LIDAR 또는 3D 레이저 스캐닝은 항공기의 잠수함 탐지를 위해 1960 년대 초에 개발되었으며 초기 모델은 1970 년대 초에 성공적으로 사용되었습니다. 오늘날에는 LIDAR (Light Detection and Ranging) 및 LIDAR (Light Detection and Ranging)과 같은 원격 감지 기술을 사용하지 않고는 환경 연구를 상상하기 어렵습니다. 전파 감지 및 범위 지정 (RADAR) . 측정의 높은 공간 및 점진적 분해능, 주변 조건에서 대기를 관찰 할 수있는 가능성, 지상에서 고도 100km 이상까지의 높이 범위를 포괄 할 수있는 잠재력이 LIDAR 장비의 매력을 구성합니다.
방출 된 방사선과 대기 요소의 다양한 상호 작용 과정을 LIDAR에서 사용하여 상태의 기본 환경 변수 (예 : 온도, 기압, 습도 및 바람) 및 지리 측량, 강을 결정할 수 있습니다. 층고, 광산 연구, 숲과 언덕의 밀도, 바다 밑에 대한 연구 (수심 측정).
LIDAR는 어떻게 작동합니까?
Light Detection and Ranging 시스템의 작동 원리는 매우 간단합니다. 항공기 또는 헬리콥터에 장착 된 LIDAR 센서. 레이저 펄스 트레인을 생성하여 표면 / 타겟으로 전송하여 시간을 측정하고 소스로 돌아가는 데 걸립니다. 반사광 광자가 물체에서 얼마나 멀리 이동했는지 측정하기위한 실제 계산은 다음과 같이 계산됩니다.
거리 = (빛의 속도 x 비행 시간) / 2
그런 다음 지상의 지점까지 정확한 거리를 계산하고 지상 건물, 도로 및 초목과 함께 고도를 결정할 수 있습니다. 이러한 고도는 디지털 항공 사진과 결합되어 지구의 디지털 고도 모델을 생성합니다.
빛 감지 및 범위 지정 시스템
레이저 장비는 표면에 레이저 광의 빠른 펄스를 발산하며, 일부는 초당 최대 150,000 펄스입니다. 기기의 센서는 각 펄스가 다시 반사되는 데 걸리는 시간을 측정합니다. 빛은 일정하고 알려진 속도로 이동하므로 LIDAR 기기는 자신과 표적 사이의 거리를 높은 정확도로 계산할 수 있습니다. 이 과정을 빠르게 반복함으로써 기기는 측정중인 표면의 복잡한 '지도'를 만듭니다.
와 공기 중 빛 감지 및 범위 지정 , 정확성을 보장하기 위해 다른 데이터를 수집해야합니다. 센서가 높이를 움직이기 때문에 기기의 위치와 방향을 포함하여 전송시 레이저 펄스의 위치와 반환 시간을 결정해야합니다. 이 추가 정보는 데이터 무결성에 매우 중요합니다. 와 지상 기반 빛 감지 및 범위 지정 기기가 설치된 각 위치에 단일 GPS 위치를 추가 할 수 있습니다.
LIDAR 시스템 유형
플랫폼 기반
- 지상 기반 LIDAR
- 공수 LIDAR
- 우주인 LIDAR
플랫폼 기반 LiDAR 시스템
물리적 프로세스에 구애 됨
- 거리계 LIDAR
- 다이얼 라이더
- LIDAR 도플러
산란 과정에 손상
- 나의
- 레일리
- 라만
- 형광
LIDAR 시스템의 주요 구성 요소
대부분의 Light Detection and Ranging 시스템은 네 가지 주요 구성 요소를 사용합니다.
빛 감지 및 측정 시스템 구성 요소
레이저
레이저 파장별로 분류됩니다. Airborne Light Detection and Ranging 시스템은 1064nm 다이오드 펌핑 Nd : YAG 레이저를 사용하는 반면 Bathymetric 시스템은 532nm 이중 다이오드 펌핑 Nd : YAG 레이저를 사용합니다. 수신기 감지기와 전자 장치에 증가 된 데이터 흐름을 관리하기에 충분한 대역폭이있는 경우 더 짧은 펄스로 더 나은 해상도를 얻을 수 있습니다.
스캐너 및 광학
이미지를 현상 할 수있는 속도는 시스템으로 스캔 할 수있는 속도의 영향을받습니다. 방위각 및 고도, 이중 축 스캐너, 이중 진동 평면 거울 및 다각형 거울과 같은 다양한 해상도에 대해 다양한 스캐닝 방법을 사용할 수 있습니다. 광학 장치의 유형에 따라 시스템에서 감지 할 수있는 범위와 해상도가 결정됩니다.
광 검출기 및 수신기 전자 장치
광 검출기 후방 산란 신호를 읽고 시스템에 기록하는 장치입니다. 광 검출기 기술에는 실리콘 눈사태 광 다이오드 및 광전자 증 배관과 같은 고체 상태 검출기의 두 가지 주요 유형이 있습니다.
내비게이션 및 위치 확인 시스템 / GPS
빛 감지 및 거리 측정 센서가 비행기 위성이나 자동차에 장착 된 경우 사용 가능한 데이터를 유지하기 위해 센서의 절대 위치와 방향을 결정해야합니다. GPS (Global Positioning Systems) 센서 위치에 관한 정확한 지리 정보를 제공하고 IMU (관성 측정 장치)는 해당 위치에서 센서의 정확한 방향을 기록합니다. 이 두 장치는 다양한 시스템에서 사용하기 위해 센서 데이터를 정적 지점으로 변환하는 방법을 제공합니다.
내비게이션 및 위치 확인 시스템 / GPS
LIDAR 데이터 처리
Light Detection and Ranging 메커니즘은 고도 데이터를 수집하고 관성 측정 장치의 데이터와 함께 기체 및 GPS 장치와 함께 배치됩니다. 이러한 시스템의 도움으로 Light Detection And Ranging 센서는 데이터 포인트를 수집하고 데이터의 위치는 GPS 센서와 함께 기록됩니다. 센서로 다시 산란 된 각 펄스에 대한 반환 시간을 처리하고 센서로부터의 가변 거리 또는 지표면의 변화를 계산하려면 데이터가 필요합니다. 설문 조사 후 데이터는 특별히 설계된 컴퓨터 소프트웨어 (LIDAR 포인트 클라우드 데이터 처리 소프트웨어)를 사용하여 다운로드 및 처리됩니다. 최종 출력은 모든 데이터 포인트에 대해 정확하고 지리적으로 등록 된 경도 (X), 위도 (Y) 및 고도 (Z)입니다. LIDAR 매핑 데이터는 지표면의 고도 측정 값으로 구성되며 항공 지형 측량을 통해 획득됩니다. LIDAR 데이터를 캡처하고 저장하는 데 사용되는 파일 형식은 간단한 텍스트 파일입니다. 고도 포인트를 사용하여 상세한 지형도를 생성하는 데 데이터를 사용할 수 있습니다. 이러한 데이터 포인트를 사용하여 지표면의 디지털 고도 모델도 생성 할 수 있습니다.
LIDAR 시스템의 응용
해양학
LIDAR는 해양 표면의 식물성 플랑크톤 형광 및 바이오 매스 계산에 사용됩니다. 바다의 깊이를 측정하는데도 사용됩니다 (수심 측정).
해양학에서의 LiDAR
DEM (디지털 고도 모델)
x, y, z 좌표가 있습니다. 고도 값은 도로, 건물, 교량 및 기타 모든 곳에서 사용할 수 있습니다. 표면 높이, 길이 및 너비를 쉽게 캡처 할 수 있습니다.
대기 물리학
LIDAR는 구름의 밀도와 산소, Co2, 질소, 황 및 기타 가스 입자의 농도를 중간 및 상부 대기에서 측정하는 데 사용됩니다.
군
LIDAR는 항상 군대가 땅을 둘러싼 국경을 이해하는 데 사용되었습니다. 군사 목적으로 고해상도지도를 만듭니다.
기상학
LIDAR는 클라우드 및 그 동작 연구에 사용되었습니다. LIDAR는 구름 밀도를 이해하기 위해 파장을 사용하여 구름 속의 작은 입자를 공격합니다.
강 조사
LIDAR의 Greenlight (532nm) Lasar는 수중 정보를 측정하는 데 사용되며 수심, 강의 폭, 흐름 강도 등을 이해하는 데 필요합니다. 하천 공학의 경우 횡단면 데이터를 DEM (Light Detection And Ranging data)에서 추출하여 강 모델을 생성하여 홍수 주변지도를 만듭니다.
LIDAR를 사용한 하천 측량
미세 지형
Light Detection And Ranging은 레이저 펄스를 사용하여 물체를 타격하는 매우 정확하고 명확한 기술입니다. 일반 사진 측량 또는 기타 측량 기술은 산림 캐노피의 표면 고도 값을 제공 할 수 없습니다. 그러나 LIDAR는 물체를 관통하여 표면 값을 감지 할 수 있습니다.
LIDAR 및 응용 프로그램의 기본 정보를 얻었습니까? 우리는 위에 제공된 정보가 관련 이미지 및 다양한 실시간 응용 프로그램을 사용하여 빛 감지 및 범위 지정 메커니즘 개념의 기본을 명확하게 함을 인정합니다. 또한이 개념에 대한 의문이 있거나 전자 프로젝트를 구현하려면 아래 의견란에 작성할 수있는이 기사에 대한 제안과 의견을 제공하십시오. 여기에 질문이 있습니다. 빛 감지 및 범위 설정에는 어떤 유형이 있습니까?
