Teledetección LiDAR: Principio, Aplicación, Recursos Gratuitos y Software

Sensores LiDAR aerotransportadosEl LiDAR puede capturar puntos específicos de un pulso láser, lo que se conoce como mediciones de retorno discreto, o registrar la señal completa a medida que regresa, lo que se denomina forma de onda completa, a intervalos fijos como 1 ns (que cubre aproximadamente 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, incluidos sus componentes básicos, su funcionamiento, su precisión, los sistemas y los recursos disponibles.

Componentes básicos del LiDAR

Los sistemas LiDAR terrestres suelen utilizar láseres con longitudes de onda entre 500 y 600 nm, mientras que los sistemas LiDAR aerotransportados emplean láseres con longitudes de onda mayores, que oscilan entre 1000 y 1600 nm. Un sistema LiDAR aerotransportado estándar incluye un escáner láser, una unidad de medición de distancia (unidad de alcance) 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 denominado sistema de posicionamiento y orientación. Este sistema proporciona datos precisos de ubicación (longitud, latitud y altitud) y orientación (alabeo, cabeceo y rumbo).

 Los patrones de escaneo láser del 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 viajar hasta el objetivo y regresar.

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

Combinando estos datos con los 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 3D que representa la superficie u objeto escaneado.

Principio físico del LiDAR

Los sistemas LiDAR utilizan dos tipos de láseres: pulsados ​​y de onda continua. Los sistemas LiDAR pulsados ​​funcionan emitiendo 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 representan las amplitudes de la señal de luz transmitida (AT) y la señal de luz recibida (AR). La ecuación básica utilizada en este sistema involucra la velocidad de la luz (c) y la distancia al objetivo (R), lo que permite al sistema calcular la distancia en función del tiempo que tarda la luz en regresar.