Télédétection LiDAR : principe, application, ressources et logiciels gratuits

Capteurs LiDAR aéroportésLe LiDAR peut soit capturer des points spécifiques d'une impulsion laser (mesures à retour discret), soit enregistrer le signal complet à son retour (mesures à pleine onde), à ​​intervalles fixes de 1 ns (environ 15 cm). Le LiDAR à pleine onde est principalement utilisé en foresterie, tandis que le LiDAR à retour discret a des applications plus larges dans divers domaines. Cet article traite principalement du LiDAR à retour discret et de ses utilisations. Dans ce chapitre, nous aborderons plusieurs sujets clés du LiDAR, notamment ses composants de base, son fonctionnement, sa précision, ses systèmes et les ressources disponibles.

Composants de base du LiDAR

Les systèmes LiDAR terrestres utilisent généralement des lasers dont les longueurs d'onde sont comprises entre 500 et 600 nm, tandis que les systèmes LiDAR aéroportés utilisent des lasers dont les longueurs d'onde sont supérieures, entre 1 000 et 1 600 nm. Une configuration LiDAR aéroportée standard comprend un scanner laser, une unité de mesure de distance (unité de télémétrie) et des systèmes de contrôle, de surveillance et d'enregistrement. Elle comprend également un système de positionnement global différentiel (DGPS) et une centrale inertielle (IMU), souvent intégrés dans un système unique appelé système de positionnement et d'orientation. Ce système fournit des données précises de localisation (longitude, latitude et altitude) et d'orientation (roulis, tangage et cap).

 Les trajectoires de balayage laser peuvent varier, notamment en zigzag, en parallèle ou en ellipse. La combinaison des données DGPS et IMU, ainsi que des données d'étalonnage et des 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 utilisant le Système géodésique mondial de 1984 (WGS84).

Comment fonctionne le LiDARtélédétectionTravaux? Expliquez de manière simple

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

Les impulsions laser se réfléchissent sur la cible et reviennent au capteur LiDAR.

Le capteur mesure précisément le temps nécessaire à chaque impulsion pour atteindre la cible et revenir.

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

Combinées aux 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 : pulsé et continu. Les systèmes LiDAR pulsés émettent une courte impulsion lumineuse, puis mesurent le temps nécessaire à cette impulsion pour atteindre la cible et revenir au récepteur. Cette mesure du temps aller-retour permet de déterminer la distance à la cible. Un exemple est présenté dans un diagramme où sont affichées les amplitudes du signal lumineux transmis (AT) et du signal lumineux reçu (AR). L'équation de base utilisée dans ce système fait intervenir la vitesse de la lumière (c) et la distance à la cible (R), ce qui permet au système de calculer la distance en fonction du temps de retour de la lumière.