Tecnología Lidar

La tecnología LIDAR (Light Detection And Ranging)

IDAR (Light Detection And Ranging) de datos es muy precisa, los datos 3D de alta resolución. Capturado el uso de sensores especiales, desde el aire o el suelo, da lugar a un conjunto de "puntos" suspendidas en un espacio 3-dimensional. Estos puntos se pueden visualizar en software especial o convertido en una malla 3D para su uso en muchos paquetes de software modernos 3D.

LiDAR tecnología utiliza sensores de luz para medir la distancia entre el sensor y el objeto de destino. Desde un avión que incluye objetos tales como el suelo, los edificios y la vegetación. Para Lidar basados en tierra que mide la construcción de frentes y mobiliario urbano. Con la última tecnología también es posible obtener valores de color de la superficie explorada para crear un modelo automáticamente texturerd.

LiDAR es ideal cuando las mediciones de alta precisión de altura son necesarios y es muy rentable para la cantidad de datos generados. LIDAR es cada vez más y más popular como una fuente de la cartografía del terreno. Muchas compañías ahora ofrecen grandes cantidades de datos "off-the-shelf", como las nuevas áreas se vuelan y se agrega a los archivos que ya existen.

LiDAR basado en tierra, que registra "escenas de la calle", ha existido durante varios años, sin embargo, sólo ahora está empezando a ser más común con fuera de la plataforma de datos más prevailent.

Muchos entusiastas han creado caseros escáneres LiDAR, de los más simples tales como la distancia de medición láser para escáneres láser 3D más complejos similares a muchos de los modelos creados profesionalmente. Una rápida búsqueda en YouTube muestra un ejemplo de las tecnologías que están siendo desarrollados.

¿Qué es LIDAR?Light Detection and Ranging con más detalle.

LIDAR, o escaneo láser 3D, fue concebido en la década de 1960 para la detección de submarinos de los aviones y los primeros modelos fueron utilizados con éxito a principios de la década de 1970 en los EE.UU., Canadá y Australia. En los últimos diez años ha habido una proliferación en el uso de sensores LiDAR en el Reino Unido, con varios utilizan regularmente tanto en el aire y la

topografía del suelo. Esto ha sido acompañado por un aumento en la conciencia y la comprensión de LiDAR en industrias que antes no relacionadas como la aplicación de LiDAR ha sido adoptada.

LIDARLa mayoría de los sistemas LIDAR en el aire están formados por el sensor LIDAR, un receptor GPS, una unidad de medición inercial (IMU), un ordenador de a bordo dispositivos de almacenamiento y datos.

El sistema LIDAR impulsos de un rayo láser sobre un espejo y lo proyecta hacia abajo desde una plataforma aérea, por lo general un avión de ala fija o un helicóptero. El haz se explora de un lado a otro como el avión vuela sobre el área de estudio, la medición de entre 20.000 y 100.000 puntos por segundo. Cuando el rayo láser hacia un objeto, éste se refleja de vuelta hacia el espejo. El intervalo de tiempo entre el impulso de salir de la plataforma aérea y su retorno al sensor LIDAR se mide. Después de la misión LiDAR, los datos son post-procesado y las LIDAR intervalo de tiempo de las mediciones del pulso de ser enviado al pulso de retorno que se reciba se convierten a distancia y corregida para el receptor a bordo de la aeronave GPS, IMU, y con base en tierra estaciones GPS . El GPS determina con gran precisión la posición del avión en términos de latitud, longitud y altitud que también se conoce como la X, Y y Z. El sensor LIDAR recoge una enorme cantidad de datos y una sola encuesta puede generar millones de puntos de un total de varios terabytes.

Una IMU se utiliza para determinar la actitud de la aeronave como el sensor está tomando medidas. Estas son registradas en grados con una precisión extremadamente alta en las tres dimensiones como balanceo, cabeceo y guiñada, los movimientos verticales y horizontales de la aeronave en vuelo. A partir de estos dos conjuntos de datos de la geometría del haz de láser de salida se calcula en relación a la superficie de la Tierra, las coordenadas con una precisión muy alta.

Los datos LiDAR iniciales puede mejorarse aún más mediante el procesamiento posterior adicional, algunos de los cuales se puede automatizar y algunos son manuales. El tratamiento posterior utiliza las señales de retorno múltiples de cada pulso de láser. Al evaluar las diferencias de tiempo entre el rendimiento múltiples señales del sistema de tratamiento posterior puede diferenciar entre los edificios y otras estructuras, la vegetación y la superficie del terreno. Este proceso se utiliza para eliminar características de la superficie para producir modelos de desnudos de la tierra (DTM) y otros productos de datos mejoradas.

También es posible hacer la extracción de características selectiva, por ejemplo, la eliminación de los árboles y otra

vegetación para dejar solamente los edificios.

Con base en tierra LiDAR

Los sistemas de tierra basados en Lidar son muy similares, sólo que una IMU no se requiere que el Lidar es usualmente montada en un trípode, que el sensor Lidar gira grados 360. El haz láser pulsado se refleja en objetos tales como fachadas de edificios, postes de luz, la vegetación, los coches e incluso personas. Los impulsos de retorno se registran y la distancia entre el sensor y el objeto se calcula. Los datos producidos está en formato de una "nube de puntos", que es una matriz de 3-dimensional de puntos, cada uno. Tener x, y, z posiciones relativas a un sistema de coordenadas

¿Cómo LiDAR funciona?La ciencia detrás de la tecnología.

El principio detrás de LiDAR es realmente muy simple. Shine una pequeña luz en una superficie y medir el tiempo que tarda en volver a su fuente. Cuando brilla una antorcha en una superficie lo que en realidad se está viendo es la luz que es reflejada y regresar a su retina. La luz viaja muy rápido - cerca de 300.000 kilómetros por segundo, 186.000 millas por segundo o 0,3 metros por nanosegundo para convertir la luz en la que parece ser instantáneo. Por supuesto, no lo es! El equipo necesario para medir esto tiene que funcionar muy rápido. Sólo con los avances en la tecnología de la computación moderna ha hecho posible este.

El cálculo real para medir hasta qué punto un fotón de luz ha viajado a regresar y de un objeto es muy simple: Distancia = (velocidad de la luz x Tiempo de Vuelo) / 2

El instrumento LIDAR dispara pulsos rápidos de luz láser en una superficie, algunos de hasta 150.000 pulsos por segundo. Un sensor en el instrumento que mide la cantidad de tiempo que tarda cada pulso de recuperarse. La luz se mueve a una velocidad constante y conocido por lo que el instrumento LIDAR puede calcular la distancia entre él mismo y el objetivo con una alta precisión. Al repetir esto en una rápida sucesión de la insturment construye un complejo de "mapa" de la superficie que está midiendo. Con LIDAR otros datos deben ser recogidos para asegurar la exactitud. Como el sensor se mueve altura, ubicación y orientación del instrumento debe ser incluido para determinar la posición del impulso de láser en el momento de envío y el tiempo de retorno. Esta información adicional es crucial para la integridad de los datos. Con LIDAR basados en tierra una sola localización GPS se pueden añadir para cada lugar donde se encuentra el instrumento.

En general hay dos tipos de métodos de detección LiDAR. Detección directo de energía, también conocido como detección incoherente, y coherente. Sistemas coherentes son los mejores para las mediciones Doppler o fase sensible y por lo general utiliza la detección de ópticas heterodinas. Esto les permite operar a una potencia mucho menor, pero tiene el gasto de requisitos más complejos del transceptor. En ambos tipos de LiDAR hay dos modelos principales: pulso Micropulse y sistemas de alta energía. Micropulse sistemas se han desarrollado como resultado de ordenadores más potentes, con mayores capacidades computacionales. Estos láseres son más bajos y la potencia se clasifican como "seguro para la vista" lo que les permite ser utilizado con las precauciones de seguridad pequeños. Los sistemas de alta energía son más comúnmente utilizados para la investigación atmosférica, donde a menudo se utilizan para medir una variedad de parámetros atmosféricos, tales como la altura, la estratificación y la densidad de las nubes, las partículas de la nube concentración de gases de propiedades, temperatura, presión, viento, humedad y de seguimiento.

Mayoría de los sistemas LIDAR utiliza cuatro componentes principales:

Los láseresLos láseres se clasifican por su longitud de onda. 600-1000nm láser son más comúnmente utilizados para fines no científicos, pero, a medida que se puede enfocar y de fácil absorción por el ojo, la potencia máxima tiene que ser limitada para que sean "seguro para la vista". Los láseres con longitudes de onda de 1550 nm son una alternativa común, ya que no se centran en el ojo y son "seguro para la vista 'a niveles de potencia mucho más altas. Estas longitudes de onda se utilizan para un mayor alcance y menores con fines de precisión. Otra ventaja de longitudes de onda 1550nm es que no se muestran bajo gafas de visión nocturna y por lo tanto muy adecuado para aplicaciones militares.

Suspensión en el aire los sistemas LiDAR se conecta un diodo láser YAG bombeado 1064, mientras que los sistemas batimétricos se conecta un diodo doble de 532 nm láser YAG bombeado que penetran en el agua con la atenuación y mucho menos que la versión 1064 en el aire. Mejor resolución se puede lograr con más cortos impulsos siempre que el detector de receptor y la electrónica tienen suficiente ancho de banda para hacer frente al flujo de datos mayor.

Escáneres y ÓpticaLa velocidad a la que las imágenes pueden ser desarrollados se ve afectada por la velocidad a la que pueden ser escaneados en el sistema. Una variedad de métodos de detección están disponibles para diferentes propósitos, tales como azimut y elevación, dos espejos planos oscilantes, un escáner de doble eje y los espejos

poligonales. Ellos tipo de óptica determina la resolución y la gama que puede ser detectado por un sistema.

Fotodetector y la electrónica del receptorEl fotodetector es el dispositivo que lee y graba la señal que se devuelve al sistema. Hay dos tipos principales de tecnologías fotodetector, detectores de estado sólido, tales como fotodiodos de avalancha de silicio y fotomultiplicadores.

Sistemas de navegación y de posicionamiento

Cuando un sensor Lidar está montado sobre una plataforma móvil, como satélites, aviones o automóviles, es necesario determinar la posición absoluta y la orientación del sensor para retener datos utilizables. Sistemas de Posicionamiento Global proporcionar información precisa sobre la posición geográfica del sensor y una unidad de medida de inercia (IMU) registra la orientación precisa de la sonda en ese lugar. Estos dos dispositivos proporcionan el método para traducir los datos del sensor en puntos estáticos para su uso en una variedad de sistemas.

Una breve historia de LiDARAverigüe quién descubrió LiDAR y cómo.

La más antigua conocida variación de los sistemas LiDAR modernos evolucionaron en la naturaleza millones de años atrás. El murciélago utiliza un sistema de guía ahora conocido como SONAR (navegación de sonido And Ranging). Emiten los chirridos de los cortos de sus narices y recibir un eco a través de sus oídos en forma de dos antenas. Esto proporciona al murciélago con una vista tridimensional de la zona circundante, lo que les permite evitar los obstáculos y encontrar su presa.

Telemobiloscope cristiana Hülsmeyer de

Los seres humanos comenzaron a desarrollar sistemas similares en el comienzo del siglo 20. Christian Huelsmeyer de "Telemobiloscope", desarrollado en 1904, fue la primera forma de RADAR (Radio Detection And Ranging) del sensor. Este utiliza ondas de radio fuera del rango audible. Consistía en una antena, un receptor y un transmisor. Su uso original era para la detección de objetos metálicos, en determinados buques en el mar, como una forma de evitar la colisión. Esta forma temprana de radar tuvo una distancia de 3.000 metros, y mucho menos que las

alternativas modernas de hoy en día. En la detección de un objeto que sonaría la campana hasta que el objeto dejó a su paso. El método de determinación de distancia se resolvió más tarde por el objetivo del haz en cualquier nivel de elevación. Teniendo en cuenta la altura de la antena transmisora y el ángulo de elevación vertical del objeto detectado permitido simple cálculo para determinar la distancia del objeto desde el transmisor. RADARES transmitir un impulso estrecho, de forma rectangular de modulación en una onda portadora sinusoidal. La distancia se mide por el tiempo que tarda el pulso para viajar hacia y desde el blanco. También es posible usar una forma de onda continua que muestra el cambio de frecuencia Doppler para medir la velocidad objetivos.

Christian Doppler

El efecto DopplerEl efecto Doppler es el nombre de Christian Andreas Doppler (1803-1853). Doppler fue un matemático y físico austríaco. Nació en Salzburgo, Austria, el hijo de un albañil. Después de terminar la escuela secundaria Doppler estudió astronomía y matemáticas en Viena y Salzburgo y comenzó a trabajar en la Universidad Politécnica de Praga. A la edad de 39 Doppler publicó su obra más famosa, "Über das Licht der farbige Doppelsterne und Einiger Anderer Gestirne des Himmel" (En la luz de color de las estrellas binarias y algunas otras estrellas de los cielos). En esta obra Doppler sugirió que su principio de que la frecuencia observada de una onda depende de la velocidad relativa de la fuente y el observador. Trató de utilizar esta teoría para explicar los colores de las estrellas binarias.

LiDAR (Light Detection and Ranging) sensores de trabajar en el mismo principio que el RADAR, disparando una longitud de onda hacia un objeto y el tiempo de la demora en su regreso a la fuente para medir la distancia entre los dos puntos. Debido a que la luz láser tiene una longitud de onda mucho más corta, es posible medir con precisión objetos mucho más pequeños, tales como aerosoles y partículas de las nubes, lo que lo hace especialmente adecuado para la asignación de un terreno en el aire.

LiDAR (también conocido como LADAR OT Detección Láser and Ranging) se ha utilizado ampliamente para la investigación

atmosférica y la meteorología debido a su excelente resolución. Fue sólo con la implementación de Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) en la década de 1980, lo que permite el posicionamiento preciso de los aviones, que hizo LiDAR aerotransportado topografía posible. Desde entonces, muchos buscan a la baja los instrumentos Lidar se han desarrollado para los aviones y el uso de satélites.

Los usos de LiDAR¿Qué aplicaciones existen para sistemas LiDAR?

Mapeo Lidar aerotransportadoGestión y Planificación ForestalLiDAR es único en su capacidad para medir la estructura vertical del dosel de los bosques. Así como el mapeo de la tierra debajo de la selva, LiDAR es capaz de predecir la densidad del dosel y la altura de la base mayor del dosel. Ambos de estos factores puede ser utilizada para, entre otras cosas, la capacidad de dosel de combustible para su uso en modelos de comportamiento al fuego. LiDAR encuestas permiten estudios a gran escala para ser tomado con un nivel de costo-efectividad no disponibles anteriormente. Otro uso de LiDAR es la medición de la altura del pico para estimar la extensión de la raíz. Esta es una herramienta valiosa para los aseguradores cuando se considera la casa en determinadas áreas.

Llanura de inundación de modelado.

Inundaciones ModeladoCaracterísticas tales como edificios, construidos riberas de los ríos o los caminos tienen un gran efecto sobre la dinámica del flujo y la propagación de las inundaciones. Sólo datos de alta resolución de entrada puede resolver el propósito que se refiere a la topografía sistemas, así como a las características identificadas. Las inundaciones urbanas se observa con frecuencia en muchas partes del mundo en las últimas décadas y una necesidad urgente se identifica para mejorar y aumentar nuestros esfuerzos de modelización para hacer frente a los datos del modelo de entrada de efecto tiene en los resultados de la simulación. Incluso las diferencias de unos pocos metros se puede decir mucho en cálculos de pérdidas en las zonas urbanas. LiDAR ha llevado a este nivel de detalle a la industria que permite a los

modelos de predicción mucho más precisa de las inundaciones que se creen.

Datos LiDAR también se pueden incorporar en relieve, de rescate y software de simulación de inundación para proporcionar información topográfica avanzada.

Contaminación ModeladoLiDAR tiene una capacidad única para detectar partículas en el agua y el aire. Como Lidar utiliza longitudes de onda corta de la luz en el espectro visible, típicamente ultravioleta, visible o infrarroja cercana, es posible que la imagen de un objeto o característica sólo aproximadamente el mismo tamaño que la longitud de onda o más grande. Esto hace que sea especialmente sensible a los aerosoles, partículas de las nubes y las moléculas de aire. Contaminantes como el dióxido de carbono, dióxido de azufre y el metano son detectables con LiDAR. En combinación con un modelo de construcción o terreno lo que permite a los investigadores a monitorear y reducir efectivamente la acumulación de contaminantes es ciertas áreas.

Además de los contaminantes del aire es la capacidad LIDARs para ayudar en la detección de ruido y la contaminación de luz. Mediante el uso de la información obtenida de factores conocidos, tales como la dirección de la luz y la fuente de ruido es también para determinar las áreas afectadas.

Cartografía y CartografíaResolución LIDARs alta precisión y ha permitido que sea utilizado en la creación de mapas. Usado en conjunción con la fotografía aérea, LiDAR puede ayudar en la hoja de ruta, la construcción y la vegetación. El aspecto 3D de LiDAR lo hace especialmente apto para la asignación de modelos de terreno, incluyendo la topografía montañosa compleja. Otros datos topográficos se puede derivar de LiDAR tales como mapas de contorno de alta resolución.

Planificación UrbanaLa planificación urbana, ciudad o pueblo es la disciplina de la ordenación del territorio que explora varios aspectos de los entornos construidos y sociales de los municipios y comunidades. Datos LiDAR es una tecnología relativamente nueva para la obtención de Modelos Digitales de Superficie (DSM) de la superficie de la tierra. Estos datos, combinados con ortofotos digitales, se puede utilizar para crear DSM muy detallados y modelos digitales de la ciudad con el tiempo. El uso de software especial también es posible crear modelos estimados de superficie de edificios de los datos LiDAR originales. Esta tecnología permite que los modelos grandes de la zona que se crea en un espacio muy corto de tiempo.

Gestión Litoral

Litoral de gestión

La combinación de LiDAR topográfico y batimétrico permite a las encuestas que se tengan en la costa, dando la coincidencia máxima entre la interfaz tierra / mar, reduciendo al mínimo el potencial de las lagunas de datos como resultado de la rompiente de las zonas de surf. Al examinar las zonas poco profundas alrededor de la costa que normalmente sería muy difícil y lleva mucho tiempo utilizando una encuesta multihaz. Grandes áreas se puede volar en un espacio corto de tiempo. Esto ofrece una instantánea de la costa a intervalos de tiempo específicos. La combinación de múltiples bases de datos durante muchos años puede dar una valiosa información sobre ocurrencia de la erosión costera.

Cuando la costa no tiene características definidas a menudo puede ser imposible para el uso de la fotogrametría, debido a la falta de puntos de control terrestre (GCP). También puede ser imposible acceder a características de la costa como acantilados para fines cartográficos. En estos casos, una encuesta LiDAR aerotransportado es crucial.

3D anaglifo cartografía vial.

Planificación de TransporteLos mapas de transporte del corredor para apoyar la planificación de ingeniería y de detección de cambio de las redes de carreteras requiere de alta resolución espacial y de ingeniería de alta precisión la escala de mapeo. Con los últimos desarrollos de sensores lidar el potencial de la exactitud de los datos LiDAR ha mejorado significativamente.

Suspensión en el aire los datos LiDAR puede ser usado para capturar grandes cantidades de datos a través de grandes áreas y LiDAR basado en tierra se pueden utilizar para agregar una mayor cantidad de detalles en áreas específicas. Este método permite que el proceso más rentable para sitios específicos de

captura de LiDAR.

Exploración de petróleo y gasAbsorción Diferencial LiDAR (DIAL) puede ser utilizado para detectar pequeñas cantidades de gases en la atmósfera por encima de los yacimientos de hidrocarburos. La detección de los gases puede ser analizada para una concentración medible de anomalías. Este es un método relativamente nuevo de la exploración que se está desarrollando en este momento.

Una vez que un sitio adecuado se ha encontrado la cartografía Lidar entra en uso, proporcionando modelos exactos del terreno en el que el proyecto se llevará a cabo. El uso de Lidar de esta manera pueden ayudar a minimizar el impacto ambiental, así como el coste global por asegurar sólo la superficie necesaria se desarrolla.

Volumetría cantera.

Las canteras y minerales (volumétrica y exploración)Al igual que con la exploración de petróleo y gas, LIDAR tiene aplicaciones para la industria extractiva. Se puede utilizar para determinar los contaminantes del aire así como la topografía de la tierra alrededor del área para ver su idoneidad, así como dar una indicación precisa del impacto ambiental.

LiDAR también puede ser útil para los sitios de cantera existentes. Su alta precisión significa que una encuesta rápida se puede realizar que le dará precisas mediciones volumétricas dentro de unos pocos centímetros.

Planificación de la Red CelularCon la capacidad para recoger grandes áreas de datos de alta resolución en un espacio relativamente corto de tiempo, proporciona los datos LiDAR perfectos para la planificación de la red celular. La información detallada se puede incorporar en estadística o software de SIG y se utiliza para proporcionar un análisis preciso para determinar la línea de visión y opinión vertida por antena celular propuesto. Este análisis tiene la ventaja de crear el sitio óptimo para los mástiles que garanticen la cobertura es óptima, mientras que la reducción de costos en el proceso.

Mapeo Lidar de tierra basado enVisualización y Juegos de AzarLIDAR permite que cualquier objeto físico que se vuelve a crear en un entorno informático. Tanto si se trata de un edificio, un coche o un país entero, LiDAR tiene la capacidad de reproducir una serie de escenas. Una vez en el mundo digital que se puede representar mediante una representación pseudo-color de la punta en el mundo real o pueden ser transferidos al software 3D y se recrea con texturas fotográficas reales asignadas en las superficies. Esto permite al usuario crear con gran detalle y modelos precisos en un espacio de tiempo muy corto en comparación con otros métodos de modelado. En la industria del juego esto puede ser utilizado para un número de propósitos. Esto permitirá la creación rápida y precisa de ciudades enteras. También se puede utilizar para recrear cada ondulación en una pista de carreras, dando al jugador la reproducción más precisa de su circuito preferido.

Escena del Accidente / CrimenDebido a su aplicación al mundo real, los sistemas LiDAR que grabar la escena de los accidentes y la delincuencia rápida y sencilla, así como precisa. Mediante el uso de un terreno basado en el sistema Lidar es posible grabar la escena de un accidente automovilístico a los pocos minutos, permitiendo a los servicios de emergencia para limpiar la escena y después reproducirlo más tarde en el ámbito digital. Esto reduce los atascos de tráfico, así como la preservación de la evidencia antes de que algo se vea comprometida. Todos los datos se graban con una posición geográfica que permite que los datos para ser utilizado en varios paquetes de software para un nivel adicional de precisión.

Características subyacentes parecen con LIDAR

Arquitectura

LIDAR es una herramienta útil en el diseño y construcción de nuevos edificios. Un estudio basado en tierra LiDAR puede llevarse a cabo para dar una representación precisa digital de la zona y los edificios. El suelo también se puede representar de un terreno de exploración, pero basado en el sensor debe ser trasladadas a otros lugares para garantizar que todos los detalles son capturados.

Restauración de edificiosEl uso de un suelo en función encuesta Lidar es posible capturar los detalles mínimos en la fachadas de los edificios. Este detalle es un valioso registro de la condición actual de un edificio y se puede utilizar como base para una restauración digital antes de cualquier trabajo se lleva a cabo. Los datos en tres dimensiones también se pueden imprimir utilizando lo último en tecnología de impresión 3D para proporcionar un modelo a escala exacta de la propiedad.

El uso de LiDAR basada en tierra no se limita a su uso en exteriores, aunque. Usando el sensor dentro de un edificio, es posible determinar la ubicación de elementos específicos dentro del interior de una habitación. Esto puede útil cuando se trata de determinar la ubicación de las puertas de incendios, el tamaño de una planta de barras o baile en un club o para determinar las cualidades acústicas de una habitación cuando se combina con los modelos de ruido. A su vez, estos datos pueden ser utilizados para regulaciones de la Ley de concesión de licencias y proporcionó como prueba de cumplimiento.

NavegaciónLiDAR se está volviendo más y más popular como un sistema de guiado de vehículos autónomos. La velocidad y la exactitud de un escáner significa que los datos se puede pasar a un sistema para procesar la devolución en más o menos en tiempo real. Esto permite que el dispositivo de control del vehículo para detectar obstáculos y para actualizar su recorrido en una cantidad muy pequeña de tiempo.

Alcantarillado y mantenimiento de pozos de registroDatos LiDAR también puede obtenerse a través de sensores montados en vehículos controlados a distancia. Esto permite a las encuestas que deben tomarse de los lugares que pueden ser considerados demasiado peligrosos para los seres humanos para entrar. Un vehículo robotizado se pueden enviar las alcantarillas y tomar estudios detallados del interior del sistema. También es posible que los contaminantes transportados por el aire que deben medirse al mismo tiempo.

ArqueologíaLiDAR tiene muchas aplicaciones en el campo de la arqueología como ayudar en la planificación de campañas de campo, la

cartografía de las características bajo dosel del bosque, y proporcionar una visión general de las características generales y continuos, que pueden ser indistinguibles en el suelo. LiDAR también puede proporcionar los arqueólogos con la capacidad de crear de alta resolución de modelos de elevación digital (DEM) de los sitios arqueológicos que pueden revelar micro-topografía que de otra manera oculta por la vegetación. LiDAR productos derivados puede ser fácilmente integrado en un Sistema de Información Geográfica (SIG) para el análisis y la interpretación.

Más allá de la eficiencia, su capacidad de penetrar dosel del bosque ha llevado al descubrimiento de las características que no eran distinguibles a través de tradicionales métodos geo-espaciales y son difíciles de alcanzar a través de encuestas sobre el terreno.

MeteorologíaLos LIDAR primeros se utilizaron para el estudio de la composición atmosférica, la estructura, las nubes y los aerosoles. Inicialmente basado en láseres de rubí, LIDAR para aplicaciones meteorológicas fueron construidos poco después de la invención del láser y representan una de las primeras aplicaciones de la tecnología láser.

LIDAR retrodispersión elástica es el tipo más simple de LiDAR y se suele utilizar para estudios de aerosoles y las nubes. La longitud de onda retrodispersada es idéntica a la longitud de onda de transmisión, y la magnitud de la señal recibida en un rango dado depende del coeficiente de retrodispersión de dispersores en ese intervalo y los coeficientes de extinción de los dispersores lo largo de la ruta de acceso a ese intervalo. El coeficiente de extinción es típicamente la cantidad de interés.

Absorción Diferencial LIDAR (DIAL) se utiliza para las mediciones de resolver alcance de un determinado gas en la atmósfera, como el ozono, dióxido de carbono o vapor de agua. El LIDAR transmite dos longitudes de onda: una "en línea" de longitud de onda que es absorbida por el gas de interés y una longitud de onda fuera de línea que no se absorbe. La absorción diferencial entre las dos longitudes de onda es una medida de la concentración del gas como una función de rango. LIDAR DIAL son esencialmente de doble longitud de onda de retrodispersión LIDAR elástico.

Raman LIDAR también se utiliza para medir la concentración de gases atmosféricos, pero también se puede utilizar para recuperar los parámetros de aerosol también. Raman LIDAR explota dispersión inelástica de destacar que el gas de interés de todos los otros componentes de la atmósfera. Una pequeña porción de la energía de la luz transmitida se deposita en el gas durante el proceso de dispersión, que traslada la luz dispersada a una mayor longitud de onda por una cantidad que es único para

las especies de interés. Cuanto mayor sea la concentración del gas, mayor es la magnitud de la señal retrodispersada.

Doppler LIDAR se utiliza para medir la velocidad del viento a lo largo de la viga mediante la medición del desplazamiento de frecuencia de la luz retrodispersada. LIDARs de escaneado, tales como Harlie NASA LIDAR, se han utilizado para medir la velocidad del viento atmosférico en una gran tridimensional cono. Misión de la ESA viento ADM-Aeolus será equipado con un sistema LIDAR Doppler con el fin de efectuar mediciones mundiales de los perfiles de viento verticales. Un sistema LIDAR Doppler fue utilizado en los Juegos Olímpicos 2008 para medir los campos de viento durante la competición de yates. Doppler sistemas LIDAR también están comenzando a ser aplicado con éxito en el sector de las energías renovables para adquirir la velocidad del viento, la turbulencia, el viento y el viento gire a los datos de corte. Ambos sistemas de ondas pulsantes y continuas se están utilizando. Sistemas de impulsos con frecuencia de la señal para obtener una resolución distancia vertical, mientras que los sistemas de onda continua se basan en el detector de enfoque.

El Monte Santa Helena en 2004

GeologíaEn la geología y la sismología una combinación de aviones basado en LIDAR y el GPS se han convertido en una importante herramienta para la detección de fallas y la medición de la elevación. La salida de las dos tecnologías pueden producir modelos de elevación muy precisos para el terreno que incluso se puede medir la elevación del terreno a través de árboles. Esta combinación se utiliza lo más famoso posible para encontrar la ubicación de la Falla de Seattle, en Washington, EE.UU.. Esta combinación también se utiliza para medir la elevación en el monte. Santa Elena mediante el uso de los datos de antes y después del levantamiento de 2004. Suspensión en el aire sistemas LIDAR monitorear los glaciares y tienen la capacidad para detectar cantidades sutiles de crecimiento o disminución. Un sistema basado en satélite es ICESat de la NASA que incluye un sistema LIDAR para este propósito. Airborne Mapper Topográfico de la NASA también se utiliza para el monitoreo de los glaciares y realizar análisis de los cambios costeros.

Física y Astronomía

Mediciones con Lidar de la nieve El caer de las nubes marcianas

Una red mundial de observatorios LiDAR utiliza para medir la distancia a los reflectores colocados en la Luna, lo que permite la posición de la luna para medir con precisión mm y las pruebas de la relatividad general por hacer. MOLA, la Mars Orbital altímetro láser, utiliza un instrumento LIDAR en un satélite en órbita alrededor de Marte (de la NASA Mars Global Surveyor) para producir una espectacular precisión topográfica de la encuesta global del planeta rojo.

En septiembre de 2008, Phoenix Lander de la NASA utiliza LIDAR para detectar la caída de nieve en la atmósfera de Marte. La nieve, sin embargo, sublima antes de alcanzar el suelo.

En física atmosférica, LIDAR se utiliza como un instrumento de detección a distancia para medir la densidad de ciertos componentes de la atmósfera media y superior, tales como potasio, sodio, o nitrógeno y oxígeno molecular. Estas mediciones se pueden utilizar para calcular las temperaturas. LIDAR también se puede utilizar para medir la velocidad del viento y para proporcionar información acerca de la distribución vertical de las partículas de aerosol.

En el centro de investigación nuclear de JET de fusión, en el Reino Unido cerca de Abingdon, Oxfordshire, LIDAR Thomson Scattering se utiliza para determinar la densidad de electrones y los perfiles de temperatura del plasma.

Biología y conservaciónLIDAR también ha encontrado muchas aplicaciones en el sector forestal. Altura del dosel, las mediciones de biomasa y área foliar todos pueden ser estudiados usando sistemas LIDAR. Del mismo modo, el sistema LIDAR también es utilizado por muchas industrias, incluida la energía y el ferrocarril, y el Departamento de Transporte como una forma más rápida de la topografía. Los mapas topográficos también se puede generar fácilmente a partir de LIDAR, para uso recreativo, como en la producción de mapas de orientación.

En oceanografía, Lidar es utilizada para la estimación de la fluorescencia del fitoplancton y la biomasa en general en las

capas superficiales del océano. Otra aplicación es la batimetría LIDAR de las zonas marítimas poco profundas para los buques hidrográficos.

LIDAR permite a los científicos de la investigación no sólo para medir la altura de los árboles previamente mapeadas, pero para determinar la biodiversidad de la selva. Esta tecnología será útil para orientar los futuros esfuerzos para preservar y proteger los árboles antiguos.

Aplicación de los militares y la ley

Policía láser detector de velocidad

Una situación en la que LIDAR tiene notables no científica de aplicación es en la aplicación de la ley de tráfico de velocidad, para la medición de la velocidad del vehículo, como una alternativa a la tecnología de las pistolas de radar. La tecnología para esta aplicación es lo suficientemente pequeño como para ser montado en una cámara en mano "pistola" y permite la velocidad de un vehículo en particular para determinar a partir de una corriente de tráfico.

A diferencia de radar que se basa en el efecto Doppler para medir directamente la velocidad, la policía lidar se basa en el principio de tiempo de vuelo para calcular la velocidad. Los sistemas de radar basados en equivalentes a menudo no son capaces de aislar los vehículos particulares de la corriente de tráfico y son por lo general demasiado grandes para ser de mano.

LIDAR tiene la ventaja de ser capaz de recoger un vehículo en una situación de tráfico desordenado, siempre y cuando el operador es consciente de las limitaciones impuestas por el alcance y la divergencia del haz. Contrariamente a la creencia popular LIDAR no sufre de "barrido" de error cuando el operador utiliza el equipo correctamente y cuando la unidad está equipada con LIDAR algoritmos que son capaces de detectar cuando esto ha ocurrido. Una combinación de control de intensidad de señal, recibir temporización puerta, la predicción de la posición del blanco y de pre-filtrado de la longitud de onda de la señal recibida impide que esto ocurra. Si el haz de iluminar las secciones del vehículo con la reflectividad diferente o el aspecto de los cambios del vehículo durante la medición, que causa la

intensidad de la señal recibida que se cambió entonces la unidad LIDAR rechazará la medición produciendo con ello las lecturas de velocidad de alta integridad.

Para las unidades de LIDAR para ser utilizados en aplicaciones de cumplimiento de la ley un procedimiento riguroso de aprobación general se realiza antes de la implementación. Jalea-frijol vehículos en forma suelen estar equipados con una placa de matrícula vertical que, cuando un sistema de iluminación provoca la reflexión de alta integridad para ser devuelto a la LIDAR, muchas reflexiones y una técnica de promedio en el proceso de medición de la velocidad aumentar la integridad de la lectura de la velocidad. En los lugares que no requieren que una placa de matrícula delantera o trasera es faros empotrados y trasera de los reflectores proporcionan una casi ideal retro-reflectante superficie de la superación de los reflejos de las superficies reflectoras irregulares o no conformes con ello la eliminación de "barrido" de error. Estos son los mecanismos que causan la preocupación de que LIDAR es de alguna manera poco fiable. La mayoría de los sistemas LIDAR de tráfico envía un flujo de aproximadamente 100 pulsos durante el lapso de tres décimas de segundo. Un "cuadro negro", algoritmo estadístico propio escoge y agarra la reflexión cada vez más cortos para retener de los pulsos más cortos de la fracción de segundo.

Las aplicaciones militares son muy similares a uso comercial. Una considerable cantidad de investigación está en marcha en el uso de imágenes. Su mayor resolución los hace especialmente buenos para recoger el suficiente detalle para identificar los objetivos, tales como tanques. Aquí el nombre LADAR es más común. LADAR está demostrando ser cada vez más útil en la autonomía de los robots, permitiendo que las computadoras que controlan para producir mapas digitales de los alrededores y obsticles. LiDAR / ladars capacidad para diferenciar entre las distancias, junto con algoritmos complejos permiten a los robots para identificar el terreno de los objetos en su camino. Este tipo de autonomía es de utilidad tanto en vehículos aéreos no tripulados (Unmanned Aerial Vehicles) y la robótica autónoma de tareas específicas tales como unidades de desactivación de bombas.

Vehículos

Stanley

LiDAR ha sido usado para crear Control de Crucero Adaptable

(ACC) sistemas para automóviles. Sistemas como los de Siemens y Hella utilizar un dispositivo Lidar montado en la parte delantera del vehículo para controlar la distancia entre el vehículo y cualquier vehículo delante de él. A menudo, los láseres se colocan en el parachoques. En el caso de que el vehículo que va delante frena o está demasiado cerca, el ACC se aplica los frenos para desacelerar o detener el vehículo. Cuando el camino es claro, la ACC permite al vehículo acelerar hasta la velocidad prefijado por el conductor.

LiDAR también se está incorporando en una urbanización llamada Pre-Scan, donde un láser escanea la superficie de la carretera varios cientos de veces por segundo. Esta información se alimenta entonces a los coches a bordo-ordenador y procesada en una fracción de un segundo que ajusta la suspensión individucal en cada rueda. El objetivo de este tecehnology es lograr la más suave y más segura navegación óptima por adelantarse a las reacciones de las ruedas y los neumáticos a las imperfecciones en la superficie de la carretera o advertir sobre los obstáculos y baches.

Cinco unidades de LIDAR fabricados por la empresa Sick AG Alemania se utiliza para la detección de corto alcance en Stanley, el vehículo autónomo que ganó el 2005 DARPA Grand Challenge . Este concurso se lleva a cabo sobre una base regular, e invita a equipos de todo el mundo para construir un vehículo autónomo capaz de conducir en el tráfico y la realización de maniobras complejas, como la fusión con el tráfico, pasar a otro coche, el aparcamiento y la negociación de las intersecciones.

Imágenes3-D se realiza con ambos sistemas de exploración y no de exploración. "3-D de radar láser de visión cerrada" es un sistema láser no radar de escaneo que se aplica la técnica denominada visión cerrada. La técnica de visualización cerrada se aplica un láser pulsado y una cámara de rápido cerrada. Hay en marcha programas de investigación militar en Suecia, Dinamarca, EE.UU. y el Reino Unido con la imagen de visualización en 3-D cerrada a varios kilómetros de alcance con una resolución de alcance y mejor precisión de diez centímetros.

De vídeo de Radiohead LiDAR

Hacer de Radiohead Cámara de Tarjetas de vídeo

Coherente lidar es posible utilizando la detección heterodino matriz sintética que es una forma de detección heterodino óptico que permite a un receptor mirando solo elemento para que actúe como si se tratara de una serie de imágenes.

Imágenes LIDAR también se puede realizar utilizando las matrices de detectores de alta velocidad y las matrices de modulación detectores sensibles por lo general construidos en chips individuales utilizando CMOS y CMOS híbridos / CCD, las técnicas de fabricación. En estos dispositivos cada píxel lleva a cabo algún tipo de procesamiento local, como demodulación o apertura de puerta a gran velocidad por la conversión de las señales de velocidad de vídeo, para que la matriz puede ser leído como una cámara. Usando esta técnica muchos miles de pixeles o canales pueden ser adquiridos de forma simultánea. En los sistemas de prácticas que la limitación es el presupuesto de la luz en lugar de adquisición paralela.

LIDAR se ha usado en la grabación de un video musical sin cámaras. El video de la canción "House of Cards" de Radiohead se cree que es el primer uso del tiempo real de escaneo láser 3D para grabar un video musical. Vea el nuevo video haciendo clic en la imagen a la izquierda o haga clic en la imagen de la derecha para ver los detrás de las cámaras de toma de documental.