbesinden spesifik noktaları yakalayabilir veya tam dalga formu olarak adlandırılan 1 ns (yaklaşık 15 cm kapsayan) gibi sabit aralıklarla döndüğünde tam sinyali kaydedebilir. Tam dalga formu lidar çoğunlukla ormancılıkta kullanılırken, ayrık dönüş LiDAR çeşitli alanlarda daha geniş uygulamalara sahiptir. Bu makale öncelikle ayrık dönüş lidar ve kullanımlarını tartışmaktadır. Bu bölümde, temel bileşenleri, nasıl çalıştığı, doğruluğu, sistemleri ve mevcut kaynaklar da dahil olmak üzere LiDAR ile ilgili birkaç temel konuyu ele alacağız.

Lidar'ın temel bileşenleri

Zemin tabanlı LiDAR sistemleri tipik olarak 500-600 nm arasında dalga boyları olan lazerler kullanırken, havadaki lidar sistemleri 1000-1600 nm arasında değişen daha uzun dalga boylarına sahip lazerler kullanır. Standart bir havadaki lidar kurulumu, bir lazer tarayıcı, mesafe ölçme birimi (değişen ünite) ve kontrol, izleme ve kayıt sistemleri içerir. Ayrıca, genellikle konum ve oryantasyon sistemi olarak bilinen tek bir sisteme entegre edilmiş bir diferansiyel küresel konumlandırma sistemi (DGPS) ve bir atalet ölçüm ünitesi (IMU) içerir. Bu sistem hassas konum (boylam, enlem ve yükseklik) ve oryantasyon (rulo, perde ve başlık) verileri sağlar.

 Lazerin alanı taradığı desenler, zikzak, paralel veya eliptik yollar dahil olmak üzere değişebilir. DGP'ler ve IMU verilerinin kombinasyonu, kalibrasyon verileri ve montaj parametreleri ile birlikte, sistemin toplanan lazer noktalarını doğru bir şekilde işlemesine izin verir. Bu noktalar daha sonra 1984 (WGS84) DATUM'unun Dünya Jeodezik Sistemi kullanılarak bir coğrafi koordinat sisteminde koordinatlar (x, y, z) atanır.

Nasıl LidarUzaktan algılamaEserler? Basit bir şekilde açıklayın

Bir LiDAR sistemi, bir hedef nesneye veya yüzeye doğru hızlı lazer darbeleri yayar.

Lazer darbeleri hedefi yansıtır ve LiDAR sensörüne geri döner.

Sensör, her darbenin hedefe ve geri gitmesi için gereken süreyi tam olarak ölçer.

Işık hızı ve seyahat süresi kullanılarak hedefe olan mesafe hesaplanır.

GPS ve IMU sensörlerinden gelen konum ve yönlendirme verileri ile birleştirildiğinde, lazer yansımalarının kesin 3D koordinatları belirlenir.

Bu, taranan yüzeyi veya nesneyi temsil eden yoğun bir 3D nokta bulutu ile sonuçlanır.

Lidar'ın fiziksel prensibi

Lidar sistemleri iki tip lazer kullanır: darbeli ve sürekli dalga. Darbeli lidar sistemleri kısa bir ışık darbesi göndererek ve daha sonra bu nabzın hedefe gitmesi ve alıcıya geri dönmesi için gereken süreyi ölçerek çalışır. Karayolu süresinin bu ölçümü, hedefe olan mesafeyi belirlemeye yardımcı olur. Bir örnek, hem iletilen ışık sinyalinin (AT) hem de alınan ışık sinyalinin (AR) genliklerinin görüntülendiği bir diyagramda gösterilmiştir. Bu sistemde kullanılan temel denklem, ışık hızını (C) ve hedefe (R) mesafeyi içerir ve sistemin ışığın geri dönmesinin ne kadar sürdüğüne bağlı olarak mesafeyi hesaplamasına izin verir.