Teledetecció LiDAR: principi, aplicació, recursos gratuïts i programari

Sensors LiDAR aerotransportatspot capturar punts específics d'un pols làser, coneguts com a mesures de retorn discrets, o registrar el senyal complet a mesura que torna, anomenat forma d'ona completa, a intervals fixos com 1 ns (que cobreix uns 15 cm). El LiDAR de forma d'ona completa s'utilitza principalment en la silvicultura, mentre que el LiDAR de retorn discret té aplicacions més àmplies en diversos camps. Aquest article parla principalment del LiDAR de retorn discret i els seus usos. En aquest capítol, tractarem diversos temes clau sobre LiDAR, inclosos els seus components bàsics, com funciona, la seva precisió, sistemes i recursos disponibles.

Components bàsics del LiDAR

Els sistemes LiDAR terrestres solen utilitzar làsers amb longituds d'ona entre 500 i 600 nm, mentre que els sistemes LiDAR aerotransportats utilitzen làsers amb longituds d'ona més llargues, que oscil·len entre 1000 i 1600 nm. Una configuració estàndard de LiDAR aèria inclou un escàner làser, una unitat per mesurar la distància (unitat de distància) i sistemes de control, monitorització i enregistrament. També inclou un sistema de posicionament global diferencial (DGPS) i una unitat de mesura inercial (IMU), sovint integrades en un únic sistema conegut com a sistema de posició i orientació. Aquest sistema proporciona dades precises d'ubicació (longitud, latitud i altitud) i orientació (roll, cabeceig i rumb).

 Els patrons en què el làser escaneja l'àrea poden variar, incloent camins en ziga-zaga, paral·lels o el·líptics. La combinació de dades DGPS i IMU, juntament amb les dades de calibratge i els paràmetres de muntatge, permet que el sistema processi amb precisió els punts làser recollits. A aquests punts se'ls assignen coordenades (x, y, z) en un sistema de coordenades geogràfiques utilitzant el sistema geodèsic mundial de 1984 (WGS84).

Com LiDARTeledeteccióObres? Explica d'una manera senzilla

Un sistema LiDAR emet polsos làser ràpids cap a un objecte o superfície objectiu.

Els polsos làser es reflecteixen a l'objectiu i tornen al sensor LiDAR.

El sensor mesura amb precisió el temps que triga cada pols a viatjar cap a l'objectiu i tornar.

Utilitzant la velocitat de la llum i el temps de viatge, es calcula la distància a l'objectiu.

Combinat amb les dades de posició i orientació dels sensors GPS i IMU, es determinen les coordenades 3D precises dels reflexos làser.

Això dóna lloc a un núvol de punts 3D dens que representa la superfície o l'objecte escanejat.

Principi físic del LiDAR

Els sistemes LiDAR utilitzen dos tipus de làsers: d'ona polsada i d'ona contínua. Els sistemes LiDAR polsats funcionen enviant un pols de llum breu i després mesurant el temps que triga aquest pols a viatjar a l'objectiu i tornar al receptor. Aquesta mesura del temps d'anada i tornada ajuda a determinar la distància a l'objectiu. Es mostra un exemple en un diagrama on es mostren les amplituds tant del senyal de llum transmesa (AT) com del senyal de llum rebut (AR). L'equació bàsica utilitzada en aquest sistema implica la velocitat de la llum (c) i la distància a l'objectiu (R), permetent al sistema calcular la distància en funció del temps que triga a tornar la llum.