Hva Er Light Detection and Ranging (LiDAR)?
hvordan vil du bølge din tryllestav og plutselig finne ut hvor langt alt er borte fra deg?
ingen magiske wands var nødvendig. Slik Fungerer LiDAR (Light Detection and Ranging). Selvfølgelig, uten tryllestaven!
La oss avmystifisere lysdeteksjon og rekkevidde. Forhåpentligvis, etter å ha lest dette, vil du gå fra null til En LiDAR-helt.
LES MER: Topp 6 Gratis LiDAR Datakilder.
LiDAR 101
LiDAR er fundamentalt en avstandsteknologi. Fra et fly eller helikopter sender LiDAR-systemer lys til bakken.
denne pulsen treffer bakken og går tilbake til sensoren. Deretter måler den hvor lang tid det tar for lyset å gå tilbake til sensoren.
Ved å registrere returtiden, Måler LiDAR avstanden. Faktisk Er Dette Også Hvordan LiDAR fikk navnet Sitt-Lysdeteksjon og Rekkevidde.
Hvordan LiDAR Fungerer
LiDAR Er et prøvetakingsverktøy. Det jeg mener med det er at den sender over 160.000 pulser per sekund. For hvert sekund får hver 1 meter piksel omtrent 15 pulser. Derfor Skaper LiDAR punktskyer millioner av poeng.
LiDAR-systemer er svært nøyaktige fordi det styres i en plattform. For eksempel er nøyaktigheten bare ca 15 cm vertikalt og 40 cm horisontalt.
Når et fly reiser i luften, Skanner LiDAR-enheter bakken fra side til side. Mens noen pulser vil være rett under ved nadir, reiser de fleste pulser i en vinkel (off-nadir). Så når Et LiDAR-system beregner høyde, står det også for vinkelen.
vanligvis har lineær LiDAR en skårbredde på 3300 ft. Men nye teknologier som Geiger LiDAR kan skanne bredder på 16.000 ft. Denne Typen LiDAR kan dekke mye bredere fotavtrykk i forhold til tradisjonell LiDAR.
Hva Kan LiDAR generere?
1. Antall Returer
Tenk deg at du går i en skog. Deretter ser du opp mot himmelen. Hvis du kan se lys, betyr Dette At LiDAR pulser kan gå gjennom også. Dette betyr også At LiDAR kan slå den bare Jorden eller kort vegetasjon.
en betydelig mengde lys trenger inn i skogtaket akkurat som sollys. Men LiDAR vil ikke nødvendigvis bare slå den bare bakken. I et skogkledd område kan det reflektere forskjellige deler av skogen til pulsen endelig treffer bakken.
Ved Å Bruke LiDAR for å få barmark poeng, er du ikke x-raying gjennom vegetasjon. I stedet kikker du virkelig gjennom hullene i bladene. Når den treffer grenene, får du flere treff eller avkastning.
2. Returnummer
i en skog går laserpulsen nedover. Når lyset treffer forskjellige deler av skogen, får du «returnummer». For eksempel får du 1., 2., 3. avkastning til den endelig treffer den bare bakken. Hvis det ikke er skog i veien, vil det bare treffe bakken.
noen ganger reflekterer en lyspuls ikke av en ting. Som med tilfelle av trær, kan en lyspuls ha flere avkastninger. LiDAR systems kan registrere informasjon fra toppen av kalesjen gjennom kalesjen hele veien til bakken. Dette gjør LiDAR verdifull for å tolke skogens struktur og form av trærne.
3. Digitale Høydemodeller
Digitale Høydemodeller (DEM) er nakne jord (topografiske) modeller av Jordens overflate. Ved a bruke bare bakken returnerer, kan DU bygge EN DEM. Men Dette er forskjellig Fra Digitale Terrengmodeller (Dtm) fordi Dtmer inneholder konturer.
ved å bruke EN DEM, kan du generere flere produkter. Du kan for eksempel opprette:
- Skråning (stigning eller fall uttrykt i grader eller prosent)
- Aspekt (skråningsretning)
- Bakkeskygge (skyggerelieff med tanke på belysningsvinkel)
LES MER: Gratis Globale Dem Datakilder.
4. Digitale Overflatemodeller
Som Du har lært, ser LiDAR gjennom skogen. Til slutt kommer lyset til bakken. Deretter får Vi en bare Jord tilbake. Men hva med den første avkastningen som treffer treet?
En Digital Overflatemodell (Dsm) inneholder høyder fra naturlige og bygde overflater. For eksempel, det legger høyde fra bygninger, tre baldakin, kraftlinjer og andre funksjoner.
5. Baldakin Høyde Modell
Baldakin Høyde Modeller (CHM) gir deg den sanne høyden av topografiske funksjoner på bakken. Vi kaller også denne typen høydemodell En Normalisert Digital Overflatemodell (nDSM).
ta FØRST DSM som inkluderer naturlige og bygde funksjoner som trær og bygninger. Deretter trekker du disse høydene fra den bare Jorden (DEM). Når du trekker de to, får du en overflate av funksjoner som representerer ekte høyde fra bakken.
6. Lysintensitet
Styrken På LiDAR-avkastningen varierer med sammensetningen av overflateobjektet som reflekterer avkastningen. De reflekterende prosenter er referert Til Som LiDAR intensitet.
men flere faktorer påvirker lysintensiteten. For eksempel påvirker rekkevidde, hendelsesvinkel, stråle, mottaker og overflatesammensetning (spesielt) lysintensiteten. Et eksempel er når pulsen vippes lenger unna, reduseres returenergien.
Lysintensitet er spesielt nyttig i kjennetegn ved arealbruk / deksel. For eksempel skiller ugjennomtrengelige overflater seg ut i lysintensitetsbilder. Dette er grunnen til at lysintensiteten er bra for bildeklassifisering som objektbasert bildeanalyse.
7. Punktklassifisering
Det er et sett med klassifiseringskoder Som American Society For Photogrammetry And Remote Sensing (ASPRS) tildeler For LiDAR punktklassifisering.
for eksempel kan klasser inkludere bakken, vegetasjon (lav, middels og høy), bygning og vann, etc. Noen ganger kan punktklassifisering falle inn i mer enn en kategori. Hvis dette er tilfelle, flagger leverandører vanligvis disse punktene med videregående klasser.
Leverandører kan eller ikke kan klassifisere LiDAR. Kodene genereres av den reflekterte laserpulsen på en halvautomatisk måte. Ikke alle leverandorer legger til DETTE las klassifiseringsfeltet. Faktisk er det vanligvis avtalt i kontrakten på forhånd.
Hvor er åpne Og frie Kilder?
LiDAR data er en sjelden, verdifull ressurs. Men takket være åpne dataprogrammer blir de stadig mer tilgjengelige.
så hvor er LiDAR-dataene? Her er en liste over de beste 6 Gratis LiDAR datakilder for deg å få en jump-start på søket.
hvis du ikke finner det du leter etter, så sannsynligvis må du kjøpe LiDAR data. Leverandører flyr Vanligvis LiDAR kommersielt med helikopter, fly og drone.
Hva Er typer LiDAR?
la oss utforske Typer LiDAR-systemer. De er forskjellige i:
- størrelse på fotavtrykk
- Bølgelengde
- Posisjonsjustering
Profilering LiDAR
Profilering LiDAR Var det første Systemet som ble brukt tilbake på 1980-tallet. Det spesialiserte seg på lineære funksjoner som kraftledninger. Profilering LiDAR sender ut en individuell puls i en linje. På et fast nadir måler det høyde langs en enkelt transekt.
Lite Fotavtrykk LiDAR
Lite fotavtrykk LiDAR er det vi mest bruker i dag. Den skanner på omtrent en 20 grader skannevinkel. Deretter beveger den seg bakover og fremover. Hvis Det går utover 20 grader, LiDAR instrumentet kan begynne å se sidene av trær i stedet for rett ned.
- Topografisk LiDAR kartlegger land typisk ved hjelp av nær-infrarødt lys.
- Batymetrisk LiDAR bruker vanninntrengende grønt lys for å måle høyde på havbunnen og elveleiet.
Stort Fotavtrykk LiDAR
Stort fotavtrykk LiDAR bruker fulle bølgeformer med et 20m fotavtrykk. Men det er nøyaktighet er lav fordi puls retur kan inkludere skrånende terreng. TO bemerkelsesverdige eksperimenter fra NASA brukte DENNE TYPEN LIDAR:
- SLICER (Skanning Lidar Imager Av Kalesjer Ved Ekko Utvinning)
- LVIS (Laser Vegetasjon Imaging Sensor)
Bakkebasert LiDAR
Bakkebasert LiDAR sitter på et stativ og skanner halvkulen. Det er spesielt bra for skanning av bygninger. Men det er også applikasjoner innen geologi, skogbruk og konstruksjon.
Geiger-modus LiDAR
Geiger-modus LiDAR er fortsatt i en opplevelsestilstand. Men det spesialiserer seg på høy høyde skanning. Fordi den har en ekstremt bred skår, kan den dekke mer bakken i forhold til andre Typer LiDAR.
LiDAR system components
det er 4 hoveddeler av En luftbåren LiDAR. De jobber sammen for å produsere svært nøyaktige, brukbare resultater:
LiDAR SENSORER: når flyet reiser, skanner sensorer bakken fra side til side. Pulsene er vanligvis i grønne eller nær-infrarøde bånd.
GPS-MOTTAKERE: GPS-mottakere spore høyde og plassering av flyet. Disse sporene er viktige for nøyaktig terreng og høydeverdier.
INERTIAL MEASUREMENT UNITS (IMU): når fly reiser, sporer Imu sin tilt. LiDAR-systemer bruker tilt for å måle hendelsesvinkelen til pulsen nøyaktig.
DATAOPPTAKERE: Når LiDAR skanner overflaten, registrerer en datamaskin alle pulsreturene. Deretter blir disse opptakene oversatt til høyde.
Full bølgeform vs Diskret
LiDAR systems store LiDAR returnerer På to måter:
- Full bølgeform
- Diskret LiDAR
Diskret LiDAR
Tenk Deg LiDAR pulser skanning gjennom et skogkledd område. Du får 1., 2., 3. avkastning fordi pulsen treffer flere grener. Deretter får du en stor og endelig puls ved den bare bakken tilbake.
når du registrerer dataene som separate returer, er dette «diskret Retur LiDAR». Kort sagt, diskret LiDAR tar hver topp og skiller hver retur.
Full Bølgeform LiDAR
når du registrerer hele avkastningen som en kontinuerlig bølge, er dette Fullbølgeform LiDAR. Så, du teller bare toppene, dette gjør det diskret.
Selv om fullbølgeformdata er mer kompliserte, Beveger LiDAR seg mot et fullt bølgeformsystem.
LiDAR prosjekter og programmer
denne listen Over LiDAR bruker og programmer knapt riper i overflaten. For eksempel, her er noen måter Hvordan Vi bruker LiDAR i dag:
SKOGBRUK: Foresters bruker LiDAR for å bedre forstå trestruktur og form.
SELVKJØRENDE BILER: Selvkjørende biler bruker LiDAR scanner for å oppdage fotgjengere, syklister, stoppskilt og andre hindringer.
ARKEOLOGI: Arkeologer bruker LiDAR for å finne firkantede mønstre i bakken, som var gamle bygninger og pyramider bygget Av Maya og Egyptiske sivilisasjoner.
HYDROLOGI: Hydrologer avgrenser strømordrer og sideelver Fra LiDAR.
LES MER: 100 Banebrytende Fjernmåling Programmer & Bruker
Sammendrag: Hva Er LiDAR?
Lysdeteksjon og Rekkevidde (LiDAR) bruker lasere til å måle heving av funksjoner.
det er en avstandsteknologi som prøver med en utrolig mengde nøyaktighet og poeng.
det ligner på sonar (lydbølger) eller radar (radiobølger) fordi det sender en puls og måler tiden det tar å returnere. Men LiDAR er annerledes enn sonar og radar fordi den bruker lys.
vi har oppsummert lysdeteksjon og spenner med Denne LiDAR-guiden. Du kan nå betrakte Deg Selv Som En LiDAR guru.