Sensoriamento Remoto LiDAR: Princípio, Aplicação, Recursos Gratuitos e Software

Sensores LiDAR aerotransportadosO LiDAR pode capturar pontos específicos de um pulso de laser, conhecido como medições de retorno discreto, ou registrar o sinal completo conforme ele retorna, chamado de forma de onda completa, em intervalos fixos como 1 ns (que cobre cerca de 15 cm). O LiDAR de forma de onda completa é usado principalmente na silvicultura, enquanto o LiDAR de retorno discreto tem aplicações mais amplas em diversos campos. Este artigo discute principalmente o LiDAR de retorno discreto e seus usos. Neste capítulo, abordaremos vários tópicos importantes sobre o LiDAR, incluindo seus componentes básicos, como funciona, sua precisão, sistemas e recursos disponíveis.

Componentes básicos do LiDAR

Os sistemas LiDAR terrestres normalmente utilizam lasers com comprimentos de onda entre 500 e 600 nm, enquanto os sistemas LiDAR aerotransportados utilizam lasers com comprimentos de onda maiores, variando de 1.000 a 1.600 nm. Uma configuração LiDAR aerotransportada padrão inclui um scanner a laser, uma unidade para medir distâncias (unidade de alcance) e sistemas de controle, monitoramento e registro. Também inclui um Sistema de Posicionamento Global Diferencial (DGPS) e uma Unidade de Medição Inercial (IMU), frequentemente integrados em um único sistema conhecido como sistema de posição e orientação. Este sistema fornece dados precisos de localização (longitude, latitude e altitude) e orientação (rotação, inclinação e direção).

 Os padrões pelos quais o laser varre a área podem variar, incluindo trajetórias em zigue-zague, paralelas ou elípticas. A combinação de dados DGPS e IMU, juntamente com dados de calibração e parâmetros de montagem, permite que o sistema processe com precisão os pontos de laser coletados. Esses pontos recebem então coordenadas (x, y, z) em um sistema de coordenadas geográficas utilizando o datum do Sistema Geodésico Mundial de 1984 (WGS84).

Como LiDARSensoriamento RemotoFunciona? Explique de forma simples

Um sistema LiDAR emite pulsos de laser rápidos em direção a um objeto ou superfície alvo.

Os pulsos de laser refletem no alvo e retornam ao sensor LiDAR.

O sensor mede com precisão o tempo que cada pulso leva para viajar até o alvo e retornar.

Usando a velocidade da luz e o tempo de viagem, a distância até o alvo é calculada.

Combinado com os dados de posição e orientação dos sensores GPS e IMU, as coordenadas 3D precisas das reflexões do laser são determinadas.

Isso resulta em uma densa nuvem de pontos 3D representando a superfície ou objeto escaneado.

Princípio físico do LiDAR

Os sistemas LiDAR utilizam dois tipos de laser: pulsado e de onda contínua. Os sistemas LiDAR pulsados ​​funcionam enviando um pulso de luz curto e medindo o tempo que esse pulso leva para viajar até o alvo e retornar ao receptor. Essa medição do tempo de ida e volta ajuda a determinar a distância até o alvo. Um exemplo é mostrado em um diagrama onde as amplitudes do sinal de luz transmitido (AT) e do sinal de luz recebido (AR) são exibidas. A equação básica usada neste sistema envolve a velocidade da luz (c) e a distância até o alvo (R), permitindo que o sistema calcule a distância com base no tempo que a luz leva para retornar.