سنجش از دور لیدار: اصول، کاربرد، منابع و نرم‌افزار رایگان

برای دریافت سریع پست‌ها در شبکه‌های اجتماعی ما عضو شوید

حسگرهای لیدار هواییمی‌تواند نقاط خاصی را از یک پالس لیزر، که به عنوان اندازه‌گیری‌های بازگشت گسسته شناخته می‌شود، ثبت کند، یا سیگنال کامل را هنگام بازگشت، که به آن شکل موج کامل می‌گویند، در فواصل ثابت مانند ۱ نانوثانیه (که حدود ۱۵ سانتی‌متر را پوشش می‌دهد) ثبت کند. لیدار شکل موج کامل بیشتر در جنگلداری استفاده می‌شود، در حالی که لیدار بازگشت گسسته کاربردهای گسترده‌تری در زمینه‌های مختلف دارد. این مقاله در درجه اول به بحث در مورد لیدار بازگشت گسسته و کاربردهای آن می‌پردازد. در این فصل، چندین موضوع کلیدی در مورد لیدار، از جمله اجزای اساسی آن، نحوه کار، دقت، سیستم‌ها و منابع موجود را پوشش خواهیم داد.

اجزای اساسی لیدار

سیستم‌های لیدار زمینی معمولاً از لیزرهایی با طول موج بین ۵۰۰ تا ۶۰۰ نانومتر استفاده می‌کنند، در حالی که سیستم‌های لیدار هوایی از لیزرهایی با طول موج‌های بلندتر، از ۱۰۰۰ تا ۱۶۰۰ نانومتر، استفاده می‌کنند. یک سیستم استاندارد لیدار هوایی شامل یک اسکنر لیزری، واحدی برای اندازه‌گیری فاصله (واحد مسافت) و سیستم‌هایی برای کنترل، نظارت و ضبط است. همچنین شامل یک سیستم موقعیت‌یابی جهانی تفاضلی (DGPS) و یک واحد اندازه‌گیری اینرسی (IMU) است که اغلب در یک سیستم واحد به نام سیستم موقعیت‌یابی و جهت‌یابی ادغام می‌شوند. این سیستم داده‌های دقیق موقعیت (طول جغرافیایی، عرض جغرافیایی و ارتفاع) و جهت (غلتش، پیچش و جهت) را ارائه می‌دهد.

 الگوهایی که لیزر منطقه را اسکن می‌کند می‌تواند متفاوت باشد، از جمله مسیرهای زیگزاگ، موازی یا بیضوی. ترکیب داده‌های DGPS و IMU، همراه با داده‌های کالیبراسیون و پارامترهای نصب، به سیستم اجازه می‌دهد تا نقاط لیزر جمع‌آوری‌شده را به طور دقیق پردازش کند. سپس به این نقاط مختصات (x، y، z) در یک سیستم مختصات جغرافیایی با استفاده از سیستم جهانی ژئودزی 1984 (WGS84) اختصاص داده می‌شود.

چگونه لیدارسنجش از دورآثاربه زبان ساده توضیح دهید

یک سیستم لیدار، پالس‌های لیزری سریعی را به سمت یک جسم یا سطح هدف ساطع می‌کند.

پالس‌های لیزر از هدف منعکس شده و به حسگر لیدار بازمی‌گردند.

این حسگر دقیقاً زمان لازم برای هر پالس را برای رفت و برگشت به هدف اندازه‌گیری می‌کند.

با استفاده از سرعت نور و زمان طی مسیر، فاصله تا هدف محاسبه می‌شود.

با ترکیب داده‌های موقعیت و جهت از حسگرهای GPS و IMU، مختصات سه‌بعدی دقیق بازتاب‌های لیزر تعیین می‌شود.

این منجر به یک ابر نقطه‌ای سه‌بعدی متراکم می‌شود که نشان‌دهنده سطح یا جسم اسکن شده است.

اصل فیزیکی لیدار

سیستم‌های لیدار از دو نوع لیزر استفاده می‌کنند: پالسی و موج پیوسته. سیستم‌های لیدار پالسی با ارسال یک پالس نوری کوتاه و سپس اندازه‌گیری زمان لازم برای سفر این پالس به هدف و بازگشت به گیرنده کار می‌کنند. این اندازه‌گیری زمان رفت و برگشت به تعیین فاصله تا هدف کمک می‌کند. مثالی در نموداری نشان داده شده است که در آن دامنه‌های هر دو سیگنال نوری ارسالی (AT) و سیگنال نوری دریافتی (AR) نمایش داده شده‌اند. معادله اساسی مورد استفاده در این سیستم شامل سرعت نور (c) و فاصله تا هدف (R) است که به سیستم اجازه می‌دهد فاصله را بر اساس مدت زمان بازگشت نور محاسبه کند.

اندازه‌گیری بازگشت گسسته و شکل موج کامل با استفاده از لیدار هوابرد

یک سیستم لیدار هوایی معمولی.

فرآیند اندازه‌گیری در لیدار، که هم آشکارساز و هم ویژگی‌های هدف را در نظر می‌گیرد، توسط معادله استاندارد لیدار خلاصه می‌شود. این معادله از معادله رادار اقتباس شده است و در درک چگونگی محاسبه فواصل توسط سیستم‌های لیدار اساسی است. این معادله رابطه بین توان سیگنال ارسالی (Pt) و توان سیگنال دریافتی (Pr) را توصیف می‌کند. اساساً، این معادله به تعیین کمیت میزان نور ارسالی که پس از بازتاب از هدف به گیرنده بازگردانده می‌شود، کمک می‌کند، که برای تعیین فواصل و ایجاد نقشه‌های دقیق بسیار مهم است. این رابطه عواملی مانند تضعیف سیگنال به دلیل فاصله و برهمکنش با سطح هدف را در نظر می‌گیرد.

کاربردهای سنجش از دور لیدار

سنجش از دور لیدار کاربردهای بی‌شماری در زمینه‌های مختلف دارد:
نقشه‌برداری از عوارض زمین و توپوگرافی برای ایجاد مدل‌های ارتفاعی رقومی (DEM) با وضوح بالا.
نقشه‌برداری جنگلداری و پوشش گیاهی برای مطالعه ساختار تاج پوشش درختان و زیست توده.
نقشه‌برداری از سواحل و خطوط ساحلی برای پایش فرسایش و تغییرات سطح دریا.
برنامه‌ریزی شهری و مدل‌سازی زیرساخت‌ها، شامل ساختمان‌ها و شبکه‌های حمل و نقل.
 باستان‌شناسی و مستندسازی میراث فرهنگی از اماکن و آثار تاریخی.
 بررسی‌های زمین‌شناسی و معدن‌شناسی برای نقشه‌برداری از عوارض سطحی و عملیات پایش.
 ناوبری خودکار خودرو و تشخیص مانع.
اکتشافات سیاره‌ای، مانند نقشه‌برداری از سطح مریخ.

کاربرد لیدار_(1)

به مشاوره رایگان نیاز دارید؟

لومیس‌اسپات تضمین کیفیت و خدمات پس از فروش درجه یک، دارای گواهینامه‌های سیستم‌های کیفیت ملی، خاص صنعت، FDA و CE را ارائه می‌دهد. پاسخگویی سریع به مشتری و پشتیبانی فعال پس از فروش.

درباره ما بیشتر بدانید

منابع لیدار:

فهرست ناقصی از منابع داده لیدار و نرم‌افزارهای رایگان در زیر ارائه شده است. منابع داده لیدار:
1.توپوگرافی بازhttp://www.opentopography.org
2.کاوشگر زمین USGShttp://earthexplorer.usgs.gov
3.فهرست ارتفاع بین سازمانی ایالات متحدهhttps://coast.noaa.gov/ فهرست موجودی/
4.اداره ملی اقیانوسی و جوی (NOAA)ساحل دیجیتال https://www.coast.noaa.gov/dataviewer/#
5.ویکی‌پدیا لیدارhttps://en.wikipedia.org/wiki/National_Lidar_Dataset_(United_States)
6.لیدار آنلاینhttp://www.lidar-online.com
7.شبکه ملی رصدخانه اکولوژیکی—NEONhttp://www.neonscience.org/data-resources/get-data/airborne-data
8.داده‌های لیدار برای شمال اسپانیاhttp://b5m.gipuzkoa.net/url5000/en/G_22485/PUBLI&consulta=HAZLIDAR
9.داده‌های لیدار برای بریتانیاhttp://catalogue.ceda.ac.uk/list/?return_obj=ob&id=8049، 8042، 8051، 8053

نرم‌افزار رایگان لیدار:

1.نیاز به ENVI. http://bcal.geology.isu.edu/ Envitools.shtml
2.فوگروویور(برای داده‌های LiDAR و سایر داده‌های رستری/برداری) http://www.fugroviewer.com/
3.فیوژن/LDV(تجسم، تبدیل و تحلیل داده‌های لیدار) http://forsys.cfr.washington.edu/fusion/fusionlatest.html
4.ابزارهای LAS(کد و نرم‌افزار برای خواندن و نوشتن فایل‌های LAS) http://www.cs.unc.edu/~isenburg/lastools/
5.لاسوتیل(مجموعه‌ای از ابزارهای رابط کاربری گرافیکی برای تجسم و تبدیل فایل‌های LAS) http://home.iitk.ac.in/~blohani/LASUtility/LASUtility.html
6.لیبلاس(کتابخانه C/C++ برای خواندن/نوشتن فرمت LAS) http://www.liblas.org/
7.MCC-لیدار(طبقه‌بندی انحنای چندمقیاسی برای لیدار) http://sourceforge.net/projects/mcclidar/
8.نمای آزاد مریخ(تصویرسازی سه‌بعدی داده‌های لیدار) http://www.merrick.com/Geospatial/Software-Products/MARS-Software
9.تجزیه و تحلیل کامل(نرم‌افزار متن‌باز برای پردازش و تجسم ابرهای نقطه‌ای و شکل موج‌های LiDAR) http://fullanalyze.sourceforge.net/
۱۰. (یا: ۱۰.)جادوی ابر نقطه‌ای (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)
۱۱. (یا: ۱۱.)خواننده سریع عوارض زمینی(تصویرسازی ابرهای نقطه‌ای لیدار) http://appliedimagery.com/download/ ابزارهای نرم‌افزاری لیدار دیگر را می‌توانید از صفحه وب Open Topography ToolRegistry در آدرس http://opentopo.sdsc.edu/tools/listTools پیدا کنید.

تقدیرنامه‌ها

  • این مقاله شامل تحقیقات انجام شده در کتاب «سنجش از راه دور و کاربردهای لیدار» نوشته‌ی وینیسیوس گیمارائس، سال ۲۰۲۰ است. متن کامل مقاله در دسترس است.اینجا.
  • این فهرست جامع و شرح مفصلی از منابع داده لیدار و نرم‌افزار رایگان، یک جعبه ابزار ضروری برای متخصصان و محققان در زمینه سنجش از دور و تحلیل جغرافیایی فراهم می‌کند.

 

سلب مسئولیت:

  • بدینوسیله اعلام می‌کنیم که برخی از تصاویر نمایش داده شده در وب‌سایت ما، به منظور ارتقاء آموزش و به اشتراک‌گذاری اطلاعات، از اینترنت جمع‌آوری شده‌اند. ما به حقوق مالکیت معنوی همه خالقان اصلی احترام می‌گذاریم. استفاده از این تصاویر برای اهداف تجاری در نظر گرفته نشده است.
  • اگر معتقدید که هر یک از محتوای استفاده شده، حق چاپ شما را نقض می‌کند، لطفاً با ما تماس بگیرید. ما مشتاقانه آماده‌ایم تا اقدامات لازم، از جمله حذف تصاویر یا ارائه منابع مناسب، را برای اطمینان از رعایت قوانین و مقررات مالکیت معنوی انجام دهیم. هدف ما حفظ پلتفرمی غنی از محتوا، منصفانه و محترمانه برای حقوق مالکیت معنوی دیگران است.
  • 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.
اخبار مرتبط
>> مطالب مرتبط

زمان ارسال: ۱۶ آوریل ۲۰۲۴