Viskas, ką žinote apie LIDAR sistemas ir programas

Viskas, ką žinote apie LIDAR sistemas ir programas

LIDAR arba 3D lazerinis nuskaitymas buvo sukurtas 1960-ųjų pradžioje povandeniniams laivams aptikti iš orlaivio, o ankstyvieji modeliai buvo sėkmingai naudojami 1970-ųjų pradžioje. Šiais laikais aplinkos tyrimus sunku įsivaizduoti nenaudojant nuotolinio stebėjimo metodų, tokių kaip šviesos aptikimas ir diapazono nustatymas (LIDAR) ir Radijo bangų aptikimas ir diapazonas (RADAR) . Didelė erdvinė ir laipsniška matavimų skiriamoji geba, galimybė stebėti atmosferą aplinkos sąlygomis ir galimybė įveikti aukščio diapazoną nuo žemės iki daugiau nei 100 km aukščio sudaro LIDAR prietaisų patrauklumą.



Skleidžiamos spinduliuotės ir atmosferos elementų sąveikos procesų įvairovė gali būti naudojama LIDAR, kad būtų galima nustatyti pagrindinius aplinkos būsenos kintamuosius, ty temperatūrą, slėgį, drėgmę ir vėją, taip pat geografinį upės upės rodiklį. lovos aukštis, kasyklų tyrimas, miškų ir kalvų tankis, jūros dugno tyrimas (batimetrija).


Kaip veikia LIDAR?

Šviesos aptikimo ir diapazono sistemos veikimo principas iš tiesų yra gana paprastas. LIDAR jutiklis, sumontuotas ant orlaivio ar sraigtasparnio. Jis generuoja lazerio impulsų traukinį, kuris siunčiamas į paviršių / taikinį matuoti laiką ir kurio reikia, kad grįžtumėte prie šaltinio. Faktinį apskaičiavimą, skirtą matuoti, kiek grįžęs šviesos fotonas nuvažiavo iki objekto ir iš jo, apskaičiuoja





Atstumas = (šviesos greitis x skrydžio laikas) / 2

Tada apskaičiuojami tikslūs atstumai iki žemės taškų ir galima nustatyti aukštį kartu su žemės paviršiaus pastatais, keliais ir užregistruoti augmeniją. Šie aukščiai derinami su skaitmenine oro fotografija, kad būtų sukurtas skaitmeninis žemės aukščio modelis.



Šviesos aptikimas ir diapazono parinkimas

Šviesos aptikimo ir diapazono nustatymo sistema

Lazerio prietaisas į paviršių iššaudo greitus lazerio šviesos impulsus, kai kurie - iki 150 000 impulsų per sekundę. Prietaiso jutiklis matuoja, kiek laiko kiekvienam impulsui atsispindi atgal. Šviesa juda pastoviu ir žinomu greičiu, todėl LIDAR prietaisas gali tiksliai apskaičiuoti atstumą tarp savęs ir taikinio. Pakartodamas tai greitai progresuodamas, prietaisas sukuria sudėtingą matuojamo paviršiaus „žemėlapį“.


Su ore esančios šviesos aptikimas ir diapazonas , tikslumui užtikrinti turi būti renkami kiti duomenys. Jutikliui judant aukštyje, norint nustatyti lazerio impulso padėtį siuntimo metu ir grįžimo laiką, reikia įtraukti prietaiso vietą ir orientaciją. Ši papildoma informacija yra labai svarbi duomenų vientisumui. Su antžeminis šviesos aptikimas ir diapazonas kiekvienoje vietoje, kur yra įrengtas prietaisas, galima pridėti vieną GPS vietą.

LIDAR sistemos tipai

Remiantis platforma

  • Antžeminis LIDAR
  • Ore skraidantis LIDAR
  • Spaceborne LIDAR
„LiDAR“ sistemos, pagrįstos platforma

„LiDAR“ sistemos, pagrįstos platforma

Bade apie fizinį procesą

  • Nuotolinis ieškiklis LIDAR
  • DIAL LIDAR
  • LIDAR dopleriu

Įtarė sklaidos procesą

  • Mano
  • Rayleigh
  • Ramanas
  • Fluorescencija

Pagrindiniai LIDAR sistemų komponentai

Daugelyje šviesos aptikimo ir diapazono sistemų naudojami keturi pagrindiniai komponentai

Šviesos aptikimo ir diapazonų sistemų komponentai

Šviesos aptikimo ir diapazonų sistemų komponentai

Lazeriai

Lazeriai yra skirstomi pagal jų bangos ilgį. Oro šviesos aptikimo ir diapazono sistemose naudojami 1064 nm diodiniai siurbliai Nd: YAG lazeriai, o batimetrinėse sistemose naudojami 532 nm dvigubo diodo siurbliai Nd: YAG lazeriai, kurie prasiskverbia į vandenį su mažesniu slopinimu nei ore esanti sistema (1064 nm). Geresnę skiriamąją gebą galima pasiekti trumpesniais impulsais, jei imtuvo detektorius ir elektronika turi pakankamai pralaidumo, kad galėtų valdyti padidėjusį duomenų srautą.

Skaitytuvai ir optika

Vaizdų kūrimo greitį įtakoja greitis, kuriuo juos galima nuskaityti į sistemą. Skirtingoms skiriamosioms geboms yra įvairūs nuskaitymo metodai, tokie kaip azimutas ir aukštis, dvigubos ašies skaitytuvas, dvigubos svyruojančios plokštumos veidrodžiai ir daugiakampiai veidrodžiai. Optikos tipas nustato diapazoną ir skiriamąją gebą, kurią gali aptikti sistema.

Fotodetektorius ir imtuvo elektronika

Fotodetektorius yra prietaisas, kuris nuskaito ir užregistruoja atgalinį sklaidą signalą sistemai. Yra du pagrindiniai fotodetektorių technologijų tipai, kietojo kūno detektoriai, tokie kaip silicio lavinos fotodiodai ir fotoradiatoriai.

Navigacijos ir padėties nustatymo sistemos / GPS

Kai šviesos aptikimo ir diapazono jutiklis sumontuotas ant lėktuvo palydovo ar automobilių, būtina nustatyti absoliučią jutiklio padėtį ir orientaciją, kad būtų palaikomi tinkami naudoti duomenys. Pasaulinės padėties nustatymo sistemos (GPS) pateikti tikslią geografinę informaciją apie jutiklio padėtį, o inercinio matavimo vienetas (IMU) įrašo tikslią jutiklio orientaciją toje vietoje. Šie du prietaisai pateikia jutiklių duomenų pavertimo statiniais taškais metodą, skirtą naudoti įvairiose sistemose.

Navigacijos ir padėties nustatymo sistemos / GPS

Navigacijos ir padėties nustatymo sistemos / GPS

LIDAR duomenų apdorojimas

Šviesos aptikimo ir diapazono nustatymo mechanizmas tiesiog renka duomenis apie aukščio aukštį ir kartu su inercinio matavimo vieneto duomenimis yra kartu su orlaiviu ir GPS įrenginiu. Šių sistemų pagalba jutiklis „Šviesos aptikimas ir diapazonas“ renka duomenų taškus, duomenų vieta fiksuojama kartu su GPS jutikliu. Duomenys reikalingi kiekvieno impulso, išsibarsčiusio atgal į jutiklį, grįžimo trukmei apdoroti ir kintamiems atstumams nuo jutiklio arba žemės dangos paviršių pokyčiams apskaičiuoti. Po apklausos duomenys atsisiunčiami ir apdorojami naudojant specialiai sukurtą kompiuterinę programinę įrangą („LIDAR point Cloud Data Processing Software“). Galutinė išvestis yra tiksli, geografiškai užregistruota kiekvieno duomenų taško ilguma (X), platuma (Y) ir aukštis (Z). LIDAR žemėlapių duomenys sudaromi iš paviršiaus aukščio matavimų ir yra pasiekiami atliekant oro topografinius tyrimus. Failo formatas, naudojamas LIDAR duomenims surinkti ir saugoti, yra paprastas tekstinis failas. Naudojant aukščio taškus, duomenys gali būti naudojami kuriant išsamius topografinius žemėlapius. Turėdami šiuos duomenų taškus, jie taip pat leidžia sukurti skaitmeninį žemės paviršiaus aukščio modelį.

LIDAR sistemų taikymai

Okeanografija

LIDAR naudojamas fitoplanktono fluorescencijai ir biomasei vandenyno paviršiuje apskaičiuoti. Jis taip pat naudojamas vandenyno gyliui matuoti (batimetrija).

LiDAR okeanografijoje

LiDAR okeanografijoje

DEM (skaitmeninio aukščio modelis)

Jis turi x, y, z koordinates. Aukščio vertės gali būti naudojamos visur, keliuose, pastatuose, tiltuose ir kitur. Tai leido lengvai užfiksuoti paviršiaus aukštį, ilgį ir plotį.

Atmosferos fizika

LIDAR naudojamas debesų tankiui ir deguonies, Co2, azoto, sieros ir kitų dujų dalelių koncentracijai vidutinėje ir viršutinėje atmosferoje matuoti.

Karinis

LIDAR visada naudojo kariškiai, kad suprastų žemę supančią sieną. Jis sukuria didelės raiškos žemėlapį kariniams tikslams.

Meteorologija

LIDAR buvo naudojamas tiriant debesį ir jo elgesį. LIDAR naudoja savo bangos ilgį smogdamas mažoms dalelėms debesyje, kad suprastų debesų tankį.

Upių tyrimas

„Greenlight“ (532 nm) „LIDAR“ lazeris naudojamas matuoti povandeninę informaciją, reikalingą norint suprasti upės gylį, plotį, srauto stiprumą ir dar daugiau. Upių inžinerijai jos skerspjūvio duomenys yra paimti iš šviesos aptikimo ir diapazono duomenų (DEM), kad būtų sukurtas upės modelis, kuris sukurs potvynio pakraščio žemėlapį.

Upių tyrimas naudojant LIDAR

Upių tyrimas naudojant LIDAR

Mikro-topografija

Šviesos aptikimas ir diapazono nustatymas yra labai tiksli ir aiški technologija, kuri naudoja lazerio impulsą smūgiui į objektą. Reguliari fotogrammetrija ar kita tyrimo technologija negali suteikti miško lajų paviršiaus aukščio vertės. Bet LIDAR gali prasiskverbti pro objektą ir aptikti paviršiaus vertę.

Ar turite pagrindinę informaciją apie LIDAR ir jo programas? Mes pripažįstame, kad aukščiau pateikta informacija paaiškina šviesos aptikimo ir diapazono mechanizmo koncepcijos pagrindus su susijusiais vaizdais ir įvairiomis realaus laiko programomis. Be to, jei kyla abejonių dėl šios koncepcijos ar elektroninių projektų įgyvendinimo, pateikite savo pasiūlymus ir komentarus apie šį straipsnį, kuriuos galite parašyti žemiau esančiame komentarų skyriuje. Štai jums klausimas, Kokie yra skirtingi šviesos aptikimo ir diapazono tipai?