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

Penderia LiDAR bawaan udaraboleh sama ada menangkap titik tertentu daripada nadi laser, yang dikenali sebagai ukuran pulangan diskret, atau merekod isyarat lengkap semasa 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 merentas pelbagai bidang. Artikel ini membincangkan LiDAR pulangan diskret dan kegunaannya. Dalam bab ini, kami akan membincangkan beberapa topik utama tentang LiDAR, termasuk komponen asasnya, cara ia berfungsi, ketepatannya, sistem dan sumber yang tersedia.

Komponen Asas LiDAR

Sistem LiDAR berasaskan tanah 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 Penentududukan Global Berbeza (DGPS) dan Unit Pengukuran Inersia (IMU), sering diintegrasikan ke dalam satu sistem yang dikenali sebagai sistem kedudukan dan orientasi. Sistem ini menyediakan data lokasi yang tepat (longitud, latitud dan ketinggian) dan orientasi (gulungan, pic dan tajuk).

 Corak di mana laser mengimbas kawasan itu boleh berbeza-beza, termasuk laluan zigzag, selari atau elips. Gabungan data DGPS dan IMU, bersama dengan 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 JauhBerfungsi? Terangkan dengan Cara Mudah

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

Denyutan laser memantulkan sasaran dan kembali ke sensor LiDAR.

Penderia dengan tepat mengukur masa yang diperlukan untuk setiap nadi bergerak ke sasaran dan belakang.

Menggunakan kelajuan cahaya dan masa perjalanan, jarak ke sasaran dikira.

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

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

Prinsip Fizikal LiDAR

Sistem LiDAR menggunakan dua jenis laser: gelombang berdenyut dan berterusan. Sistem LiDAR berdenyut berfungsi dengan menghantar nadi cahaya pendek dan kemudian mengukur masa yang diperlukan untuk nadi ini bergerak ke sasaran dan kembali ke penerima. Pengukuran masa pergi balik ini membantu menentukan jarak ke sasaran. Satu contoh ditunjukkan dalam 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), membolehkan sistem mengira jarak berdasarkan tempoh masa yang diperlukan untuk cahaya kembali.