LIDAR ili 3D lasersko skeniranje razvijeno je početkom 1960-ih za otkrivanje podmornica iz zrakoplova, a rani modeli uspješno su korišteni početkom 1970-ih. U današnje vrijeme istraživanje okoliša teško je zamisliti bez upotrebe tehnika daljinskog otkrivanja poput Detekcije i dometa svjetlosti (LIDAR) i Otkrivanje i domet radio valova (RADAR) . Visoka prostorna i progresivna razlučivost mjerenja, mogućnost promatranja atmosfere u okolnim uvjetima i potencijal pokrivanja visinskog raspona od tla do više od 100 km nadmorske visine čine atraktivnost LIDAR-ovih instrumenata.
Raznolikost procesa interakcije emitiranog zračenja s atmosferskim elementima može se koristiti u LIDAR-u kako bi se omogućilo određivanje osnovnih varijabli stanja okoliša, tj. Temperature, tlaka, vlage i vjetra, kao i zemljopisno snimanje nadmorska visina korita, proučavanje mina, gustoća šuma i brežuljaka, studija ispod mora (Bathymetry).
Kako LIDAR djeluje?
Princip rada sustava za detekciju i domet svjetlosti zaista je vrlo jednostavan. LIDAR senzor postavljen na zrakoplov ili helikopter. On generira laserski impulsni vlak koji se šalje na površinu / metu kako bi izmjerio vrijeme i potrebno je da bi se vratio na izvor. Stvarni proračun za mjerenje koliko je daleko povratio svjetlosni foton do i od objekta izračunava se pomoću
Udaljenost = (Brzina svjetlosti x Vrijeme leta) / 2
Tada se izračunavaju točne udaljenosti do točaka na tlu i mogu se odrediti nadmorske visine zajedno sa prizemnim površinama zgrada, cesta i vegetacije. Ova se uzvišenja kombiniraju s digitalnom zračnom fotografijom da bi se dobio digitalni model uzvišenja zemlje.
Sustav za otkrivanje i domet svjetlosti
Laserski instrument ispaljuje brze impulse laserskog svjetla na površini, neki i do 150 000 impulsa u sekundi. Senzor na instrumentu mjeri vrijeme potrebno za povrat svakog pulsa. Svjetlost se kreće konstantnom i poznatom brzinom, tako da instrument LIDAR može s velikom točnošću izračunati udaljenost između sebe i cilja. Ponavljajući to u brzom napredovanju, instrument izrađuje složenu 'kartu' površine koju mjeri.
S Otkrivanje i domet svjetlosti u zraku , moraju se prikupiti drugi podaci kako bi se osigurala točnost. Kako se senzor kreće u visinu, moraju se uključiti mjesto i orijentacija instrumenta da bi se odredio položaj laserskog impulsa u trenutku slanja i vremena povratka. Ove su dodatne informacije ključne za cjelovitost podataka. S zemaljska detekcija i domet svjetlosti na svakom mjestu na kojem je instrument postavljen može se dodati jedno GPS mjesto.
Vrste sustava LIDAR
Na temelju platforme
- Zemaljski LIDAR
- U zraku LIDAR
- U svemiru LIDAR
LiDAR sustavi temeljeni na platformi
Naglasak na fizikalnom procesu
- Daljinomjer LIDAR
- DIAL LIDAR
- LIDAR dopler
Naglašava se postupak raspršivanja
- Moj
- Rayleigh
- Raman
- Fluorescencija
Glavne komponente LIDAR sustava
Većina sustava za otkrivanje i mjerenje svjetlosti koriste četiri glavne komponente
Komponente sustava za detekciju svjetlosti i domet
Laseri
Laseri kategorizirani su prema valnoj duljini. Sustavi za detekciju i domet svjetlosti u zraku koriste Nd: YAG lasere s diodom pumpanom od 1064nm, dok Bathymetric sustavi koriste Nd: YAG lasere s dvostrukom pumpom od 532nm koji prodiru u vodu s manje slabljenja od zračnog sustava (1064nm). Bolja razlučivost može se postići kraćim impulsima pod uvjetom da detektor prijemnika i elektronika imaju dovoljnu širinu pojasa za upravljanje povećanim protokom podataka.
Skeneri i optika
Na brzinu kojom se slike mogu razvijati utječe brzina kojom se slike mogu skenirati u sustav. Dostupne su razne metode skeniranja za različite rezolucije kao što su azimut i elevacija, dvoosni skener, dvostruka oscilirajuća ravnina zrcala i poligonalna zrcala. Vrsta optike određuje domet i razlučivost koje sustav može otkriti.
Elektronika fotodetektora i prijamnika
Fotodetektor je uređaj koji čita i bilježi povratno raspršeni signal u sustav. Dvije su glavne vrste fotodetektorskih tehnologija, čvrsti detektori, kao što su silicijske lavinske fotodiode i fotomultiplikatori.
Sustavi za navigaciju i pozicioniranje / GPS
Kada je senzor za otkrivanje i domet svjetlosti postavljen na zrakoplovni satelit ili automobile, potrebno je odrediti apsolutni položaj i orijentaciju senzora kako bi se održali korisni podaci. Sustavi za globalno pozicioniranje (GPS) pružiti točne zemljopisne podatke o položaju senzora i inercijalna mjerna jedinica (IMU) bilježi točnu orijentaciju senzora na tom mjestu. Ova dva uređaja pružaju metodu za prevođenje podataka senzora u statičke točke za upotrebu u raznim sustavima.
Sustavi za navigaciju i pozicioniranje / GPS
Obrada podataka LIDAR
Mehanizam za otkrivanje i domet svjetlosti samo prikuplja podatke o nadmorskoj visini i zajedno s podacima Inercijalne mjerne jedinice smješta se u zrakoplov i GPS jedinicu. Uz pomoć ovih sustava senzor za otkrivanje i domet svjetlosti prikuplja podatkovne točke, mjesto podataka bilježi se zajedno s GPS senzorom. Podaci su potrebni za obradu vremena povratka za svaki impuls rasuti natrag na senzor i izračunavanje promjenjivih udaljenosti od senzora ili promjena na površinama kopna. Nakon ankete, podaci se preuzimaju i obrađuju pomoću posebno dizajniranog računalnog softvera (LIDAR point Cloud Data Processing Software). Konačni rezultat je točan, zemljopisno registrirana zemljopisna dužina (X), zemljopisna širina (Y) i nadmorska visina (Z) za svaku podatkovnu točku. Podaci kartografskog prikaza LIDAR sastoje se od mjerenja nadmorske visine površine i postižu se zračnim topografskim snimanjima. Format datoteke koji se koristi za hvatanje i spremanje podataka LIDAR jednostavna je tekstualna datoteka. Korištenjem visinskih točaka podaci se mogu koristiti za izradu detaljnih topografskih karata. S ovim podatkovnim točkama čak i omogućuju generiranje digitalnog modela elevacije površine tla.
Primjene LIDAR sustava
Oceanografija
LIDAR se koristi za proračun fluorescencije fitoplanktona i biomase na površini oceana. Također se koristi za mjerenje dubine oceana (batimetrija).
LiDAR u oceanografiji
DEM (digitalni model visine)
Ima koordinate x, y, z. Vrijednosti nadmorske visine mogu se koristiti svugdje, na cestama, u zgradama, na mostu i ostalim. Olakšao je snimanje visine, duljine i širine površine.
Atmosferska fizika
LIDAR se koristi za mjerenje gustoće oblaka i koncentracije kisika, Co2, dušika, sumpora i drugih čestica plina u srednjoj i gornjoj atmosferi.
Vojni
LIDAR su vojni ljudi uvijek koristili za razumijevanje pogranične zemlje. Izrađuje kartu visoke rezolucije za vojne svrhe.
Meteorologija
LIDAR se koristi za proučavanje oblaka i njegovog ponašanja. LIDAR koristi svoju valnu duljinu za udaranje malih čestica u oblaku kako bi razumio gustoću oblaka.
Istraživanje rijeke
Greenlight (532 nm) Lasar iz LIDAR-a koristi se za mjerenje podvodnih podataka potrebnih za razumijevanje dubine, širine rijeke, jačine protoka i još mnogo toga. Za riječno inženjerstvo podaci o presjeku izvučeni su iz podataka o otkrivanju i dometu svjetlosti (DEM) kako bi se stvorio model rijeke koji će stvoriti kartu poplavnih rubova.
Istraživanje rijeke korištenjem LIDAR-a
Mikro-topografija
Otkrivanje i raspon svjetlosti vrlo je precizna i jasna tehnologija koja koristi laserski impuls za udaranje u objekt. Redovita fotogrametrija ili druga tehnologija snimanja ne može dati površinsku vrijednost elevacije krošnje šume. Ali LIDAR može prodrijeti kroz objekt i otkriti površinsku vrijednost.
Jeste li dobili osnovne informacije o LIDAR-u i njegovim primjenama? Priznajemo da gore navedeni podaci pojašnjavaju osnove koncepta mehanizma za otkrivanje i raspon svjetlosti sa srodnim slikama i raznim aplikacijama u stvarnom vremenu. Nadalje, bilo kakve sumnje u vezi s ovim konceptom ili provedbom bilo kojeg elektroničkog projekta, dajte svoje prijedloge i komentare na ovaj članak koje možete napisati u odjeljku za komentare u nastavku. Evo pitanja za vas, Koje su različite vrste otkrivanja i dometa svjetlosti?
