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LIGNE LIDAR -SensorenKann entweder spezifische Punkte aus einem Laserimpuls erfassen, der als diskrete Rückgabemessungen bezeichnet wird, oder das vollständige Signal bei festen Intervallen wie 1 ns (die etwa 15 cm abdeckt) bei festen Intervallen aufzeichnen. Full-Waveform-Lidar wird hauptsächlich in der Forstwirtschaft verwendet, während diskreter Return Lidar über verschiedene Bereiche hinweg umfassendere Anwendungen aufweist. In diesem Artikel wird in erster Linie diskrete Rückgabe -Lidar und seine Verwendungen erörtert. In diesem Kapitel behandeln wir mehrere wichtige Themen über Lidar, einschließlich der grundlegenden Komponenten, der Funktionsweise der Genauigkeit, seiner Systeme und der verfügbaren Ressourcen.
Grundkomponenten von Lidar
Bodenbasierte Lidar-Systeme verwenden typischerweise Laser mit Wellenlängen zwischen 500 und 600 nm, während Laser-Systeme in der Luft Laser mit längeren Wellenlängen im Bereich von 1000–1600 nm verwenden. Ein Standard -Lidar -Setup in der Luft enthält einen Laserscanner, ein Gerät für die Messentfernung (Fernstockeinheit) und Systeme zur Steuerung, Überwachung und Aufzeichnung. Es umfasst auch ein differentiales globales Positionierungssystem (DGPS) und eine Inertialmesseinheit (IMU), die häufig in ein einzelnes System integriert ist, das als Position und Orientierungssystem bekannt ist. Dieses System bietet einen genauen Standort (Länge, Breitengrad und Höhe) und Ausrichtung (Roll-, Tonhöhe- und Überschriften-) Daten.
Die Muster, in denen der Laser den Bereich scannt, können variieren, einschließlich Zickzack-, Parallel- oder elliptischer Pfade. Die Kombination von DGPS- und IMU -Daten sowie Kalibrierungsdaten und Montageparametern ermöglicht es dem System, die gesammelten Laserpunkte genau zu verarbeiten. In einem geografischen Koordinatensystem werden diesen Punkten unter Verwendung des weltweit geodätischen Systems von 1984 (WGS84) -DATUM Koordinaten (x, y, z) zugewiesen.
Wie LidarFernerkundungArbeiten? Auf einfache Weise erklären
Ein Lidar -System gibt schnelle Laserimpulse in Richtung eines Zielobjekts oder einer Oberfläche aus.
Die Laserimpulse reflektieren das Ziel und kehren zum LIDAR -Sensor zurück.
Der Sensor misst genau die Zeit, die für jeden Puls zum Ziel und zurück fließt.
Mit der Lichtgeschwindigkeit und der Reisezeit wird der Abstand zum Ziel berechnet.
In Kombination mit den Positions- und Orientierungsdaten aus GPS- und IMU -Sensoren werden die genauen 3D -Koordinaten der Laserreflexionen bestimmt.
Dies führt zu einer dichten 3D -Punktwolke, die die gescannte Oberfläche oder das Objekt darstellt.
Physischer Prinzip des Lidars
LIDAR -Systeme verwenden zwei Arten von Lasern: gepulste und kontinuierliche Welle. Pulste Lidar -Systeme funktionieren, indem sie einen kurzen Lichtimpuls aussenden und dann die Zeit messen, die dieser Impuls zum Ziel und zurück zum Empfänger zurücklegt. Diese Messung der Roundtrip-Zeit ermittelt den Abstand zum Ziel. Ein Beispiel wird in einem Diagramm gezeigt, in dem die Amplituden sowohl des übertragenen Lichtsignals (AT) als auch des empfangenen Lichtsignals (AR) angezeigt werden. Die in diesem System verwendete grundlegende Gleichung beinhaltet die Lichtgeschwindigkeit (c) und den Abstand zum Ziel (R), sodass das System den Abstand basierend darauf berechnen kann, wie lange es dauert, bis das Licht zurückkehrt.
Diskrete Rendite und Vollwellenform-Messung unter Verwendung von LIDAR in der Luft.
Ein typisches LIDAR -LIDAR -System.
Der Messprozess in Lidar, der sowohl den Detektor als auch die Eigenschaften des Ziels berücksichtigt, wird durch die Standard -Lidar -Gleichung zusammengefasst. Diese Gleichung ist aus der Radargleichung angepasst und ist grundlegend für das Verständnis, wie Lidar -Systeme Entfernungen berechnen. Es beschreibt die Beziehung zwischen der Leistung des übertragenen Signals (PT) und der Leistung des empfangenen Signals (PR). Im Wesentlichen hilft die Gleichung zu quantifizieren, wie viel des übertragenen Lichts an den Empfänger zurückgegeben wird, nachdem das Ziel reflektiert wird, was für die Bestimmung von Entfernungen und zur Erstellung genauer Karten von entscheidender Bedeutung ist. Diese Beziehung berücksichtigt Faktoren wie die Signaldämpfung aufgrund von Entfernung und Wechselwirkungen mit der Zielfläche.
Anwendungen der Lidar -Fernerkundung
Die Lidar -Fernerkundung hat zahlreiche Anwendungen in verschiedenen Bereichen:
Gelände- und topografisches Mapping zum Erstellen hochauflösender digitaler Höhenmodelle (DEMs).
Forst- und Vegetationskartierung zur Untersuchung von Baumdachstruktur und Biomasse.
Küsten- und Küstenkartierung zur Überwachung der Erosion und Veränderungen des Meeresspiegels.
Stadtplanung und Infrastrukturmodellierung, einschließlich Gebäude und Transportnetzwerke.
Archäologie und Kulturerbe Dokumentation historischer Stätten und Artefakte.
Geologische und Bergbauumfragen zur Kartierung von Oberflächenmerkmalen und Überwachungsvorgängen.
Autonome Fahrzeugnavigation und Hinderniserkennung.
Planetary Exploration, wie z. B. die Kartierung der Oberfläche des Mars.
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Lidar -Ressourcen:
Eine unvollständige Liste von Lidar -Datenquellen und kostenlosen Software finden Sie unten. Lidar -Datenquellen:
1.Offene Topographiehttp://www.opentopography.org
2.USGS Earth Explorerhttp://earthexplorer.usgs.gov
3.Inventar der United States Interagency Elevationhttps://coast.noaa.gov/ Inventory/
4.National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)Digital Coasthttps: //www.coast.noaa.gov/dataviewer/#
5.Wikipedia lidarhttps://en.wikipedia.org/wiki/national_lidar_dataset_(united_states)
6.Lidar onlinehttp://www.lidar-online.com
7.Nationales ökologisches Observatorium - Neonhttp://www.neonscience.org/data-resources/get-data/airborne-data
8.Lidar -Daten für Nordspanienhttp://b5m.gipuzkoa.net/url5000/en/g_22485/publi&consulta=hazlidar
9.Lidar -Daten für das Vereinigte Königreichhttp://catalogue.ceda.ac.uk/ list/? return_obj = ob & id = 8049, 8042, 8051, 8053
Kostenlose Lidar -Software:
1.Benötigt Envi. http://bcal.geology.isu.edu/ Envitools.shtml
2.FUGROVIEWER(Für Lidar- und andere Raster-/Vektordaten) http://www.fugroviewer.com/
3.Fusion/LDV(LIDAR -Datenvisualisierung, Konvertierung und Analyse) http: // forsys.cfr.washington.edu/fusion/fusionlatest.html
4.LAS -Werkzeuge(Code und Software zum Lesen und Schreiben von Lasdaten) http: // www.cs.unc.edu/~isenburg/Lastools/
5.Lasutilität(Eine Reihe von GUI -Dienstprogrammen zur Visualisierung und Umwandlung von Lasdaten) http://home.iitk.ac.in/~blohani/Lasutility/lasutility.html
6.LIBLAs(C/C ++ Bibliothek zum Lesen/Schreiben von LAS -Format) http://www.liblas.org/
7.McC-Lidar(Multi-Scale-Krümmung der Klassifizierung für LIDAR) http: // sourceforge.net/projects/mcclidar/
8.Mars Freeview(3D-Visualisierung von Lidar-Daten) http://www.merrick.com/geospatial/software-products/mars-software
9.Vollständige Analyse(Open -Source -Software zur Verarbeitung und Visualisierung von Lidarpoint -Clouds und Wellenformen) http://fullanalyze.sourceforge.net/
10.Punktwolkenmagie (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.Schneller Terrain -Leser(Visualisierung von Lidar -Punktwolken) http://appliedimagery.com/download/ Weitere Lidar -Softwaretools finden Sie auf der Webseite der Open Topography Toolregistry unter http://opentopo.sdsc.edu/tools/Listtools.
Anerkennung
- Dieser Artikel enthält Untersuchungen von "Lidar Fernerkundung und Anwendungen" von Vinícius Guimarães, 2020. Der vollständige Artikel ist verfügbarHier.
- Diese umfassende Liste und detaillierte Beschreibung von Lidar -Datenquellen und kostenlosen Software bietet ein wesentliches Toolkit für Fachleute und Forscher im Bereich der Fernerkundung und geografischer Analyse.
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Postzeit: Apr-16-2024