Tenente telerilevamento Lidar: principio, applicazione, risorse e software gratuiti

Sensori lidar dispersa nell'ariapuò catturare punti specifici da un impulso laser, noto come misurazioni di restituzione discrete, oppure registrare il segnale completo mentre ritorna, chiamato Full Waveform, a intervalli fissi come 1 ns (che copre circa 15 cm). Il lidar a forma di onda completa è principalmente utilizzato nella silvicoltura, mentre il reso discreto Lidar ha applicazioni più ampie in vari campi. Questo articolo discute principalmente di reso discreto Lidar e dei suoi usi. In questo capitolo, tratteremo diversi argomenti chiave su Lidar, compresi i suoi componenti di base, il modo in cui funziona, la sua precisione, i suoi sistemi e le risorse disponibili.

Componenti di base di lidar

I sistemi lidar a terra in genere utilizzano laser con lunghezze d'onda tra 500-600 nm, mentre i sistemi lidar dispersi nell'aria utilizzano laser con lunghezze d'onda più lunghe, che vanno da 1000-1600 nm. Una configurazione di lidar per aereo standard include uno scanner laser, un'unità per la misurazione della distanza (unità a distanza) e i sistemi per il controllo, il monitoraggio e la registrazione. Include anche un sistema di posizionamento globale differenziale (DGPS) e un'unità di misurazione inerziale (IMU), spesso integrata in un singolo sistema noto come sistema di posizione e orientamento. Questo sistema fornisce dati precisi di posizione (longitudine, latitudine e altitudine) e orientamento (rotolo, pitch e intestazione).

 I modelli in cui il laser scansiona l'area può variare, tra cui percorsi a zigzag, paralleli o ellittici. La combinazione di dati DGPS e IMU, insieme ai dati di calibrazione e ai parametri di montaggio, consente al sistema di elaborare accuratamente i punti laser raccolti. A questi punti vengono quindi assegnate coordinate (x, y, z) in un sistema di coordinate geografiche utilizzando il sistema geodetico mondiale del 1984 (WGS84).

Come lidarTelerilevamentoOpere? Spiega in modo semplice

Un sistema lidar emette impulsi laser rapidi verso un oggetto o una superficie target.

Gli impulsi laser si riflettono sul bersaglio e tornano al sensore lidar.

Il sensore misura con precisione il tempo impiegato per ogni impulso per viaggiare verso il bersaglio e la schiena.

Usando la velocità della luce e il tempo di viaggio, viene calcolata la distanza dal bersaglio.

In combinazione con i dati di posizione e orientamento dai sensori GPS e IMU, vengono determinate le coordinate 3D precise delle riflessioni laser.

Ciò si traduce in una densa nuvola di punti 3D che rappresenta la superficie o l'oggetto scansionato.

Principio fisico di Lidar

I sistemi LIDAR utilizzano due tipi di laser: onda pulsata e continua. I sistemi di lidar pulsati funzionano inviando un impulso a corta luce e quindi misurando il tempo impiegato per questo impulso per viaggiare verso il bersaglio e tornare al ricevitore. Questa misurazione del tempo di andata e ritorno aiuta a determinare la distanza dal bersaglio. Un esempio è mostrato in un diagramma in cui vengono visualizzate le ampiezze sia del segnale di luce trasmesso (AT) che del segnale di luce ricevuto (AR). L'equazione di base utilizzata in questo sistema prevede la velocità della luce (c) e la distanza dal target (R), consentendo al sistema di calcolare la distanza in base al tempo impiegato dalla luce.