Teledetección LiDAR: principio, aplicación, recursos gratuítos e software

Sensores LiDAR aerotransportadospode capturar puntos específicos dun pulso láser, coñecidos como medicións de retorno discretos, ou rexistrar o sinal completo a medida que regresa, chamado forma de onda completa, a intervalos fixos como 1 ns (que abarca uns 15 cm). LiDAR de forma de onda completa utilízase principalmente na silvicultura, mentres que o LiDAR de retorno discreto ten aplicacións máis amplas en varios campos. Este artigo discute principalmente LiDAR de retorno discreto e os seus usos. Neste capítulo, trataremos varios temas clave sobre LiDAR, incluíndo os seus compoñentes básicos, como funciona, a súa precisión, sistemas e recursos dispoñibles.

Compoñentes básicos do LiDAR

Os sistemas LiDAR terrestres normalmente usan láseres con lonxitudes de onda entre 500 e 600 nm, mentres que os sistemas LiDAR aerotransportados usan láseres con lonxitudes de onda máis longas, que van de 1000 a 1600 nm. Unha configuración estándar de LiDAR aerotransportado inclúe un escáner láser, unha unidade para medir a distancia (unidade de alcance) e sistemas de control, seguimento e gravación. Tamén inclúe un Sistema de Posicionamento Global Diferencial (DGPS) e unha Unidade de Medición Inercial (IMU), moitas veces integradas nun único sistema coñecido como sistema de posición e orientación. Este sistema proporciona datos de localización precisa (lonxitude, latitude e altitude) e orientación (rodamento, cabeceo e rumbo).

 Os patróns nos que o láser explora a zona poden variar, incluíndo camiños en zigzag, paralelos ou elípticos. A combinación de datos DGPS e IMU, xunto cos datos de calibración e os parámetros de montaxe, permite que o sistema procese con precisión os puntos láser recollidos. A estes puntos asígnaselles as coordenadas (x, y, z) nun sistema de coordenadas xeográficas utilizando o sistema de datos do Sistema Xeodésico Mundial de 1984 (WGS84).

Como LiDARTeledetecciónObras? Explicar dun xeito sinxelo

Un sistema LiDAR emite pulsos láser rápidos cara a un obxecto ou superficie obxectivo.

Os pulsos láser reflicten o obxectivo e volven ao sensor LiDAR.

O sensor mide con precisión o tempo que tarda cada pulso en viaxar ao obxectivo e de volta.

Usando a velocidade da luz e o tempo de viaxe, calcúlase a distancia ata o obxectivo.

Combinados cos datos de posición e orientación dos sensores GPS e IMU, determínanse as coordenadas 3D precisas dos reflexos láser.

Isto dá lugar a unha densa nube de puntos 3D que representa a superficie ou obxecto dixitalizados.

Principio físico de LiDAR

Os sistemas LiDAR usan dous tipos de láseres: de onda pulsada e continua. Os sistemas LiDAR pulsados ​​funcionan enviando un pequeno pulso de luz e, a continuación, miden o tempo que tarda este pulso en viaxar ata o obxectivo e regresar ao receptor. Esta medida do tempo de ida e volta axuda a determinar a distancia ao obxectivo. Un exemplo móstrase nun diagrama onde se mostran as amplitudes tanto do sinal luminoso transmitido (AT) como do sinal luminoso recibido (AR). A ecuación básica empregada neste sistema implica a velocidade da luz (c) e a distancia ao obxectivo (R), o que permite ao sistema calcular a distancia en función do tempo que tarda en regresar a luz.