חישה מרחוק של LIDAR: עקרון, יישום, משאבים ותוכנה בחינם

הירשם למדיה החברתית שלנו לפוסט מהיר

חיישני לידר מוטסיםיכול לתפוס נקודות ספציפיות מדופק לייזר, המכונה מדידות החזרה נפרדות, או לרשום את האות השלם כפי שהוא חוזר, נקרא צורת גל מלא, במרווחים קבועים כמו 1 ns (המכסה כ- 15 ס"מ). LIDAR צורת גל מלא משמשת לרוב ביערות, ואילו לתשואה נפרדת של LIDAR יש יישומים רחבים יותר בתחומים שונים. מאמר זה דן בעיקר בתשואה נפרדת של LIDAR ובשימושים שלו. בפרק זה נסקור מספר נושאים עיקריים בנושא LIDAR, כולל המרכיבים הבסיסיים שלו, כיצד הוא עובד, דיוקו, מערכותיו ומשאבים זמינים.

רכיבים בסיסיים של לידר

מערכות LIDAR מבוססות קרקע משתמשות בדרך כלל בלייזרים באורכי גל בין 500–600 ננומטר, ואילו מערכות LIDAR מוטסות משתמשות בלייזרים עם אורכי גל ארוכים יותר, הנעים בין 1000–1600 ננומטר. מערך LIDAR מוטס רגיל כולל סורק לייזר, יחידה למדידת מרחק (יחידת טווח) ומערכות לבקרה, ניטור והקלטה. זה כולל גם מערכת מיקום גלובלית דיפרנציאלית (DGPS) ויחידת מדידה אינרציאלית (IMU), המשולבת לעתים קרובות במערכת יחידה המכונה מערכת מיקום וכיוון. מערכת זו מספקת מיקום מדויק (קו אורך, קו רוחב וגובה) ונתוני אוריינטציה (גליל, גובה וכותרת).

 הדפוסים שבהם הלייזר סורק את האזור יכול להשתנות, כולל נתיבים זיגזג, מקבילים או אליפטיים. השילוב של נתוני DGPS ונתוני IMU, יחד עם נתוני כיול ופרמטרי הרכבה, מאפשר למערכת לעבד במדויק את נקודות הלייזר שנאספו. לאחר מכן מוקצים לנקודות אלה קואורדינטות (x, y, z) במערכת קואורדינטות גיאוגרפיות באמצעות מערכת הגאודטית העולמית משנת 1984 (WGS84).

איך לידרחישה מרחוקעובד? הסבירו בצורה פשוטה

מערכת LIDAR פולטת פעימות לייזר מהירות לעבר אובייקט מטרה או משטח.

פולסי הלייזר משקפים את היעד וחוזרים לחיישן LIDAR.

החיישן מודד בדיוק את הזמן שלוקח לכל דופק לנסוע למטרה ובחזרה.

בעזרת מהירות האור וזמן הנסיעה מחושב המרחק למטרה.

בשילוב עם נתוני המיקום וההתמצאות של חיישני GPS ו- IMU, נקבעים קואורדינטות התלת מימד המדויקות של השתקפויות הלייזר.

התוצאה היא ענן נקודת תלת מימד צפופה המייצג את המשטח או האובייקט הסרוק.

עיקרון פיזי של לידר

מערכות LIDAR משתמשות בשני סוגים של לייזרים: גל פועם ורציף. מערכות לידר פועמות פועלות על ידי שליחת דופק אור קצר ואז מדידת הזמן שלוקח לדופק זה לנסוע למטרה ובחזרה למקלט. מדידה זו של זמן הלוך ושוב מסייעת לקבוע את המרחק למטרה. דוגמה מוצגת בתרשים בה מוצגות המשרעות של אות האור המועבר (AT) והן של אות האור שהתקבל (AR). המשוואה הבסיסית המשמשת במערכת זו כוללת את מהירות האור (C) והמרחק למטרה (R), ומאפשר למערכת לחשב את המרחק על סמך כמה זמן לוקח לאור לחזור.

החזר דיסקרטי ומדידת צורת גל מלא באמצעות LIDAR מוטס.

מערכת LIDAR מוטסת באוויר.

תהליך המדידה ב- LIDAR, הרואה הן את הגלאי והן את מאפייני היעד, מסכם על ידי משוואת ה- LIDAR הסטנדרטית. משוואה זו מותאמת ממשוואת הרדאר והיא בסיסית להבנת האופן בו מערכות LIDAR מחשבות מרחקים. הוא מתאר את הקשר בין כוחו של האות המועבר (PT) לבין כוחו של האות שהתקבל (PR). בעיקרו של דבר, המשוואה עוזרת לכמת כמה מהאור המועבר מוחזר למקלט לאחר השקפת היעד, וזה חיוני לקביעת המרחקים וליצור מפות מדויקות. קשר זה לוקח בחשבון גורמים כמו הנחתה של אותות עקב מרחק ואינטראקציות עם משטח היעד.

יישומים של חישה מרחוק של LIDAR

 לחישה מרחוק של LIDAR יש יישומים רבים בשדות שונים:
 מיפוי שטח וטופוגרפי ליצירת דגמי גובה דיגיטליים ברזולוציה גבוהה (DEMS).
מיפוי ייעור וצמחייה לחקר מבנה חופות העץ וביומסה.
 מיפוי חוף וחוף לניטור שחיקה ושינויים בגובה פני הים.
Models תכנון עירוני ומודלים של תשתיות, כולל בניינים ורשתות תחבורה.
 תיעוד ארכיאולוגיה ומורשת תרבותית של אתרים וממצאים היסטוריים.
Scors סקרי גיאולוגיים וכרייה למיפוי תכונות פני השטח ופעולות הניטור.
 ניווט רכב אוטונומי וגילוי מכשולים.
Exploration חקירה פלנטרית, כמו מיפוי פני השטח של מאדים.

יישום LIDAR_ (1)

זקוק לקונסולציה בחינם?

Lumispot מציע שירות איכותי ביותר באבטחת איכות ושירות לאחר מכירות, מוסמך על ידי מערכות איכות לאומיות, ספציפיות לתעשייה, FDA ו- CE. תגובת לקוחות מהירה ותמיכה פרואקטיבית לאחר מכירות.

דע יותר עלינו

משאבי LIDAR:

להלן רשימה לא שלמה של מקורות נתוני LIDAR ותוכנה חופשית. מקורות נתונים: Lidar:
1.טופוגרפיה פתוחהhttp://www.opentopography.org
2.חוקר כדור הארץ USGShttp://earthexplorer.usgs.gov
3.מלאי העלאת הבין -לאומי של ארצות הבריתhttps://coast.noaa.gov/ מלאי/
4.המינהל הלאומי לאוקיאנוס ואטמוספרי (NOAA)Coasthttps דיגיטלי: //www.coast.noaa.gov/dataviewer/#
5.Wikipedia lidarhttps://en.wikipedia.org/wiki/national_lidar_dataset_(united_states)
6.LIDAR ברשתhttp://www.lidar-online.com
7.רשת המצפה האקולוגית הלאומית - ניאוןhttp://www.neonscience.org/data-resources/get-data/airborne-data
8.נתוני לידר לצפון ספרדhttp://b5m.gipuzkoa.net/url5000/en/g_22485/publi&consulta=hazlidar
9.נתוני לידר לבריטניהhttp://catalogue.ceda.ac.uk/ רשימה/? return_obj = ob & id = 8049, 8042, 8051, 8053

תוכנת LIDAR בחינם:

1.דורש סביבהו http://bcal.geology.isu.edu/ envitools.shtml
2.Fugroviewer(עבור לידר ונתוני רסטר/וקטור אחרים) http://www.fugroviewer.com/
3.היתוך/LDV(הדמיה של נתוני LIDAR, המרה וניתוח) http: // forsys.cfr.washington.edu/fusion/fusionlatest.html
4.כלי LAS(קוד ותוכנה לקריאה וכתיבת קבצי LAS) http: // www.cs.unc.edu/~ isenburg/lastools/
5.Lasutility(קבוצה של כלי עזר GUI להדמיה והמרה של Las)
6.Liblas(C/C ++ ספרייה לקריאה/כתיבת פורמט LAS) http://www.liblas.org/
7.MCC-Lidar(סיווג עקמומיות רב-סולם עבור LIDAR) http: // sourceforge.net/projects/mcclidar/
8.Freeview Mars(הדמיה תלת-ממדית של נתוני LIDAR) http://www.merrick.com/geospatial/software-products/mars-software
9.ניתוח מלא(תוכנת קוד פתוח לעיבוד והדמיה של ענני LidarPoint וצורות גל) http://fullanalyze.sourceforge.net/
10.קסם ענן נקודה (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.קורא שטח מהיר(הדמיה של ענני נקודת לידר) http://appliedimagery.com/download/ ניתן למצוא כלי תוכנה נוספים של LIDAR מדף האינטרנט של ToolRegistry ToolRegistry בכתובת http://opentopo.sdsc.edu/tools/listtools.

תודות

  • מאמר זה משלב מחקר מתוך "חישה ויישומים מרחוק של LiDar" מאת Vinícius Guimarães, 2020. המאמר המלא זמיןכָּאן.
  • רשימה מקיפה זו ותיאור מפורט של מקורות נתוני LIDAR ותוכנה חופשית מספקת ערכת כלים חיונית עבור אנשי מקצוע וחוקרים בתחום חישה מרחוק וניתוח גיאוגרפי.

 

הצהרת אחריות:

  • אנו מצהירים בזאת כי כמה תמונות המוצגות באתר שלנו נאספו מהאינטרנט לצורך קידום חינוך ושיתוף מידע. אנו מכבדים את זכויות הקניין הרוחני של כל היוצרים המקוריים. השימוש בתמונות אלה אינו מיועד לרווח מסחרי.
  • אם אתה מאמין שאחד מהתכנים ששימשו מפרה בזכויות היוצרים שלך, אנא צור איתנו קשר. אנו מוכנים יותר לנקוט בצעדים מתאימים, כולל הסרת תמונות או מתן ייחוס נאות, כדי להבטיח עמידה בחוקים ותקנות קניין רוחני. המטרה שלנו היא לשמור על פלטפורמה העשירה בתוכן, הוגן ומכבד את זכויות הקניין הרוחני של אחרים.
  • 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.
חדשות קשורות
>> תוכן קשור

זמן הודעה: אפריל -6-2024