Lumispot cam kết đảm bảo chất lượng hàng đầu và dịch vụ hậu mãi chu đáo, được chứng nhận bởi các hệ thống chất lượng quốc gia, ngành nghề cụ thể, FDA và CE. Phản hồi khách hàng nhanh chóng và hỗ trợ hậu mãi chủ động.
Hãy theo dõi chúng tôi trên mạng xã hội để nhận bài đăng nhanh chóng!
Cảm biến LiDAR trên khôngLiDAR có thể thu thập các điểm cụ thể từ xung laser, được gọi là phép đo phản hồi rời rạc, hoặc ghi lại toàn bộ tín hiệu khi nó phản hồi, được gọi là dạng sóng đầy đủ, ở các khoảng thời gian cố định như 1 ns (bao phủ khoảng 15 cm). LiDAR dạng sóng đầy đủ chủ yếu được sử dụng trong lâm nghiệp, trong khi LiDAR phản hồi rời rạc có ứng dụng rộng rãi hơn trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Bài viết này chủ yếu thảo luận về LiDAR phản hồi rời rạc và các ứng dụng của nó. Trong chương này, chúng ta sẽ đề cập đến một số chủ đề chính về LiDAR, bao gồm các thành phần cơ bản, cách thức hoạt động, độ chính xác, hệ thống và các nguồn tài nguyên sẵn có.
Các thành phần cơ bản của LiDAR
Các hệ thống LiDAR đặt trên mặt đất thường sử dụng laser có bước sóng từ 500–600 nm, trong khi các hệ thống LiDAR trên không sử dụng laser có bước sóng dài hơn, từ 1000–1600 nm. Một hệ thống LiDAR trên không tiêu chuẩn bao gồm máy quét laser, bộ phận đo khoảng cách (bộ phận đo khoảng cách) và các hệ thống điều khiển, giám sát và ghi dữ liệu. Nó cũng bao gồm Hệ thống Định vị Toàn cầu Vi sai (DGPS) và Bộ đo quán tính (IMU), thường được tích hợp vào một hệ thống duy nhất được gọi là hệ thống định vị và định hướng. Hệ thống này cung cấp dữ liệu vị trí chính xác (kinh độ, vĩ độ và độ cao) và hướng (góc nghiêng, góc chúc và hướng).
Các kiểu quét laser trên khu vực có thể khác nhau, bao gồm đường zigzag, song song hoặc hình elip. Sự kết hợp giữa dữ liệu DGPS và IMU, cùng với dữ liệu hiệu chuẩn và các thông số lắp đặt, cho phép hệ thống xử lý chính xác các điểm laser thu thập được. Sau đó, các điểm này được gán tọa độ (x, y, z) trong hệ tọa độ địa lý sử dụng hệ quy chiếu World Geodetic System of 1984 (WGS84).
Công nghệ LiDARViễn thámTác phẩmGiải thích một cách đơn giản
Hệ thống LiDAR phát ra các xung laser nhanh hướng về vật thể hoặc bề mặt mục tiêu.
Các xung laser phản xạ từ mục tiêu và quay trở lại cảm biến LiDAR.
Cảm biến này đo chính xác thời gian cần thiết để mỗi xung truyền đến mục tiêu và quay trở lại.
Sử dụng tốc độ ánh sáng và thời gian di chuyển, khoảng cách đến mục tiêu được tính toán.
Kết hợp với dữ liệu vị trí và hướng từ cảm biến GPS và IMU, tọa độ 3D chính xác của các tia phản xạ laser được xác định.
Điều này tạo ra một đám mây điểm 3D dày đặc, thể hiện bề mặt hoặc vật thể được quét.
Nguyên lý vật lý của LiDAR
Hệ thống LiDAR sử dụng hai loại laser: laser xung và laser sóng liên tục. Hệ thống LiDAR xung hoạt động bằng cách phát ra một xung ánh sáng ngắn và sau đó đo thời gian xung ánh sáng này truyền đến mục tiêu và quay trở lại bộ thu. Phép đo thời gian khứ hồi này giúp xác định khoảng cách đến mục tiêu. Một ví dụ được thể hiện trong sơ đồ, trong đó biên độ của cả tín hiệu ánh sáng truyền đi (AT) và tín hiệu ánh sáng nhận được (AR) được hiển thị. Phương trình cơ bản được sử dụng trong hệ thống này liên quan đến tốc độ ánh sáng (c) và khoảng cách đến mục tiêu (R), cho phép hệ thống tính toán khoảng cách dựa trên thời gian ánh sáng quay trở lại.
Thu nhận tín hiệu phản hồi rời rạc và đo toàn dải dạng sóng bằng LiDAR trên không.
Một hệ thống LiDAR trên không điển hình.
Quá trình đo lường trong LiDAR, xem xét cả đặc điểm của bộ dò và mục tiêu, được tóm tắt bằng phương trình LiDAR tiêu chuẩn. Phương trình này được điều chỉnh từ phương trình radar và là nền tảng để hiểu cách hệ thống LiDAR tính toán khoảng cách. Nó mô tả mối quan hệ giữa công suất của tín hiệu truyền đi (Pt) và công suất của tín hiệu nhận được (Pr). Về cơ bản, phương trình này giúp định lượng lượng ánh sáng truyền đi được phản xạ trở lại bộ thu sau khi phản xạ từ mục tiêu, điều này rất quan trọng để xác định khoảng cách và tạo ra bản đồ chính xác. Mối quan hệ này tính đến các yếu tố như suy giảm tín hiệu do khoảng cách và tương tác với bề mặt mục tiêu.
Ứng dụng của viễn thám LiDAR
Công nghệ viễn thám LiDAR có rất nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau:
Lập bản đồ địa hình và độ cao để tạo ra các mô hình độ cao kỹ thuật số (DEM) có độ phân giải cao.
Lập bản đồ lâm nghiệp và thảm thực vật để nghiên cứu cấu trúc tán cây và sinh khối.
Lập bản đồ vùng ven biển và đường bờ biển để theo dõi sự xói mòn và thay đổi mực nước biển.
Quy hoạch đô thị và mô hình hóa cơ sở hạ tầng, bao gồm các công trình xây dựng và mạng lưới giao thông.
Khảo cổ học và ghi chép di sản văn hóa về các địa điểm và hiện vật lịch sử.
Khảo sát địa chất và khai thác mỏ để lập bản đồ đặc điểm bề mặt và giám sát hoạt động.
Điều hướng xe tự hành và phát hiện chướng ngại vật.
Khám phá các hành tinh, chẳng hạn như lập bản đồ bề mặt sao Hỏa.
Cần tư vấn miễn phí?
Tài nguyên LiDAR:
Dưới đây là danh sách chưa đầy đủ các nguồn dữ liệu LiDAR và phần mềm miễn phí. Nguồn dữ liệu LiDAR:
1.Địa hình mởhttp://www.opentopography.org
2.USGS Earth Explorerhttp://earthexplorer.usgs.gov
3.Bản kiểm kê độ cao liên ngành của Hoa Kỳhttps://coast.noaa.gov/inventory/
4.Cơ quan Quản lý Khí quyển và Đại dương Quốc gia (NOAA)Bờ biển kỹ thuật số https://www.coast.noaa.gov/dataviewer/#
5.Wikipedia LiDARhttps://en.wikipedia.org/wiki/National_Lidar_Dataset_(United_States)
6.LiDAR Trực tuyếnhttp://www.lidar-online.com
7.Mạng lưới quan sát sinh thái quốc gia—NEONhttp://www.neonscience.org/data-resources/get-data/airborne-data
8.Dữ liệu LiDAR cho miền Bắc Tây Ban Nhahttp://b5m.gipuzkoa.net/url5000/en/G_22485/PUBLI&consulta=HAZLIDAR
9.Dữ liệu LiDAR cho Vương quốc Anhhttp://catalogue.ceda.ac.uk/list/?return_obj=ob&id=8049, 8042, 8051, 8053
Phần mềm LiDAR miễn phí:
1.Yêu cầu ENVIhttp://bcal.geology.isu.edu/Envitools.shtml
2.FugroViewer(Đối với dữ liệu LiDAR và các dữ liệu raster/vector khác) http://www.fugroviewer.com/
3.FUSION/LDV(Trực quan hóa, chuyển đổi và phân tích dữ liệu LiDAR) http://forsys.cfr.washington.edu/fusion/fusionlatest.html
4.Công cụ LAS(Mã nguồn và phần mềm để đọc và ghi các tập tin LAS) http://www.cs.unc.edu/~isenburg/lastools/
5.LASUtility(Bộ tiện ích giao diện người dùng đồ họa (GUI) để trực quan hóa và chuyển đổi các tệp LAS) http://home.iitk.ac.in/~blohani/LASUtility/LASUtility.html
6.LibLAS(Thư viện C/C++ để đọc/ghi định dạng LAS) http://www.liblas.org/
7.MCC-LiDAR(Phân loại độ cong đa tỷ lệ cho LiDAR) http://sourceforge.net/projects/mcclidar/
8.MARS FreeView(Hình ảnh hóa 3D dữ liệu LiDAR) http://www.merrick.com/Geospatial/Software-Products/MARS-Software
9.Phân tích đầy đủ(Phần mềm mã nguồn mở để xử lý và trực quan hóa đám mây điểm và dạng sóng LiDAR) http://fullanalyze.sourceforge.net/
10.Phép thuật đám mây điểm (A set of software tools for LiDAR point cloud visualiza-tion, editing, filtering, 3D building modeling, and statistical analysis in forestry/ vegetation applications. Contact Dr. Cheng Wang at wangcheng@radi.ac.cn)
11.Công cụ đọc địa hình nhanh(Hình ảnh hóa đám mây điểm LiDAR) http://appliedimagery.com/download/ Các công cụ phần mềm LiDAR bổ sung có thể được tìm thấy trên trang web Open Topography ToolRegistry tại http://opentopo.sdsc.edu/tools/listTools.
Lời cảm ơn
- Bài viết này kết hợp nghiên cứu từ bài báo "LiDAR Remote Sensing and Applications" của Vinícius Guimarães, năm 2020. Toàn văn bài báo có sẵn tại đây.đây.
- Danh sách toàn diện và mô tả chi tiết về các nguồn dữ liệu LiDAR và phần mềm miễn phí này cung cấp một bộ công cụ thiết yếu cho các chuyên gia và nhà nghiên cứu trong lĩnh vực viễn thám và phân tích địa lý.
Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm:
- Chúng tôi xin tuyên bố rằng một số hình ảnh hiển thị trên trang web của chúng tôi được thu thập từ internet nhằm mục đích thúc đẩy giáo dục và chia sẻ thông tin. Chúng tôi tôn trọng quyền sở hữu trí tuệ của tất cả các tác giả gốc. Việc sử dụng những hình ảnh này không nhằm mục đích thu lợi thương mại.
- Nếu bạn cho rằng bất kỳ nội dung nào được sử dụng vi phạm bản quyền của bạn, vui lòng liên hệ với chúng tôi. Chúng tôi sẵn sàng thực hiện các biện pháp thích hợp, bao gồm xóa hình ảnh hoặc cung cấp thông tin ghi nguồn chính xác, để đảm bảo tuân thủ luật và quy định về sở hữu trí tuệ. Mục tiêu của chúng tôi là duy trì một nền tảng giàu nội dung, công bằng và tôn trọng quyền sở hữu trí tuệ của người khác.
- Please contact us through the following contact information, email: sales@lumispot.cn. We promise to take immediate action upon receipt of any notice and guarantee 100% cooperation to resolve any such issues.
>> Nội dung liên quan
Thời gian đăng bài: 16/04/2024