LiDARリモートセンシング：原理、応用、無料リソースとソフトウェア

空中LiDARセンサーLiDARは、レーザーパルスから特定の点を捉える離散リターン測定と、1ナノ秒（約15cm）などの固定間隔で返ってくる信号全体を記録（フルウェーブフォーム）するかのいずれかを選択できます。フルウェーブフォームLiDARは主に林業で使用され、離散リターンLiDARは様々な分野で幅広く応用されています。この記事では、主に離散リターンLiDARとその用途について説明します。本章では、LiDARの基本コンポーネント、仕組み、精度、システム、利用可能なリソースなど、LiDARに関するいくつかの重要なトピックについて説明します。

LiDARの基本コンポーネント

地上ベースのLiDARシステムは通常、500～600nmの波長のレーザーを使用しますが、航空機搭載型LiDARシステムは1000～1600nmのより長い波長のレーザーを使用します。標準的な航空機搭載型LiDARシステムには、レーザースキャナー、距離測定ユニット（測距ユニット）、制御、監視、記録のためのシステムが含まれます。また、差動全地球測位システム（DGPS）と慣性計測ユニット（IMU）も含まれており、多くの場合、位置・方位システムと呼ばれる単一のシステムに統合されています。このシステムは、正確な位置（経度、緯度、高度）と方位（ロール、ピッチ、方位）データを提供します。

 レーザーがエリアをスキャンするパターンは、ジグザグ、平行、楕円など、多岐にわたります。DGPSとIMUデータ、キャリブレーションデータ、設置パラメータを組み合わせることで、システムは収集したレーザーポイントを正確に処理できます。これらのポイントには、1984年世界測地系（WGS84）に基づく地理座標系で座標（x、y、z）が割り当てられます。

LiDARの仕組みリモートセンシング作品? 簡単に説明する

LiDAR システムは、対象の物体または表面に向けて高速のレーザーパルスを放射します。

レーザーパルスはターゲットで反射し、LiDAR センサーに戻ります。

センサーは、各パルスがターゲットまで移動して戻ってくるまでの時間を正確に測定します。

光の速度と移動時間を使用して、ターゲットまでの距離を計算します。

GPS および IMU センサーからの位置と方向のデータと組み合わせることで、レーザー反射の正確な 3D 座標が決定されます。

その結果、スキャンされた表面またはオブジェクトを表す高密度の 3D ポイント クラウドが生成されます。

LiDARの物理的原理

LiDARシステムは、パルスレーザーと連続波レーザーの2種類のレーザーを使用します。パルスレーザーLiDARシステムは、短い光パルスを送信し、このパルスがターゲットに到達して受信機に戻ってくるまでの時間を測定することで機能します。この往復時間の測定は、ターゲットまでの距離を測定するのに役立ちます。送信光信号（AT）と受信光信号（AR）の両方の振幅を表示した図に例を示します。このシステムで使用される基本方程式は、光速（c）とターゲットまでの距離（R）で構成されており、光が戻ってくるまでの時間に基づいて距離を計算します。