LiDAR nuotolinis aptikimas: principas, taikymas, nemokami ištekliai ir programinė įranga

Prenumeruokite mūsų socialinę žiniasklaidą, kad gautumėte greitus įrašus

Oro LiDAR jutikliaigali užfiksuoti konkrečius taškus iš lazerio impulso, vadinamo diskretiniais grįžtamaisiais matavimais, arba įrašyti visą grįžtantį signalą, vadinamą visa bangos forma, fiksuotais intervalais, pvz., 1 ns (kuris apima apie 15 cm). Visos bangos formos LiDAR dažniausiai naudojamas miškininkystėje, o diskrečiojo grąžinimo LiDAR pritaikymas įvairiose srityse yra platesnis. Šiame straipsnyje pirmiausia aptariamas atskiro grąžinimo LiDAR ir jo naudojimas. Šiame skyriuje apžvelgsime keletą pagrindinių LiDAR temų, įskaitant pagrindinius jo komponentus, jo veikimą, tikslumą, sistemas ir turimus išteklius.

Pagrindiniai LiDAR komponentai

Antžeminėse LiDAR sistemose paprastai naudojami lazeriai, kurių bangos ilgis yra nuo 500 iki 600 nm, o ore esančiose LiDAR sistemose naudojami lazeriai, kurių bangos ilgis yra nuo 1000 iki 1600 nm. Standartinė LiDAR sąranka apima lazerinį skaitytuvą, atstumo matavimo įrenginį (nuotolinio matavimo vienetą) ir valdymo, stebėjimo ir įrašymo sistemas. Ji taip pat apima diferencinę globalią padėties nustatymo sistemą (DGPS) ir inercinį matavimo vienetą (IMU), dažnai integruotą į vieną sistemą, žinomą kaip padėties ir orientacijos sistema. Ši sistema pateikia tikslius vietos (ilgumos, platumos ir aukščio) ir orientacijos (svyravimo, žingsnio ir krypties) duomenis.

 Modeliai, kuriais lazeris nuskaito sritį, gali skirtis, įskaitant zigzaginius, lygiagrečius ar elipsinius kelius. DGPS ir IMU duomenų derinys kartu su kalibravimo duomenimis ir montavimo parametrais leidžia sistemai tiksliai apdoroti surinktus lazerio taškus. Tada šiems taškams priskiriamos koordinatės (x, y, z) geografinėje koordinačių sistemoje, naudojant 1984 m. Pasaulinės geodezinės sistemos (WGS84) atskaitos tašką.

Kaip LiDARNuotolinis stebėjimasVeikia? Paaiškinkite paprastu būdu

LiDAR sistema skleidžia greitus lazerio impulsus į tikslinį objektą arba paviršių.

Lazerio impulsai atsispindi nuo taikinio ir grįžta į LiDAR jutiklį.

Jutiklis tiksliai matuoja laiką, per kurį kiekvienas impulsas nukeliauja iki tikslo ir atgal.

Naudojant šviesos greitį ir kelionės laiką, apskaičiuojamas atstumas iki taikinio.

Kartu su GPS ir IMU jutiklių padėties ir orientacijos duomenimis nustatomos tikslios 3D lazerio atspindžių koordinatės.

Dėl to susidaro tankus 3D taškų debesis, vaizduojantis nuskaitytą paviršių arba objektą.

Fizinis LiDAR principas

LiDAR sistemose naudojami dviejų tipų lazeriai: impulsiniai ir nuolatinės bangos. Impulsinės LiDAR sistemos veikia siųsdamos trumpą šviesos impulsą ir išmatuodami laiką, per kurį šis impulsas nukeliauja į taikinį ir atgal į imtuvą. Šis kelionės pirmyn ir atgal laiko matavimas padeda nustatyti atstumą iki taikinio. Pavyzdys parodytas diagramoje, kurioje rodomos tiek perduodamo šviesos signalo (AT), tiek gauto šviesos signalo (AR) amplitudės. Šioje sistemoje naudojama pagrindinė lygtis apima šviesos greitį (c) ir atstumą iki taikinio (R), todėl sistema gali apskaičiuoti atstumą pagal tai, kiek laiko užtrunka, kol šviesa grįžta.

Diskreti grąžos ir visos bangos formos matavimas naudojant LiDAR.

Tipiška LiDAR sistema.

LiDAR matavimo procesas, kuriame atsižvelgiama ir į detektorių, ir į taikinio charakteristikas, apibendrinamas standartine LiDAR lygtimi. Ši lygtis pritaikyta iš radaro lygties ir yra labai svarbi norint suprasti, kaip LiDAR sistemos apskaičiuoja atstumus. Jis apibūdina ryšį tarp perduodamo signalo galios (Pt) ir gaunamo signalo galios (Pr). Iš esmės lygtis padeda kiekybiškai įvertinti, kiek perduotos šviesos grąžinama į imtuvą po to, kai atsispindi taikinys, o tai labai svarbu nustatant atstumus ir kuriant tikslius žemėlapius. Šis ryšys atsižvelgia į tokius veiksnius kaip signalo susilpnėjimas dėl atstumo ir sąveika su tiksliniu paviršiumi.

LiDAR nuotolinio stebėjimo programos

 LiDAR nuotolinis aptikimas turi daugybę pritaikymų įvairiose srityse:
 Reljefo ir topografinis žemėlapis, skirtas kurti didelės raiškos skaitmeninius aukščio modelius (DEM).
 Miškininkystės ir augmenijos kartografavimas medžių lajų struktūrai ir biomasei tirti.
 Pakrantės ir kranto linijos žemėlapiai, skirti stebėti eroziją ir jūros lygio pokyčius.
 Miestų planavimas ir infrastruktūros modeliavimas, įskaitant pastatus ir transporto tinklus.
 Istorinių vietų ir artefaktų archeologijos ir kultūros paveldo dokumentacija.
 Geologiniai ir kasybos tyrimai paviršiaus ypatybių kartografavimui ir stebėjimo operacijoms.
 Autonominė transporto priemonės navigacija ir kliūčių aptikimas.
 Planetų tyrinėjimas, pavyzdžiui, Marso paviršiaus kartografavimas.

LiDAR_(1) taikymas

Reikia nemokamos konsultacijos?

„Lumispot“ siūlo aukščiausios klasės kokybės užtikrinimą ir aptarnavimą po pardavimo, sertifikuotą pagal nacionalines, konkrečiai pramonės šakai, FDA ir CE kokybės sistemas. Greitas klientų atsakymas ir aktyvus aptarnavimas po pardavimo.

Sužinokite daugiau apie mus

LiDAR ištekliai:

Žemiau pateikiamas neišsamus LiDAR duomenų šaltinių ir nemokamos programinės įrangos sąrašas. LiDAR duomenų šaltiniai:
1.Atidarykite topografijąhttp://www.opentopography.org
2.USGS Earth Explorerhttp://earthexplorer.usgs.gov
3.Jungtinių Valstijų tarpžinybinių aukštumų inventoriushttps://coast.noaa.gov/ inventory/
4.Nacionalinė vandenynų ir atmosferos administracija (NOAA)Skaitmeninė pakrantė https://www.coast.noaa.gov/dataviewer/#
5.Wikipedia LiDARhttps://en.wikipedia.org/wiki/National_Lidar_Dataset_(Jungtinės Valstijos)
6.LiDAR internetehttp://www.lidar-online.com
7.Nacionalinis ekologijos observatorijų tinklas – NEONhttp://www.neonscience.org/data-resources/get-data/airborne-data
8.LiDAR duomenys Šiaurės Ispanijaihttp://b5m.gipuzkoa.net/url5000/en/G_22485/PUBLI&consulta=HAZLIDAR
9.LiDAR duomenys Jungtinėje Karalystėjehttp://catalogue.ceda.ac.uk/ list/?return_obj=ob&id=8049, 8042, 8051, 8053

Nemokama LiDAR programinė įranga:

1.Reikalingas ENVI. http://bcal.geology.isu.edu/ Envitools.shtml
2.FugroViewer(LiDAR ir kitiems rastriniams / vektoriniams duomenims) http://www.fugroviewer.com/
3.FUSION/LDV(LiDAR duomenų vizualizavimas, konvertavimas ir analizė) http://forsys.cfr.washington.edu/fusion/fusionlatest.html
4.LAS įrankiai(Kodas ir programinė įranga, skirta skaityti ir rašyti LAS failus) http:// www.cs.unc.edu/~isenburg/lastools/
5.LASUnaudingumas(GUI paslaugų rinkinys, skirtas LAS failams vizualizuoti ir konvertuoti) http://home.iitk.ac.in/~blohani/LASUtility/LASUtility.html
6.LibLAS(C/C++ biblioteka, skirta skaityti / rašyti LAS formatu) http://www.liblas.org/
7.MCC-LiDAR(LiDAR daugialypė kreivumo klasifikacija) http://sourceforge.net/projects/mcclidar/
8.MARS FreeView(3D LiDAR duomenų vizualizacija) http://www.merrick.com/Geospatial/Software-Products/MARS-Software
9.Pilna analizė(Atvirojo kodo programinė įranga, skirta LiDARpoint debesims ir bangų formoms apdoroti ir vizualizuoti) http://fullanalyze.sourceforge.net/
10.Taškinio debesies magija (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.Greitas reljefo skaitytuvas(LiDAR taškinių debesų vizualizacija) http://appliedimagery.com/download/ Papildomus LiDAR programinės įrangos įrankius galite rasti Open Topography ToolRegistry tinklalapyje adresu http://opentopo.sdsc.edu/tools/listTools.

Padėkos

  • Šiame straipsnyje pateikiami Viníciaus Guimarãeso „LiDAR Remote Sensing and Applications“, 2020 m., tyrimai. Galimas visas straipsnis.čia.
  • Šis išsamus LiDAR duomenų šaltinių ir nemokamos programinės įrangos sąrašas ir išsamus aprašymas yra esminis įrankių rinkinys nuotolinio stebėjimo ir geografinės analizės specialistams ir tyrėjams.

 

Atsisakymas:

  • Pareiškiame, kad kai kurie mūsų svetainėje rodomi vaizdai buvo surinkti iš interneto švietimo ir dalijimosi informacija tikslais. Mes gerbiame visų originalių kūrėjų intelektinės nuosavybės teises. Šių vaizdų naudojimas nėra skirtas komercinei naudai.
  • Jei manote, kad kuris nors naudojamas turinys pažeidžia jūsų autorių teises, susisiekite su mumis. Esame daugiau nei pasirengę imtis atitinkamų priemonių, įskaitant vaizdų pašalinimą arba tinkamo priskyrimo pateikimą, kad užtikrintume intelektinės nuosavybės įstatymų ir taisyklių laikymąsi. Mūsų tikslas – išlaikyti turtingo turinio, sąžiningą ir gerbti kitų intelektinės nuosavybės teises platformą.
  • 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.
Susijusios naujienos
>> Susijęs turinys

Paskelbimo laikas: 2024-04-16