Tecnología Lidar

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<p>Tecnologa LidarLa tecnologa LIDAR (Light Detection And Ranging)IDAR (Light Detection And Ranging) de datos es muy precisa, los datos 3D de alta resolucin. 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 tecnologa utiliza sensores de luz para medir la distancia entre el sensor y el objeto de destino. Desde un avin que incluye objetos tales como el suelo, los edificios y la vegetacin. Para Lidar basados en tierra que mide la construccin de frentes y mobiliario urbano. Con la ltima tecnologa tambin es posible obtener valores de color de la superficie explorada para crear un modelo automticamente texturerd.LiDAR es ideal cuando las mediciones de alta precisin de altura son necesarios y es muy rentable para la cantidad de datos generados. LIDAR es cada vez ms y ms popular como una fuente de la cartografa del terreno. Muchas compaas ahora ofrecen grandes cantidades de datos "off-the-shelf", como las nuevas reas 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 aos, sin embargo, slo ahora est empezando a ser ms comn con fuera de la plataforma de datos ms prevailent.Muchos entusiastas han creado caseros escneres LiDAR, de los ms simples tales como la distancia de medicin lser para escneres lser 3D ms complejos similares a muchos de los modelos creados profesionalmente. Una rpida bsqueda en YouTube muestra un ejemplo de las tecnologas que estn siendo desarrollados.Qu es LIDAR?Light Detection and Ranging con ms detalle.</p> <p>LIDAR, o escaneo lser 3D, fue concebido en la dcada de 1960 para la deteccin de submarinos de los aviones y los primeros modelos fueron utilizados con xito a principios de la dcada de 1970 en los EE.UU., Canad y Australia. En los ltimos diez aos ha habido una proliferacin en el uso de sensores LiDAR en el Reino Unido, con varios utilizan regularmente tanto en el aire y la topografa del suelo. Esto ha sido acompaado por un aumento en la conciencia y la comprensin de LiDAR en industrias que antes no relacionadas como la aplicacin de LiDAR ha sido adoptada.LIDARLa mayora de los sistemas LIDAR en el aire estn formados por el sensor LIDAR, un receptor GPS, una unidad de medicin inercial (IMU), un ordenador de a bordo dispositivos de almacenamiento y datos.El sistema LIDAR impulsos de un rayo lser sobre un espejo y lo proyecta hacia abajo desde una plataforma area, por lo general un avin de ala fija o un helicptero. El haz se explora de un lado a otro como el avin vuela sobre el rea de estudio, la medicin de entre 20.000 y 100.000 puntos por segundo. Cuando el rayo lser hacia un objeto, ste se refleja de vuelta hacia el espejo. El intervalo de tiempo entre el impulso de salir de la plataforma area y su retorno al sensor LIDAR se mide. Despus de la misin 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 precisin la posicin del avin en trminos de latitud, longitud y altitud que tambin 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 est tomando medidas. Estas son registradas en grados con una precisin extremadamente alta en las tres dimensiones como balanceo, cabeceo y guiada, los movimientos verticales y horizontales de la aeronave en vuelo. A partir de estos dos conjuntos de datos de la geometra del haz de lser de salida se calcula en relacin a la superficie de la Tierra, las coordenadas con una precisin muy alta.Los datos LiDAR iniciales puede mejorarse an ms mediante el procesamiento posterior adicional, algunos de los cuales se puede automatizar y algunos son manuales. El tratamiento posterior utiliza las seales de retorno mltiples de cada pulso de lser. Al evaluar las diferencias de tiempo entre el rendimiento mltiples seales del sistema de tratamiento posterior puede diferenciar entre los edificios y otras estructuras, la vegetacin y la superficie del terreno. Este proceso se utiliza para eliminar caractersticas de la superficie para producir modelos de desnudos de la tierra (DTM) y otros productos de datos mejoradas.Tambin es posible hacer la extraccin de caractersticas selectiva, por ejemplo, la eliminacin de los rboles y otra vegetacin para dejar solamente los edificios.Con base en tierra LiDARLos sistemas de tierra basados en Lidar son muy similares, slo que una IMU no se requiere que el Lidar es usualmente montada en un trpode, que el sensor Lidar gira grados 360. El haz lser pulsado se refleja en objetos tales como fachadas de edificios, postes de luz, la vegetacin, 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 est 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 coordenadasCmo LiDAR funciona?La ciencia detrs de la tecnologa.</p> <p>El principio detrs de LiDAR es realmente muy simple. Shine una pequea 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 est viendo es la luz que es reflejada y regresar a su retina. La luz viaja muy rpido - cerca de 300.000 kilmetros por segundo, 186.000 millas por segundo o 0,3 metros por nanosegundo para convertir la luz en la que parece ser instantneo. Por supuesto, no lo es! El equipo necesario para medir esto tiene que funcionar muy rpido. Slo con los avances en la tecnologa de la computacin moderna ha hecho posible este.El clculo real para medir hasta qu punto un fotn de luz ha viajado a regresar y de un objeto es muy simple: Distancia = (velocidad de la luz x Tiempo de Vuelo) / 2El instrumento LIDAR dispara pulsos rpidos de luz lser 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 l mismo y el objetivo con una alta precisin. Al repetir esto en una rpida sucesin de la insturment construye un complejo de "mapa" de la superficie que est midiendo. Con LIDAR otros datos deben ser recogidos para asegurar la exactitud. Como el sensor se mueve altura, ubicacin y orientacin del instrumento debe ser incluido para determinar la posicin del impulso de lser en el momento de envo y el tiempo de retorno. Esta informacin adicional es crucial para la integridad de los datos. Con LIDAR basados en tierra una sola localizacin GPS se pueden aadir para cada lugar donde se encuentra el instrumento.En general hay dos tipos de mtodos de deteccin LiDAR. Deteccin directo de energa, tambin conocido como deteccin incoherente, y coherente. Sistemas coherentes son los mejores para las mediciones Doppler o fase sensible y por lo general utiliza la deteccin de pticas heterodinas. Esto les permite operar a una potencia mucho menor, pero tiene el gasto de requisitos ms complejos del transceptor. En ambos tipos de LiDAR hay dos modelos principales: pulso Micropulse y sistemas de alta energa. Micropulse sistemas se han desarrollado como resultado de ordenadores ms potentes, con mayores capacidades computacionales. Estos lseres son ms bajos y la potencia se clasifican como "seguro para la vista" lo que les permite ser utilizado con las precauciones de seguridad pequeos. Los sistemas de alta energa son ms comnmente utilizados para la investigacin atmosfrica, donde a menudo se utilizan para medir una variedad de parmetros atmosfricos, tales como la altura, la estratificacin y la densidad de las nubes, las partculas de la nube concentracin de gases de propiedades, temperatura, presin, viento, humedad y de seguimiento.Mayora de los sistemas LIDAR utiliza cuatro componentes principales:Los lseresLos lseres se clasifican por su longitud de onda. 600-1000nm lser son ms comnmente utilizados para fines no cientficos, pero, a medida que se puede enfocar y de fcil absorcin por el ojo, la potencia mxima tiene que ser limitada para que sean "seguro para la vista". Los lseres con longitudes de onda de 1550 nm son una alternativa comn, ya que no se centran en el ojo y son "seguro para la vista 'a niveles de potencia mucho ms altas. Estas longitudes de onda se utilizan para un mayor alcance y menores con fines de precisin. Otra ventaja de longitudes de onda 1550nm es que no se muestran bajo gafas de visin nocturna y por lo tanto muy adecuado para aplicaciones militares.Suspensin en el aire los sistemas LiDAR se conecta un diodo lser YAG bombeado 1064, mientras que los sistemas batimtricos se conecta un diodo doble de 532 nm lser YAG bombeado que penetran en el agua con la atenuacin y mucho menos que la versin 1064 en el aire. Mejor resolucin se puede lograr con ms cortos impulsos siempre que el detector de receptor y la electrnica tienen suficiente ancho de banda para hacer frente al flujo de datos mayor.Escneres y pticaLa velocidad a la que las imgenes pueden ser desarrollados se ve afectada por la velocidad a la que pueden ser escaneados en el sistema. Una variedad de mtodos de deteccin estn disponibles para diferentes propsitos, tales como azimut y elevacin, dos espejos planos oscilantes, un escner de doble eje y los espejos poligonales. Ellos tipo de ptica determina la resolucin y la gama que puede ser detectado por un sistema.Fotodetector y la electrnica del receptorEl fotodetector es el dispositivo que lee y graba la seal que se devuelve al sistema. Hay dos tipos principales de tecnologas fotodetector, detectores de estado slido, tales como fotodiodos de avalancha de silicio y fotomultiplicadores.Sistemas de navegacin y de posicionamientoCuando un sensor Lidar est montado sobre una plataforma mvil, como satlites, aviones o automviles, es necesario determinar la posicin absoluta y la orientacin del sensor para retener datos utilizables. Sistemas de Posicionamiento Global proporcionar informacin precisa sobre la posicin geogrfica del sensor y una unidad de medida de inercia (IMU) registra la orientacin precisa de la sonda en ese lugar. Estos dos dispositivos proporcionan el mtodo para traducir los datos del sensor en puntos estticos para su uso en una variedad de sistemas.Una breve historia de LiDARAverige quin descubri LiDAR y cmo.</p> <p>La ms antigua conocida variacin de los sistemas LiDAR modernos evolucionaron en la naturaleza millones de aos atrs. El murcilago utiliza un sistema de gua ahora conocido como SONAR (navegacin de sonido And Ranging). Emiten los chirridos de los cortos de sus narices y recibir un eco a travs de sus odos en forma de dos antenas. Esto proporciona al murcilago con una vista tridimensional de la zona circundante, lo que les permite evitar los obstculos y encontrar su presa.</p> <p>Telemobiloscope cristiana Hlsmeyer deLos 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. Consista en una antena, un receptor y un transmisor. Su uso original era para la deteccin de objetos metlicos, en determinados buques en el mar, como una forma de evitar la colisin. Esta forma temprana de radar tuvo una distancia de 3.000 metros, y mucho menos que las alternativas modernas de hoy en da. En la deteccin de un objeto que sonara la campana hasta que el objeto dej a su paso. El mtodo de determinacin de distancia se resolvi ms tarde por el objetivo del haz en cualquier nivel de elevacin. Teniendo en cuenta la altura de la antena transmisora y el ngulo de elevacin vertical del objeto detectado permitido simple clculo para determinar la distancia del objeto desde el transmisor. RADARES transmitir un impulso estrecho, de forma rectangular de modulacin en una onda portadora sinusoidal. La distancia se mide por el tiempo que tarda el pulso para viajar hacia y desde el blanco. Tambin es posible usar una forma de onda continua que muestra el cambio de frecuencia Doppler para medir la velocidad objetivos.</p> <p>Christian DopplerEl efecto DopplerEl efecto Doppler es el nombre de Christian Andreas Doppler (1803-1853). Doppler fue un matemtico y fsico austraco. Naci en Salzburgo, Austria, el hijo de un albail. Despus de terminar la escuela secundaria Doppler estudi astronoma y matemticas en Viena y Salzburgo y comenz a trabajar en la Universidad Politcnica de Praga. A la edad de 39 Doppler public su obra ms famosa, "ber 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 sugiri que su principio de que la frecuencia observada de una onda depende de la velocidad relativa de la fuente y el observador. Trat de utilizar esta teora 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 lser tiene una longitud de onda mucho ms corta, es posible medir con precisin objetos mucho ms pequeos, tales como aerosoles y partculas de las nubes, lo que lo hace especialmente adecuado para la asignacin de un terreno en el aire.LiDAR (tambin conocido como LADAR OT Deteccin Lser and Ranging) se ha utilizado ampliamente para la investigacin atmosfrica y la meteorologa debido a su excelente resolucin. Fue slo con la implementacin de Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) en la dcada de 1980, lo que permite el posicionamiento preciso de los aviones, que hizo LiDAR aerotransportado topografa posible. Desde entonces, muchos buscan a la baja los instrumentos Lidar se han desarrollado para los aviones y el uso de satlites.Los usos de LiDARQu aplicaciones existen para sistemas LiDAR?</p> <p>Mapeo Lidar aerotransportadoGestin y Planificacin ForestalLiDAR es nico en su capacidad para medir la estructura vertical del dosel de los bosques. As 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 co...</p>