LiDAR távérzékelés: alapelv, alkalmazás, ingyenes erőforrások és szoftver

Iratkozzon fel közösségi médiánkra az azonnali bejegyzésekért

Légi LiDAR érzékelőkvagy meghatározott pontokat rögzíthet egy lézerimpulzusból, amelyet diszkrét visszatérési méréseknek neveznek, vagy rögzítheti a teljes jelet a visszatéréskor, amelyet teljes hullámformának neveznek, rögzített időközönként, például 1 ns (ami körülbelül 15 cm-t fed le). A teljes hullámformájú LiDAR-t leginkább az erdészetben használják, míg a diszkrét visszatérésű LiDAR-nak szélesebb körű alkalmazásai vannak különböző területeken. Ez a cikk elsősorban a diszkrét visszatérítésű LiDAR-t és annak felhasználásait tárgyalja. Ebben a fejezetben számos kulcsfontosságú témát tárgyalunk a LiDAR-ról, beleértve az alapvető összetevőket, a működését, a pontosságát, a rendszereket és a rendelkezésre álló erőforrásokat.

A LiDAR alapvető összetevői

A földi LiDAR rendszerek jellemzően 500–600 nm hullámhosszú lézereket használnak, míg a levegőben szállított LiDAR rendszerek hosszabb, 1000–1600 nm hullámhosszúságú lézereket használnak. A szabványos légi LiDAR-beállítás tartalmaz egy lézerszkennert, egy távolságmérő egységet (távolságmérő egységet), valamint vezérlő-, megfigyelő- és rögzítési rendszereket. Tartalmaz továbbá egy differenciális globális helymeghatározó rendszert (DGPS) és egy inerciális mérési egységet (IMU), amelyeket gyakran egyetlen, pozíció- és orientációs rendszerként ismert rendszerbe integrálnak. Ez a rendszer pontos helyadatokat (hosszúság, szélesség és magasság) és tájolási (gurulás, dőlésszög és irány) szolgáltat.

 A minták, amelyekben a lézer pásztázza a területet, változhatnak, beleértve a cikk-cakk, párhuzamos vagy elliptikus pályákat. A DGPS és IMU adatok kombinációja, valamint a kalibrációs adatok és a szerelési paraméterek lehetővé teszik a rendszer számára az összegyűjtött lézerpontok pontos feldolgozását. Ezekhez a pontokhoz ezután hozzárendeljük a koordinátákat (x, y, z) egy földrajzi koordináta-rendszerben, az 1984-es World Geodetic System (WGS84) adatot használva.

Hogyan LiDARTávérzékelésMűvek? Magyarázd el egyszerű módon

A LiDAR rendszer gyors lézerimpulzusokat bocsát ki a céltárgy vagy felület felé.

A lézerimpulzusok visszaverődnek a célpontról, és visszatérnek a LiDAR érzékelőhöz.

Az érzékelő pontosan méri azt az időt, amely alatt minden impulzus eljut a célponthoz és vissza.

A fénysebesség és az utazási idő felhasználásával kiszámítják a cél távolságát.

A GPS- és IMU-érzékelők helyzet- és tájékozódási adataival kombinálva a lézeres visszaverődések pontos 3D-koordinátáit határozzák meg.

Ez egy sűrű 3D pontfelhőt eredményez, amely a szkennelt felületet vagy tárgyat reprezentálja.

A LiDAR fizikai elve

A LiDAR rendszerek kétféle lézert használnak: pulzáló és folyamatos hullámot. Az impulzusos LiDAR rendszerek úgy működnek, hogy rövid fényimpulzust küldenek ki, majd megmérik azt az időt, amely alatt ez az impulzus eljut a célponthoz és vissza a vevőhöz. Ez az oda-vissza utazási idő mérése segít meghatározni a cél távolságát. Egy példa látható egy diagramon, ahol az átvitt fényjel (AT) és a vett fényjel (AR) amplitúdója is megjelenik. Az ebben a rendszerben használt alapegyenlet magában foglalja a fénysebességet (c) és a céltól való távolságot (R), lehetővé téve a rendszer számára, hogy kiszámítsa a távolságot az alapján, hogy mennyi idő alatt tér vissza a fény.

Diszkrét visszatérés és teljes hullámforma mérés levegős LiDAR segítségével.

Egy tipikus légi LiDAR rendszer.

A LiDAR mérési folyamatát, amely mind a detektort, mind a céltárgy jellemzőit figyelembe veszi, a szabványos LiDAR egyenlet foglalja össze. Ez az egyenlet a radaregyenletből származik, és alapvető fontosságú a LiDAR-rendszerek távolságok kiszámításának megértésében. Leírja az átvitt jel teljesítménye (Pt) és a vett jel teljesítménye (Pr) közötti összefüggést. Lényegében az egyenlet segít számszerűsíteni, hogy az átvitt fény mekkora része jut vissza a vevőhöz, miután visszaverődött a célpontról, ami kulcsfontosságú a távolságok meghatározásához és a pontos térképek elkészítéséhez. Ez a kapcsolat olyan tényezőket vesz figyelembe, mint a távolság miatti jelgyengülés és a célfelülettel való kölcsönhatás.

A LiDAR távérzékelés alkalmazásai

 A LiDAR távérzékelésnek számos alkalmazása van különböző területeken:
 Terep- és topográfiai térképezés nagy felbontású digitális domborzati modellek (DEM) létrehozásához.
 Erdő- és növényzettérképezés a lombkoronaszerkezet és a biomassza tanulmányozására.
 Tengerparti és partvonal-térképezés az erózió és a tengerszint változásainak nyomon követésére.
 Várostervezés és infrastruktúra modellezés, beleértve az épületeket és a közlekedési hálózatokat.
 Történelmi helyek és műtárgyak régészeti és kulturális örökségi dokumentációja.
 Földtani és bányászati ​​felmérések a felszíni jellemzők feltérképezéséhez és a monitoring műveletekhez.
 Autonóm járműnavigáció és akadályérzékelés.
 Bolygókutatás, például a Mars felszínének feltérképezése.

A LiDAR_(1) alkalmazása

Ingyenes konzultációra van szüksége?

A Lumispot csúcsminőségű minőségbiztosítást és értékesítés utáni szolgáltatást kínál, amelyet nemzeti, iparág-specifikus, FDA és CE minőségbiztosítási rendszerek tanúsítanak. Gyors ügyfélválasz és proaktív értékesítés utáni támogatás.

Tudjon meg többet rólunk

LiDAR források:

Az alábbiakban a LiDAR adatforrások és ingyenes szoftverek hiányos listája található. LiDAR adatforrások:
1.Nyissa meg a topográfiáthttp://www.opentopography.org
2.USGS Earth Explorerhttp://earthexplorer.usgs.gov
3.Az Egyesült Államok ügynökségek közötti magassági jegyzékehttps://coast.noaa.gov/ inventory/
4.National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)Digital Coasthttps://www.coast.noaa.gov/dataviewer/#
5.Wikipédia LiDARhttps://en.wikipedia.org/wiki/National_Lidar_Dataset_(United_States)
6.LiDAR Onlinehttp://www.lidar-online.com
7.Országos Ökológiai Obszervatórium Hálózat – NEONhttp://www.neonscience.org/data-resources/get-data/airborne-data
8.LiDAR adatok Észak-Spanyolországra vonatkozóanhttp://b5m.gipuzkoa.net/url5000/en/G_22485/PUBLI&consulta=HAZLIDAR
9.LiDAR adatok az Egyesült Királyságra vonatkozóanhttp://catalogue.ceda.ac.uk/ list/?return_obj=ob&id=8049, 8042, 8051, 8053

Ingyenes LiDAR szoftver:

1.ENVI szükséges. http://bcal.geology.isu.edu/ Envitools.shtml
2.FugroViewer(LiDAR és egyéb raszter/vektor adatokhoz) http://www.fugroviewer.com/
3.FUSION/LDV(LiDAR adatok megjelenítése, konverziója és elemzése) http://forsys.cfr.washington.edu/fusion/fusionlatest.html
4.LAS eszközök(Kód és szoftver a LAS-fájlok olvasásához és írásához) http://www.cs.unc.edu/~isenburg/lastools/
5.LASUtility(GUI segédprogramok készlete a LAS-fájlok megjelenítéséhez és konvertálásához) http://home.iitk.ac.in/~blohani/LASUtility/LASUtility.html
6.LibLAS(C/C++ könyvtár LAS formátum olvasásához/írásához) http://www.liblas.org/
7.MCC-LiDAR(Többléptékű görbületi osztályozás a LiDAR-hoz) http://sourceforge.net/projects/mcclidar/
8.MARS FreeView(A LiDAR adatok 3D-s megjelenítése) http://www.merrick.com/Geospatial/Software-Products/MARS-Software
9.Teljes elemzés(Nyílt forráskódú szoftver a LiDARpoint felhők és hullámformák feldolgozásához és megjelenítéséhez) http://fullanalyze.sourceforge.net/
10.Pontfelhő varázslat (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.Gyors terepolvasó(LiDAR pontfelhők megjelenítése) http://appliedimagery.com/download/ További LiDAR szoftvereszközök találhatók az Open Topography ToolRegistry weboldalon: http://opentopo.sdsc.edu/tools/listTools.

Köszönetnyilvánítás

  • Ez a cikk Vinícius Guimarães 2020. évi „LiDAR Remote Sensing and Applications” kutatását tartalmazza. A teljes cikk elérhetőitt.
  • A LiDAR adatforrások és ingyenes szoftverek átfogó listája és részletes leírása alapvető eszköztárat biztosít a távérzékelés és a földrajzi elemzés területén dolgozó szakemberek és kutatók számára.

 

Jogi nyilatkozat:

  • Ezennel kijelentjük, hogy a weboldalunkon megjelenített egyes képeket az internetről gyűjtöttük, oktatás és információmegosztás elősegítése céljából. Tiszteletben tartjuk minden eredeti alkotó szellemi tulajdonjogát. Ezeknek a képeknek a felhasználása nem kereskedelmi haszonszerzésre szolgál.
  • Ha úgy gondolja, hogy a felhasznált tartalom sérti az Ön szerzői jogait, kérjük, lépjen kapcsolatba velünk. Több mint hajlandóak vagyunk megtenni a megfelelő intézkedéseket, beleértve a képek eltávolítását vagy a megfelelő forrásmegjelölést, hogy biztosítsuk a szellemi tulajdonra vonatkozó törvények és előírások betartását. Célunk egy tartalomban gazdag, tisztességes és mások szellemi tulajdonjogait tiszteletben tartó platform fenntartása.
  • 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.
Kapcsolódó hírek
>> Kapcsolódó tartalom

Feladás időpontja: 2024.04.16