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

Sensores LiDAR aerotransportadospode capturar pontos específicos de um pulso de laser, conhecidos 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 vários campos. Este artigo discute principalmente o LiDAR de retorno discreto e seus usos. Neste capítulo, abordaremos vários tópicos importantes sobre LiDAR, incluindo seus componentes básicos, como funciona, sua precisão, sistemas e recursos disponíveis.

Componentes básicos do LiDAR

Os sistemas LiDAR terrestres normalmente usam lasers com comprimentos de onda entre 500–600 nm, enquanto os sistemas LiDAR aéreos usam lasers com comprimentos de onda mais longos, variando de 1000–1600 nm. Uma configuração LiDAR aerotransportada padrão inclui um scanner a laser, uma unidade para medir distância (unidade de alcance) e sistemas para controle, monitoramento e registro. Também inclui um Sistema de Posicionamento Global Diferencial (DGPS) e uma Unidade de Medição Inercial (IMU), muitas vezes 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 nos quais o laser varre a área podem variar, incluindo caminhos em zigue-zague, paralelos ou elípticos. 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. A esses pontos são então atribuídas coordenadas (x, y, z) em um sistema de coordenadas geográficas usando o dado do Sistema Geodésico Mundial de 1984 (WGS84).

Como LiDARSensoriamento RemotoFunciona? Explique de maneira 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 chegar ao alvo e voltar.

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

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

Isso resulta em uma densa nuvem de pontos 3D que representa a superfície ou objeto digitalizado.

Princípio Físico do LiDAR

Os sistemas LiDAR usam dois tipos de lasers: pulsados ​​e de onda contínua. Os sistemas LiDAR pulsados ​​funcionam enviando um pulso de luz curto e medindo o tempo que leva para esse pulso viajar até o alvo e voltar ao receptor. Esta 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 utilizada neste sistema envolve a velocidade da luz (c) e a distância até o alvo (R), permitindo ao sistema calcular a distância com base em quanto tempo leva para a luz retornar.