Teledetección LiDAR: Principio, aplicación, recursos y software gratuitos

Sensores LiDAR aerotransportadosPuede capturar puntos específicos de un pulso láser, conocidos como mediciones de retorno discreto, o registrar la señal completa a medida que retorna, llamada forma de onda completa, a intervalos fijos como 1 ns (que cubre unos 15 cm). El LiDAR de forma de onda completa se utiliza principalmente en silvicultura, mientras que el LiDAR de retorno discreto tiene aplicaciones más amplias en diversos campos. Este artículo trata principalmente sobre el LiDAR de retorno discreto y sus usos. En este capítulo, abordaremos varios temas clave sobre el LiDAR, incluyendo sus componentes básicos, su funcionamiento, su precisión, sus sistemas y los recursos disponibles.

Componentes básicos del LiDAR

Los sistemas LiDAR terrestres suelen utilizar láseres con longitudes de onda de entre 500 y 600 nm, mientras que los sistemas LiDAR aerotransportados utilizan láseres con longitudes de onda más largas, de entre 1000 y 1600 nm. Una configuración estándar de LiDAR aerotransportado incluye un escáner láser, una unidad de medición de distancias (unidad de medición de distancias) y sistemas de control, monitorización y registro. También incluye un Sistema de Posicionamiento Global Diferencial (DGPS) y una Unidad de Medición Inercial (IMU), a menudo integrados en un único sistema conocido como sistema de posición y orientación. Este sistema proporciona datos precisos de ubicación (longitud, latitud y altitud) y orientación (balanceo, cabeceo y rumbo).

 Los patrones con los que el láser escanea el área pueden variar, incluyendo trayectorias en zigzag, paralelas o elípticas. La combinación de datos DGPS e IMU, junto con los datos de calibración y los parámetros de montaje, permite al sistema procesar con precisión los puntos láser recopilados. A estos puntos se les asignan coordenadas (x, y, z) en un sistema de coordenadas geográficas utilizando el datum del Sistema Geodésico Mundial de 1984 (WGS84).

Cómo funciona el LiDARTeledetecciónObrasExplícalo de forma sencilla

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

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

El sensor mide con precisión el tiempo que tarda cada pulso en llegar al objetivo y regresar.

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

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

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

Principio físico del LiDAR

Los sistemas LiDAR utilizan dos tipos de láser: pulsado y de onda continua. Los sistemas LiDAR pulsados ​​funcionan enviando un pulso de luz corto y midiendo el tiempo que tarda este pulso en viajar hasta el objetivo y regresar al receptor. Esta medición del tiempo de ida y vuelta ayuda a determinar la distancia al objetivo. Un ejemplo se muestra en un diagrama donde se muestran las amplitudes de la señal luminosa transmitida (AT) y la señal luminosa 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 al sistema calcular la distancia basándose en el tiempo que tarda la luz en regresar.