Télédétection Lidar: principe, application, ressources gratuites et logiciels

Capteurs lidar aéroportésPeut capturer des points spécifiques à partir d'une impulsion laser, connue sous le nom de mesures de rendement discrètes, soit enregistrer le signal complet au fur et à mesure qu'il revient, appelé forme d'onde complète, à des intervalles fixes comme 1 ns (qui couvre environ 15 cm). Le lidar complet de forme d'onde est principalement utilisé dans la foresterie, tandis que le LiDAR de retour discret a des applications plus larges dans divers domaines. Cet article discute principalement du Lidar de retour discret et de ses utilisations. Dans ce chapitre, nous couvrirons plusieurs sujets clés de LiDAR, y compris ses composants de base, comment il fonctionne, sa précision, ses systèmes et ses ressources disponibles.

Composants de base du lidar

Les systèmes LiDAR au sol utilisent généralement des lasers avec des longueurs d'onde comprises entre 500 et 600 nm, tandis que les systèmes lidar aéroportés utilisent des lasers avec des longueurs d'onde plus longues, allant de 1000 à 1600 nm. Une configuration lidar aéroportée standard comprend un scanner laser, une unité de mesure de la distance (unité de gamme) et des systèmes de contrôle, de surveillance et d'enregistrement. Il comprend également un système de positionnement global différentiel (DGPS) et une unité de mesure inertielle (IMU), souvent intégrée dans un système unique appelé système de position et d'orientation. Ce système fournit un emplacement précis (longitude, latitude et altitude) et des données d'orientation (rouleau, tangage et cap).

 Les modèles dans lesquels le laser scanne la zone peut varier, y compris les chemins en zigzag, parallèles ou elliptiques. La combinaison de DGPS et de données IMU, ainsi que les données d'étalonnage et les paramètres de montage, permet au système de traiter avec précision les points laser collectés. Ces points se voient ensuite attribuer des coordonnées (x, y, z) dans un système de coordonnées géographiques en utilisant le système géodésique mondial de la date de 1984 (WGS84).

Comment lidarTélédétectionTravaux? Expliquez de manière simple

Un système lidar émet des impulsions laser rapides vers un objet ou une surface cible.

Les impulsions laser se reflètent sur la cible et retournent au capteur lidar.

Le capteur mesure précisément le temps nécessaire à chaque impulsion pour se rendre à la cible et au dos.

En utilisant la vitesse de la lumière et le temps de trajet, la distance à la cible est calculée.

Combinés avec les données de position et d'orientation des capteurs GPS et IMU, les coordonnées 3D précises des réflexions laser sont déterminées.

Il en résulte un nuage de points 3D dense représentant la surface ou l'objet numérisé.

Principe physique du lidar

Les systèmes LiDAR utilisent deux types de lasers: l'onde pulsée et continue. Les systèmes lidar pulsés fonctionnent en envoyant une impulsion de lumière courte puis en mesurant le temps nécessaire à cette impulsion pour se rendre à la cible et revenir au récepteur. Cette mesure du temps aller-retour aide à déterminer la distance à la cible. Un exemple est illustré dans un diagramme où les amplitudes du signal lumineux transmis (AT) et du signal lumineux reçu (AR) sont affichées. L'équation de base utilisée dans ce système implique la vitesse de la lumière (C) et la distance à la cible (R), permettant au système de calculer la distance en fonction de la durée pour le retour de la lumière.