Sensado remoto LiDAR: principio, aplicación, recursos gratuitos y software

Sensores lidar en el airepuede capturar puntos específicos de un pulso láser, conocido como mediciones de retorno discretas, o registrar la señal completa a medida que regresa, llamado forma de onda completa, a intervalos fijos como 1 ns (que cubre aproximadamente 15 cm). LiDAR de forma completa se usa principalmente en forestales, mientras que LiDAR de retorno discreto tiene aplicaciones más amplias en varios campos. Este artículo discute principalmente el retorno discreto LiDAR y sus usos. En este capítulo, cubriremos varios temas clave sobre LIDAR, incluidos sus componentes básicos, cómo funciona, su precisión, sistemas y recursos disponibles.

Componentes básicos de LiDAR

Los sistemas LiDAR terrestres generalmente usan láseres con longitudes de onda entre 500–600 nm, mientras que los sistemas LiDAR en el aire usan láseres con longitudes de onda más largas, que van de 1000–1600 nm. Una configuración de LiDAR en el aire estándar incluye un escáner láser, una unidad para medir la distancia (unidad de alcance) y sistemas para control, monitoreo y grabación. También incluye un sistema de posicionamiento global diferencial (DGPS) y una unidad de medición inercial (IMU), a menudo integrada en un solo sistema conocido como sistema de posición y orientación. Este sistema proporciona datos precisos de ubicación (longitud, latitud y altitud) y orientación (rollo, tono y encabezado).

 Los patrones en los que el láser escanea el área puede variar, incluidos los caminos en zigzag, paralelos o elípticos. La combinación de datos DGP y IMU, junto con datos de calibración y parámetros de montaje, permite que el sistema procese con precisión los puntos láser recopilados. A estos puntos se les asigna coordenadas (X, Y, Z) en un sistema de coordenadas geográficas utilizando el Sistema Geodésico Mundial del Dato de 1984 (WGS84).

Como lidarTeledetecciónObras? Explicar de una manera simple

Un sistema LiDAR emite pulsos láser rápidos hacia un objeto o superficie objetivo.

Los pulsos láser reflejan el objetivo y regresan al sensor LiDAR.

El sensor mide con precisión el tiempo que tarda cada pulso en viajar al objetivo y de regreso.

Usando la velocidad de la luz y el tiempo de viaje, se calcula la distancia al objetivo.

Combinado con los datos de posición y orientación de los sensores GPS e IMU, se determinan las coordenadas 3D precisas de las reflexiones láser.

Esto da como resultado una densa nube de puntos en 3D que representa la superficie u objeto escaneado.

Principio físico de Lidar

Los sistemas LiDAR utilizan dos tipos de láseres: onda pulsada y continua. Los sistemas LIDAR pulsados ​​funcionan enviando un pulso de luz corto y luego midiendo el tiempo que tarda este pulso en viajar al objetivo y regresar al receptor. Esta medición del tiempo de ida y vuelta ayuda a determinar la distancia al objetivo. Se muestra un ejemplo en un diagrama donde se muestran las amplitudes de la señal de luz transmitida (AT) y la señal de luz recibida (AR). La ecuación básica utilizada en este sistema implica la velocidad de la luz (c) y la distancia al objetivo (R), lo que permite que el sistema calcule la distancia en función de cuánto tiempo tarda la luz en regresar.