LiDAR-i kaugseire: põhimõte, rakendus, tasuta ressursid ja tarkvara

Liitu meie sotsiaalmeediaga, et saada kiireid postitusi

Õhus olevad LiDAR-anduridsaab kas jäädvustada laserimpulsi konkreetseid punkte, mida nimetatakse diskreetseteks tagasipöördumismõõtmisteks, või salvestada kogu signaali selle tagasitulekul, mida nimetatakse täislainekujuks, fikseeritud intervallidega, näiteks 1 ns (mis katab umbes 15 cm). Täislainekujuga LiDAR-i kasutatakse enamasti metsanduses, samas kui diskreetse tagasipöördumisega LiDAR-il on laiemad rakendused erinevates valdkondades. See artikkel käsitleb peamiselt diskreetse tagasipöördumisega LiDAR-i ja selle kasutusviise. Selles peatükis käsitleme mitmeid LiDAR-i olulisi teemasid, sealhulgas selle põhikomponente, toimimist, täpsust, süsteeme ja olemasolevaid ressursse.

LiDAR-i põhikomponendid

Maapealsed LiDAR-süsteemid kasutavad tavaliselt lasereid lainepikkusega vahemikus 500–600 nm, samas kui õhusõidukitel kasutatavad LiDAR-süsteemid kasutavad pikema lainepikkusega lasereid vahemikus 1000–1600 nm. Standardne õhusõidukitel kasutatav LiDAR-süsteem sisaldab laserskannerit, kauguse mõõtmise seadet (kaugusemõõtja) ning juhtimis-, jälgimis- ja registreerimissüsteeme. See hõlmab ka diferentsiaalset globaalset positsioneerimissüsteemi (DGPS) ja inertsiaalmõõteseadet (IMU), mis on sageli integreeritud ühte süsteemi, mida tuntakse asukoha ja orientatsiooni süsteemina. See süsteem annab täpseid asukoha (pikkus- ja laiuskraad ning kõrgus merepinnast) ning orientatsiooni (rull, kalle ja suund) andmeid.

 Laseri skaneerimise mustrid võivad varieeruda, sealhulgas siksakilised, paralleelsed või elliptilised trajektoorid. DGPS-i ja IMU-andmete kombinatsioon koos kalibreerimisandmete ja paigaldusparameetritega võimaldab süsteemil kogutud laserpunkte täpselt töödelda. Seejärel määratakse neile punktidele koordinaadid (x, y, z) geograafilises koordinaatsüsteemis, kasutades 1984. aasta Maailma Geodeetilise Süsteemi (WGS84) andmesüsteemi.

Kuidas LiDARKaugseireTöödSelgitage lihtsalt

LiDAR-süsteem kiirgab kiireid laserimpulsse sihtobjekti või pinna suunas.

Laserkiired peegelduvad sihtmärgilt tagasi ja naasevad LiDAR-andurisse.

Andur mõõdab täpselt aega, mis kulub igal impulsil sihtmärgini ja tagasi jõudmiseks.

Valguse kiiruse ja valguse levimisaja abil arvutatakse kaugus sihtmärgini.

Koos GPS-i ja IMU andurite asukoha- ja orientatsiooniandmetega määratakse laserpeegelduste täpsed 3D-koordinaadid.

Selle tulemuseks on tihe 3D-punktipilv, mis kujutab skaneeritud pinda või objekti.

LiDAR-i füüsikaline põhimõte

LiDAR-süsteemid kasutavad kahte tüüpi lasereid: impulss- ja pidevlaine-lasereid. Impulss-LiDAR-süsteemid töötavad nii, et saadavad välja lühikese valgusimpulsi ja mõõdavad seejärel aega, mis kulub sellel impulsil sihtmärgini ja tagasi vastuvõtjani jõudmiseks. See edasi-tagasi aja mõõtmine aitab määrata kaugust sihtmärgini. Näide on toodud diagrammil, kus kuvatakse nii edastatud valgussignaali (AT) kui ka vastuvõetud valgussignaali (AR) amplituudid. Selles süsteemis kasutatav põhivõrrand hõlmab valguse kiirust (c) ja kaugust sihtmärgini (R), mis võimaldab süsteemil arvutada kauguse selle põhjal, kui kaua valguse tagasitulek aega võtab.

Diskreetse tagasilöögi ja täislainekuju mõõtmine õhus oleva LiDAR-i abil.

Tüüpiline õhus olev LiDAR-süsteem.

LiDAR-i mõõtmisprotsess, mis arvestab nii detektorit kui ka sihtmärgi omadusi, on kokku võetud standardse LiDAR-i võrrandiga. See võrrand on kohandatud radari võrrandist ja on oluline LiDAR-süsteemide kauguste arvutamise mõistmisel. See kirjeldab edastatud signaali võimsuse (Pt) ja vastuvõetud signaali võimsuse (Pr) vahelist seost. Põhimõtteliselt aitab võrrand kvantifitseerida, kui palju edastatud valgust pärast sihtmärgilt peegeldumist vastuvõtjasse tagasi jõuab, mis on oluline kauguste määramiseks ja täpsete kaartide loomiseks. See seos võtab arvesse selliseid tegureid nagu signaali sumbumine kauguse ja sihtmärgi pinnaga vastastikmõju tõttu.

LiDAR-i kaugseire rakendused

LiDAR-kaugseire rakendusi on arvukalt erinevates valdkondades:
 Maapinna ja topograafiline kaardistamine kõrgresolutsiooniga digitaalsete kõrgusmudelite (DEM-ide) loomiseks.
 Metsanduse ja taimestiku kaardistamine puuvõrade struktuuri ja biomassi uurimiseks.
Ranniku- ja kaldajoone kaardistamine erosiooni ja merepinna muutuste jälgimiseks.
 Linnaplaneerimine ja taristu modelleerimine, sh hooned ja transpordivõrgud.
 Ajalooliste paikade ja esemete arheoloogia ja kultuuripärandi dokumenteerimine.
 Geoloogilised ja mäetööstuslikud uuringud pinnavormide kaardistamiseks ja toimingute seireks.
Autonoomne sõidukinavigatsioon ja takistuste tuvastamine.
 Planeetide uurimine, näiteks Marsi pinna kaardistamine.

LiDAR_(1) rakendamine

Vajad tasuta konsultatsiooni?

Lumispot pakub tipptasemel kvaliteeditagamist ja müügijärgset teenindust, mis on sertifitseeritud riiklike, valdkonnapõhiste, FDA ja CE kvaliteedisüsteemidega. Kiire kliendireageerimine ja ennetav müügijärgne tugi.

Loe meie kohta rohkem

LiDAR-i ressursid:

Allpool on esitatud LiDAR-i andmeallikate ja tasuta tarkvara mittetäielik loetelu. LiDAR-i andmeallikad:
1.Avatud topograafiahttp://www.opentopography.org
2.USGS Maa uurijahttp://earthexplorer.usgs.gov
3.Ameerika Ühendriikide agentuuridevaheline kõrgusinventuurhttps://coast.noaa.gov/inventory/
4.Riiklik Ookeani- ja Atmosfääriamet (NOAA)Digitaalne rannik https://www.coast.noaa.gov/dataviewer/#
5Vikipeedia LiDARhttps://en.wikipedia.org/wiki/National_Lidar_Dataset_(Ameerika_Ühendriigid)
6.LiDAR Onlinehttp://www.lidar-online.com
7.Riiklik ökoloogiliste vaatluskeskuste võrgustik – NEONhttp://www.neonscience.org/data-resources/get-data/airborne-data
8.LiDAR-andmed Põhja-Hispaania kohtahttp://b5m.gipuzkoa.net/url5000/en/G_22485/PUBLI&consulta=HAZLIDAR
9.LiDAR-andmed Ühendkuningriigi kohtahttp://catalogue.ceda.ac.uk/list/?return_obj=ob&id=8049, 8042, 8051, 8053

Tasuta LiDAR-tarkvara:

1.Nõuab ENVI-dhttp://bcal.geology.isu.edu/ Envitools.shtml
2.FugroViewer(LiDAR-i ja muude raster-/vektorandmete jaoks) http://www.fugroviewer.com/
3.FUSION/LDV(LiDAR-andmete visualiseerimine, teisendamine ja analüüs) http://forsys.cfr.washington.edu/fusion/fusionlatest.html
4.LAS-tööriistad(LAS-failide lugemise ja kirjutamise kood ja tarkvara) http://www.cs.unc.edu/~isenburg/lastools/
5.LASUtility(LAS-failide visualiseerimiseks ja teisendamiseks mõeldud graafilise kasutajaliidese utiliitide komplekt) http://home.iitk.ac.in/~blohani/LASUtility/LASUtility.html
6.LibLAS(C/C++ teek LAS-vormingu lugemiseks/kirjutamiseks) http://www.liblas.org/
7.MCC-LiDAR(Mitme skaalaga kõveruse klassifikatsioon LiDAR-i jaoks) http://sourceforge.net/projects/mcclidar/
8.MARS FreeView(LiDAR-andmete 3D-visualiseerimine) http://www.merrick.com/Geospatial/Software-Products/MARS-Software
9.Täielik analüüs(Avatud lähtekoodiga tarkvara LiDAR-punktipilvede ja lainekujude töötlemiseks ja visualiseerimiseks) http://fullanalyze.sourceforge.net/
10.Punktpilve maagia (A set of software tools for LiDAR point cloud visualiza-tion, editing, filtering, 3D building modeling, and statistical analysis in forestry/ vegetation applications. Contact Dr. Cheng Wang at wangcheng@radi.ac.cn)
11.Kiire maastikulugeja(LiDAR-punktpilvede visualiseerimine) http://appliedimagery.com/download/ Täiendavaid LiDAR-tarkvara tööriistu leiab Open Topography ToolRegistry veebilehelt aadressil http://opentopo.sdsc.edu/tools/listTools.

Tänusõnad

  • See artikkel sisaldab uuringut Vinícius Guimarãesi 2020. aasta artiklist "LiDAR Remote Sensing and Applications". Täispikk artikkel on saadavalsiin.
  • See LiDAR-i andmeallikate ja tasuta tarkvara põhjalik loetelu ja üksikasjalik kirjeldus pakub olulist tööriistakomplekti kaugseire ja geograafilise analüüsi valdkonna spetsialistidele ja teadlastele.

 

Lahtiütlus:

  • Käesolevaga kinnitame, et mõned meie veebisaidil kuvatavad pildid on kogutud internetist hariduse ja teabe jagamise edendamise eesmärgil. Austame kõigi algsete loojate intellektuaalomandi õigusi. Nende piltide kasutamine ei ole mõeldud äriliseks kasuks.
  • Kui usute, et mõni kasutatud sisu rikub teie autoriõigusi, võtke meiega ühendust. Oleme valmis võtma asjakohaseid meetmeid, sealhulgas eemaldama pilte või esitama õige viite autorile, et tagada intellektuaalomandi seaduste ja määruste järgimine. Meie eesmärk on säilitada platvormi, mis on sisurikas, õiglane ja austab teiste intellektuaalomandi õigusi.
  • Please contact us through the following contact information, email: sales@lumispot.cn. We promise to take immediate action upon receipt of any notice and guarantee 100% cooperation to resolve any such issues.
Seotud uudised
>> Seotud sisu

Postituse aeg: 16. aprill 2024