Pengesanan Jauh LiDAR: Prinsip, Aplikasi, Sumber Percuma dan Perisian

Sensor LiDAR bawaan udaraboleh sama ada menangkap titik tertentu daripada denyutan laser, yang dikenali sebagai ukuran pulangan diskret, atau merekodkan isyarat lengkap apabila ia kembali, dipanggil bentuk gelombang penuh, pada selang tetap seperti 1 ns (yang meliputi kira-kira 15 cm). LiDAR bentuk gelombang penuh kebanyakannya digunakan dalam perhutanan, manakala LiDAR pulangan diskret mempunyai aplikasi yang lebih luas merentasi pelbagai bidang. Artikel ini terutamanya membincangkan LiDAR pulangan diskret dan kegunaannya. Dalam bab ini, kami akan merangkumi beberapa topik utama tentang LiDAR, termasuk komponen asasnya, cara ia berfungsi, ketepatannya, sistem dan sumber yang tersedia.

Komponen Asas LiDAR

Sistem LiDAR berasaskan darat biasanya menggunakan laser dengan panjang gelombang antara 500–600 nm, manakala sistem LiDAR bawaan udara menggunakan laser dengan panjang gelombang yang lebih panjang, antara 1000–1600 nm. Persediaan LiDAR bawaan udara standard termasuk pengimbas laser, unit untuk mengukur jarak (unit julat) dan sistem untuk kawalan, pemantauan dan rakaman. Ia juga termasuk Sistem Kedudukan Global Berbeza (DGPS) dan Unit Pengukuran Inersia (IMU), yang sering disepadukan ke dalam satu sistem yang dikenali sebagai sistem kedudukan dan orientasi. Sistem ini menyediakan data lokasi (longitud, latitud dan altitud) dan orientasi (gulungan, pic dan arah) yang tepat.

 Corak imbasan laser di kawasan tersebut boleh berbeza-beza, termasuk laluan zigzag, selari atau elips. Gabungan data DGPS dan IMU, berserta data penentukuran dan parameter pelekap, membolehkan sistem memproses titik laser yang dikumpul dengan tepat. Titik-titik ini kemudiannya diberikan koordinat (x, y, z) dalam sistem koordinat geografi menggunakan datum Sistem Geodetik Dunia 1984 (WGS84).

Bagaimana LiDARPenderiaan JauhKerja-kerja? Terangkan dengan Cara Mudah

Sistem LiDAR memancarkan denyutan laser pantas ke arah objek atau permukaan sasaran.

Denyut laser memantulkan sasaran dan kembali ke sensor LiDAR.

Sensor mengukur dengan tepat masa yang diperlukan untuk setiap denyutan bergerak ke sasaran dan kembali.

Dengan menggunakan kelajuan cahaya dan masa perjalanan, jarak ke sasaran dikira.

Digabungkan dengan data kedudukan dan orientasi daripada sensor GPS dan IMU, koordinat 3D tepat bagi pantulan laser ditentukan.

Ini menghasilkan awan titik 3D yang padat yang mewakili permukaan atau objek yang diimbas.

Prinsip Fizikal LiDAR

Sistem LiDAR menggunakan dua jenis laser: gelombang berdenyut dan gelombang berterusan. Sistem LiDAR berdenyut berfungsi dengan menghantar denyutan cahaya pendek dan kemudian mengukur masa yang diperlukan untuk denyutan ini bergerak ke sasaran dan kembali ke penerima. Pengukuran masa perjalanan pergi balik ini membantu menentukan jarak ke sasaran. Satu contoh ditunjukkan dalam gambar rajah di mana amplitud kedua-dua isyarat cahaya yang dihantar (AT) dan isyarat cahaya yang diterima (AR) dipaparkan. Persamaan asas yang digunakan dalam sistem ini melibatkan kelajuan cahaya (c) dan jarak ke sasaran (R), yang membolehkan sistem mengira jarak berdasarkan berapa lama masa yang diperlukan untuk cahaya kembali.