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Sensores de LiDar no arpode capturar pontos específicos de um pulso de laser, conhecido como medições de retorno discreto ou registrar o sinal completo à medida que retorna, chamado de forma de onda completa, em intervalos fixos como 1 ns (que cobre cerca de 15 cm). O LiDAR de onda total é usado principalmente na silvicultura, enquanto o LiDAR de retorno discreto possui aplicações mais amplas em vários campos. Este artigo discute principalmente o Lidar de retorno discreto e seus usos. Neste capítulo, abordaremos vários tópicos -chave sobre o Lidar, incluindo seus componentes básicos, como funciona, sua precisão, sistemas e recursos disponíveis.
Componentes básicos do lidar
Os sistemas de LiDAR baseados no solo normalmente usam lasers com comprimentos de onda entre 500 a 600 nm, enquanto os sistemas de LiDAR no ar usam lasers com comprimentos de onda mais longos, variando de 1000 a 1600 nm. Uma configuração padrão do LiDAR aerotransportado inclui um scanner a laser, uma unidade para medir a distância (unidade variante) e sistemas para controle, monitoramento e gravação. Ele também inclui um sistema diferencial de posicionamento global (DGPS) e uma unidade de medição inercial (IMU), geralmente integrada a um único sistema conhecido como sistema de posição e orientação. Este sistema fornece dados precisos (longitude, latitude e altitude) e orientação (rolo, afinação e título).
Os padrões em que o laser digitaliza a área pode variar, incluindo zigue -zague, caminhos paralelos ou elípticos. A combinação de dados DGPS e IMU, juntamente com os dados de calibração e os parâmetros de montagem, permite que o sistema processe com precisão os pontos de laser coletados. Esses pontos são então coordenados atribuídos (x, y, z) em um sistema de coordenadas geográficas usando o sistema geodésico mundial de 1984 (WGS84).
Como LidarSensoriamento remotoFunciona? Explique de uma maneira simples
Um sistema LIDAR emite pulsos rápidos de laser em direção a um objeto ou superfície alvo.
Os pulsos a laser refletem o alvo e retornam ao sensor Lidar.
O sensor mede com precisão o tempo necessário para cada pulso viajar para o alvo e voltar.
Usando a velocidade da luz e o tempo de viagem, a distância do alvo é calculada.
Combinados com os dados de posição e orientação dos sensores GPS e IMU, são determinadas as coordenadas 3D das reflexões a laser.
Isso resulta em uma densa nuvem de pontos 3D, representando a superfície ou objeto digitalizado.
Princípio físico do lidar
Os sistemas LIDAR usam dois tipos de lasers: onda pulsada e contínua. Os sistemas de lidar pulsados funcionam enviando um pulso de luz curta e medindo o tempo necessário para que esse pulso viaje para o alvo e volte para o receptor. Essa medição do tempo de ida e volta ajuda a determinar a distância do alvo. Um exemplo é mostrado em um diagrama em que as amplitudes do sinal de luz transmitidas (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 do alvo (r), permitindo que o sistema calcule a distância com base em quanto tempo leva para a luz retornar.
Retorno discreto e medição de forma completa usando o LiDAR no ar.
Um sistema típico de lidar aéreo.
O processo de medição no Lidar, que considera o detector e as características do alvo, é resumido pela equação padrão do Lidar. Esta equação é adaptada da equação do radar e é fundamental para entender como os sistemas LIDAR calcula as distâncias. Ele descreve a relação entre o poder do sinal transmitido (Pt) e a potência do sinal recebido (PR). Essencialmente, a equação ajuda a quantificar quanto da luz transmitida é retornada ao receptor depois de refletir o alvo, o que é crucial para determinar distâncias e criar mapas precisos. Esse relacionamento leva em consideração fatores como atenuação do sinal devido à distância e interações com a superfície alvo.
Aplicações do Lidar Remote Sensing
O Lidar Remote Sensing possui inúmeras aplicações em vários campos:
Mapeamento de terrenos e topográficos para criar modelos de elevação digital de alta resolução (DEMs).
Mapeamento de florestas e vegetação para estudar a estrutura e a biomassa do dossel de árvores.
Mapeamento costeiro e costa para monitorar a erosão e as mudanças no nível do mar.
Planejamento urbano e modelagem de infraestrutura, incluindo edifícios e redes de transporte.
Arqueologia e documentação do patrimônio cultural de locais e artefatos históricos.
Pesquisas geológicas e de mineração para mapear recursos da superfície e operações de monitoramento.
Navegação autônoma de veículos e detecção de obstáculos.
Exploration Exploração planetária, como mapear a superfície de Marte.
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Recursos Lidar:
Uma lista incompleta de fontes de dados LIDAR e software livre é fornecida abaixo. Fontes de dados LIDAR:
1.Topografia abertahttp://www.opentopography.org
2.USGS Earth Explorerhttp://earthexplorer.usgs.gov
3.Inventário de elevação interinstitucional dos Estados Unidoshttps://coast.noaa.gov/ inventário/
4.Administração Oceânica e Atmosférica Nacional (NOAA)Digital Coasthttps: //www.coast.noaa.gov/dataviewer/#
5.Wikipedia lidarhttps://en.wikipedia.org/wiki/national_lidar_dataset_(united_states)
6.Lidar onlinehttp://www.lidar-online.com
7.Rede Nacional de Observatório Ecológico - Neonhttp://www.neonscience.org/data-resources/get-data/airborne-data
8.Dados do LIDAR para o norte da Espanhahttp://b5m.gipuzkoa.net/url5000/en/g_22485/publi&consulta=hazlidar
9.Dados do Lidar para o Reino Unidohttp://catalogue.ceda.ac.uk/ list/? return_obj = ob & id = 8049, 8042, 8051, 8053
Software LiDAR gratuito:
1.Requer EnvI. http://bcal.geology.isu.edu/ Envitools.shtml
2.FugroViewer(para Lidar e outros dados de raster/vetor) http://www.fuguruviewer.com/
3.Fusion/LDV(Visualização de dados, conversão e análise LIDAR) http: // forsys.cfr.washington.edu/fusion/fusionlatest.html
4.Ferramentas Las(Código e software para leitura e escrita de arquivos) http: // www.cs.unc.edu/~isenburg/lastools/
5.Lasutilidade(Um conjunto de utilitários da GUI para visualização e conversão de arquivos a las) http://home.iitk.ac.in/~blohani/lasutility/lasutility.html
6.Liblas(Biblioteca C/C ++ para leitura/redação do formato LAS) http://www.liblas.org/
7.MCC-LIDAR(Classificação de curvatura em várias escalas para Lidar) http: // fonteforge.net/projects/mcclidar/
8.Marte Freeview(Visualização 3D de dados LIDAR) http://www.merrick.com/geospatial/software-products/mars-software
9.Analisão completa(Software de código aberto para processamento e visualização de nuvens e formas de onda 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.Leitor de terreno rápido(Visualização de nuvens de ponto lidar) http://appliedimagery.com/download/ ferramentas de software LIDAR adicionais podem ser encontradas na página da Open Toolography ToolRegistry em http://opentopo.sdsc.edu/tools/listtools.
Agradecimentos
- Este artigo incorpora pesquisas de "Lidar Remote Sensing and Applications", de Vinícius Guimarães, 2020. O artigo completo está disponívelaqui.
- Esta lista abrangente e descrição detalhada das fontes de dados do LIDAR e do software livre fornece um kit de ferramentas essencial para profissionais e pesquisadores no campo de sensoriamento remoto e análise geográfica.
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Horário de postagem: 16-2024 de abril