سنجش از دور LiDAR: اصل، برنامه، منابع و نرم افزار رایگان

برای ارسال سریع در رسانه های اجتماعی ما مشترک شوید

سنسورهای هوابرد LiDARمی‌تواند نقاط خاصی را از یک پالس لیزر، که به عنوان اندازه‌گیری‌های بازگشت گسسته شناخته می‌شود، بگیرد، یا سیگنال کامل را هنگام بازگشت، که شکل موج کامل نامیده می‌شود، در فواصل ثابتی مانند 1 ns (که حدود 15 سانتی‌متر را پوشش می‌دهد) ثبت کند. LiDAR شکل موج کامل بیشتر در جنگلداری استفاده می شود، در حالی که LiDAR بازگشت گسسته کاربردهای گسترده تری در زمینه های مختلف دارد. این مقاله در درجه اول LiDAR بازگشت گسسته و کاربردهای آن را مورد بحث قرار می دهد. در این فصل، چندین موضوع کلیدی در مورد LiDAR از جمله اجزای اصلی آن، نحوه عملکرد، دقت، سیستم ها و منابع موجود را پوشش خواهیم داد.

اجزای اصلی LiDAR

سیستم‌های LiDAR مبتنی بر زمین معمولاً از لیزرهایی با طول‌موج‌های بین ۵۰۰ تا ۶۰۰ نانومتر استفاده می‌کنند، در حالی که سیستم‌های LiDAR هوابرد از لیزرهایی با طول‌موج‌های طولانی‌تر، بین ۱۰۰۰ تا ۱۶۰۰ نانومتر استفاده می‌کنند. راه‌اندازی استاندارد LiDAR هوابرد شامل یک اسکنر لیزری، یک واحد برای اندازه‌گیری فاصله (واحد برد) و سیستم‌هایی برای کنترل، نظارت و ضبط است. همچنین شامل یک سیستم موقعیت یاب جهانی دیفرانسیل (DGPS) و یک واحد اندازه گیری اینرسی (IMU) است که اغلب در یک سیستم واحد به نام سیستم موقعیت و جهت گیری یکپارچه می شود. این سیستم داده های مکان دقیق (طول جغرافیایی، عرض جغرافیایی و ارتفاع) و جهت گیری (غول، زمین، و عنوان) را ارائه می دهد.

 الگوهایی که در آن لیزر منطقه را اسکن می کند می تواند متفاوت باشد، از جمله مسیرهای زیگزاگی، موازی یا بیضوی. ترکیبی از داده‌های DGPS و IMU، به همراه داده‌های کالیبراسیون و پارامترهای نصب، به سیستم اجازه می‌دهد تا نقاط لیزری جمع‌آوری‌شده را با دقت پردازش کند. سپس به این نقاط مختصات (x، y، z) در یک سیستم مختصات جغرافیایی با استفاده از داده سیستم ژئودتیک جهانی 1984 (WGS84) اختصاص داده می شود.

چگونه LiDARسنجش از راه دورکار می کند? به صورت ساده توضیح دهید

یک سیستم LiDAR پالس های لیزری سریع را به سمت یک جسم یا سطح هدف ساطع می کند.

پالس های لیزر از هدف منعکس شده و به حسگر LiDAR باز می گردند.

سنسور دقیقاً زمان لازم برای حرکت هر پالس به هدف و بازگشت را اندازه می‌گیرد.

با استفاده از سرعت نور و زمان سفر، فاصله تا هدف محاسبه می شود.

در ترکیب با داده های موقعیت و جهت گیری از سنسورهای GPS و IMU، مختصات سه بعدی دقیق بازتاب لیزر تعیین می شود.

این منجر به یک ابر نقطه 3 بعدی متراکم می شود که سطح یا شیء اسکن شده را نشان می دهد.

اصل فیزیکی LiDAR

سیستم های LiDAR از دو نوع لیزر استفاده می کنند: پالسی و موج پیوسته. سیستم‌های LiDAR پالسی با ارسال یک پالس نوری کوتاه و سپس اندازه‌گیری زمان لازم برای حرکت این پالس به هدف و بازگشت به گیرنده کار می‌کنند. این اندازه گیری زمان رفت و برگشت به تعیین فاصله تا هدف کمک می کند. یک مثال در یک نمودار نشان داده شده است که در آن دامنه سیگنال نور ارسالی (AT) و سیگنال نور دریافتی (AR) نمایش داده می شود. معادله اصلی مورد استفاده در این سیستم شامل سرعت نور (c) و فاصله تا هدف (R) است که به سیستم اجازه می دهد فاصله را بر اساس مدت زمانی که طول می کشد تا نور برگردد محاسبه کند.

بازگشت گسسته و اندازه‌گیری شکل موج کامل با استفاده از LiDAR در هوا.

یک سیستم معمولی LiDAR هوابرد.

فرآیند اندازه گیری در LiDAR، که هم آشکارساز و هم ویژگی های هدف را در نظر می گیرد، با معادله استاندارد LiDAR خلاصه می شود. این معادله از معادله رادار اقتباس شده است و در درک نحوه محاسبه فاصله ها توسط سیستم های LiDAR ضروری است. این رابطه بین توان سیگنال ارسالی (Pt) و قدرت سیگنال دریافتی (Pr) را توصیف می کند. اساساً، این معادله به تعیین کمیت کمک می کند که چه مقدار از نور ارسالی پس از انعکاس از هدف به گیرنده باز می گردد، که برای تعیین فواصل و ایجاد نقشه های دقیق بسیار مهم است. این رابطه عواملی مانند تضعیف سیگنال به دلیل فاصله و تعامل با سطح هدف را در نظر می گیرد.

کاربردهای سنجش از دور LiDAR

 سنجش از راه دور LiDAR کاربردهای متعددی در زمینه های مختلف دارد:
 نقشه برداری زمین و توپوگرافی برای ایجاد مدل های رقومی ارتفاعی با وضوح بالا (DEMs).
 نقشه برداری جنگلداری و پوشش گیاهی برای مطالعه ساختار تاج درخت و زیست توده.
 نقشه برداری سواحل و خط ساحلی برای نظارت بر فرسایش و تغییرات سطح دریا.
 برنامه ریزی شهری و مدل سازی زیرساخت ها از جمله ساختمان ها و شبکه های حمل و نقل.
 اسناد باستان شناسی و میراث فرهنگی اماکن و آثار تاریخی.
 بررسی های زمین شناسی و معدنی برای نقشه برداری از ویژگی های سطح و عملیات پایش.
 ناوبری وسیله نقلیه خودمختار و تشخیص موانع.
 اکتشاف سیاره ای، مانند نقشه برداری از سطح مریخ.

کاربرد LiDAR_(1)

نیاز به مشاوره رایگان دارید؟

Lumispot تضمین کیفیت و خدمات پس از فروش درجه یک را ارائه می دهد که توسط سیستم های کیفیت ملی، خاص صنعت، FDA و CE تایید شده است. پاسخ سریع مشتری و پشتیبانی فعال پس از فروش.

درباره ما بیشتر بدانید

منابع LiDAR:

یک لیست ناقص از منابع داده LiDAR و نرم افزار رایگان در زیر ارائه شده است. منابع داده LiDAR:
1.توپوگرافی را باز کنیدhttp://www.opentopography.org
2.USGS Earth Explorerhttp://earthexplorer.usgs.gov
3.فهرست ارتفاع بین سازمانی ایالات متحدهhttps://coast.noaa.gov/ inventory/
4.اداره ملی اقیانوسی و جوی (NOAA)ساحل دیجیتالhttps://www.coast.noaa.gov/dataviewer/#
5ویکی پدیا LiDARhttps://en.wikipedia.org/wiki/National_Lidar_Dataset_(ایالات متحده)
6.LiDAR آنلاینhttp://www.lidar-online.com
7.شبکه ملی رصدخانه اکولوژیکی - نئونhttp://www.neonscience.org/data-resources/get-data/airborne-data
8.داده های LiDAR برای شمال اسپانیاhttp://b5m.gipuzkoa.net/url5000/fa/G_22485/PUBLI&consulta=HAZLIDAR
9.داده های LiDAR برای بریتانیاhttp://catalogue.ceda.ac.uk/ list/?return_obj=ob&id=8049, 8042, 8051, 8053

نرم افزار LiDAR رایگان:

1.به ENVI نیاز دارد. http://bcal.geology.isu.edu/ Envitools.shtml
2.FugroViewer(برای LiDAR و سایر داده های شطرنجی/بردار) http://www.fugroviewer.com/
3.FUSION/LDV(تجسم، تبدیل و تجزیه و تحلیل داده های LiDAR) http://forsys.cfr.washington.edu/fusion/fusionlatest.html
4.ابزار LAS(کد و نرم افزار خواندن و نوشتن فایل های LAS) http://www.cs.unc.edu/~isenburg/lastools/
5.LASUtility(مجموعه ای از ابزارهای رابط کاربری گرافیکی برای تجسم و تبدیل فایل های LAS) http://home.iitk.ac.in/~blohani/LASUtility/LASUtility.html
6.LibLAS(کتابخانه C/C++ برای خواندن/نوشتن فرمت LAS) http://www.liblas.org/
7.MCC-LiDAR(طبقه بندی انحنای چند مقیاسی برای LiDAR) http://sourceforge.net/projects/mcclidar/
8.MARS FreeView(تجسم سه بعدی داده های LiDAR) http://www.merrick.com/Geospatial/Software-Products/MARS-Software
9.تجزیه و تحلیل کامل(نرم افزار متن باز برای پردازش و تجسم ابرها و شکل موج های LiDARpoint) http://fullanalyze.sourceforge.net/
10.Point Cloud Magic (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.خوان سریع زمین(تجسم ابرهای نقطه LiDAR) http://appliedimagery.com/download/ ابزارهای اضافی نرم افزار LiDAR را می توان از صفحه وب Open Topography ToolRegistry در http://opentopo.sdsc.edu/tools/listTools پیدا کرد.

قدردانی ها

  • این مقاله شامل تحقیقات "LiDAR Remote Sensing and Applications" توسط Vinícius Guimarães، 2020 است. مقاله کامل در دسترس است.اینجا
  • این فهرست جامع و شرح مفصل منابع داده و نرم افزار رایگان LiDAR یک ابزار ضروری برای متخصصان و محققان در زمینه سنجش از دور و تجزیه و تحلیل جغرافیایی فراهم می کند.

 

سلب مسئولیت:

  • بدینوسیله اعلام می کنیم که برخی از تصاویر نمایش داده شده در وب سایت ما به منظور ترویج آموزش و به اشتراک گذاری اطلاعات از اینترنت جمع آوری شده است. ما به حقوق مالکیت معنوی همه سازندگان اصلی احترام می گذاریم. استفاده از این تصاویر برای منافع تجاری در نظر گرفته نشده است.
  • اگر فکر می کنید که هر یک از محتوای استفاده شده حق نسخه برداری شما را نقض می کند، لطفا با ما تماس بگیرید. ما بیش از حد مایل به انجام اقدامات مناسب، از جمله حذف تصاویر یا ارائه انتساب مناسب، برای اطمینان از انطباق با قوانین و مقررات مالکیت معنوی هستیم. هدف ما حفظ پلت فرمی غنی از محتوا، منصفانه و احترام به 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: آوریل 16-2024