¿Cómo funciona lidar?
Lidar (detección y alcance por láser ligero) es la abreviatura de sistema de detección y alcance por láser.
Radar que utiliza láser como fuente de radiación. Lidar es una combinación de tecnología láser y tecnología de radar. Consta de transmisor, antena, receptor, marco de seguimiento y procesamiento de información. Los emisores son varios tipos de láseres, como láseres de dióxido de carbono, láseres de granate de itrio y aluminio dopados con neodimio, láseres semiconductores y láseres de estado sólido sintonizables en longitud de onda. La antena es un telescopio óptico; el receptor utiliza diversas formas de fotodetectores, como tubos fotomultiplicadores, fotodiodos semiconductores, fotodiodos de avalancha, dispositivos multidetectores de luz visible e infrarroja, etc. LiDAR funciona en dos modos: pulso u onda continua. Los métodos de detección se dividen en detección directa y detección heterodina.
[Editar este párrafo] La historia del lidar
A partir de la primera fotografía tomada por Daguerre y Nipze en 1839, las fotografías se utilizaron para crear planos fotográficos (X, Y) La tecnología todavía está en uso hoy. En 1901, el holandés Fourcade inventó la tecnología de observación estereoscópica de la fotogrametría, que permitía obtener datos tridimensionales (x, y, z) del suelo a partir de fotografías bidimensionales. Durante los últimos 100 años, la estereofotogrametría ha seguido siendo la tecnología más precisa y confiable para obtener datos terrestres tridimensionales, y también es una tecnología importante para el levantamiento de mapas topográficos a escala básica en el país.
Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología y la aplicación generalizada de las computadoras y la alta tecnología, la fotogrametría estéreo digital ha madurado gradualmente y el software correspondiente y las estaciones de trabajo de fotogrametría estéreo digital se han vuelto populares en el departamento de producción. Sin embargo, el flujo de trabajo de la fotogrametría no ha cambiado mucho, como el modo de fotografía aérea, procesamiento fotográfico, estudio terrestre (triangulación aérea), estudio cartográfico estereoscópico (DLG, DTM, GIS, etc.). Este método de producción tiene un ciclo largo y no puede satisfacer las necesidades de la sociedad de la información actual, ni puede satisfacer los requisitos de la "Tierra Digital" para la topografía y la cartografía.
El desarrollo de la tecnología de mapeo lidar y la tecnología de escaneo láser aerotransportado se originó a partir de la investigación y el desarrollo de la NASA en 1970. Con el desarrollo del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) y el Sistema de Navegación Inercial (INS), se ha logrado un posicionamiento preciso en tiempo real y una medición de la actitud. La Universidad de Stuttgart en Alemania combinó la tecnología de escaneo láser con un sistema de determinación de actitud y posicionamiento en tiempo real de 1988 a 1993 para formar el escáner láser aéreo (Ackermann-19). Después de eso, los escáneres láser aerotransportados se desarrollaron rápidamente y estuvieron disponibles comercialmente alrededor de 1995. Actualmente, más de 10 fabricantes producen escáneres láser aerotransportados, con más de 30 modelos para elegir (Baltsavia-1999). El propósito original de desarrollar un escáner láser aerotransportado era observar las observaciones de múltiples ecos y medir modelos de altura de la superficie del suelo y las copas de los árboles. Debido a su alto grado de automatización y resultados de observación precisos, los escáneres láser aéreos son la principal herramienta de producción de DTM.
El escaneo láser no solo es la forma principal de obtener información geográfica tridimensional en el ejército, sino que también los datos obtenidos a través de este método se utilizan ampliamente en la exploración de recursos, la planificación urbana, el desarrollo agrícola y los proyectos de conservación del agua. , uso de la tierra y monitoreo ambiental, transporte y comunicaciones, prevención de terremotos y reducción de desastres, proyectos de construcción clave a nivel nacional y otros campos, proporciona datos originales extremadamente importantes para la economía nacional, el desarrollo social y la investigación científica, ha logrado importantes beneficios económicos. y muestra buenas perspectivas de aplicación. En comparación con los métodos de medición tradicionales, el método de adquisición de datos tridimensionales terrestres lidar aéreos de baja altitud tiene las ventajas de un bajo costo de campo y un bajo costo de posprocesamiento. Actualmente, los usuarios necesitan urgentemente datos de elevación digitales o datos de superficie digitales de bajo costo, alta densidad, alta velocidad y alta precisión. La tecnología LIDAR aerotransportada satisface esta demanda y, por lo tanto, se ha convertido en una tecnología de alta tecnología popular en varios sectores. Aplicaciones de medición.
La adquisición rápida de datos digitales de elevación o de superficie de alta precisión es un requisito previo para la amplia aplicación de la tecnología lidar aerotransportada en muchos campos. Por lo tanto, estudiar la precisión de los datos LIDAR aéreos tiene un importante valor teórico y significado práctico. En este contexto, académicos nacionales y extranjeros han realizado muchas investigaciones para mejorar la precisión de los datos LIDAR aéreos.
Dado que la operación de vuelo es el primer paso en la topografía y cartografía aérea LIDAR, proporciona datos iniciales directos para el posterior procesamiento de datos en interiores. De acuerdo con el principio de error de medición y el principio básico de formulación de "estándares", se requiere que el error contenido en los resultados del proceso anterior tenga el menor impacto en el siguiente proceso. Por lo tanto, estudiar el proceso operativo del lidar aéreo y optimizar el diseño del plan operativo son de gran importancia para mejorar la calidad de los datos.