LiDAR リモート センシング: 原理、アプリケーション、無料リソースおよびソフトウェア

航空機搭載LiDARセンサー離散反射測定として知られるレーザーパルスから特定の点を捕捉することも、全波形と呼ばれる、1 ns (約 15 cm をカバーする) などの固定間隔で反射する完全な信号を記録することもできます。全波形 LiDAR は主に林業で使用されますが、ディスクリート リターン LiDAR はさまざまな分野で幅広い用途に使用されます。この記事では主にディスクリート リターン LiDAR とその用途について説明します。この章では、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

地上の LiDAR システムは通常、500 ～ 600 nm の波長のレーザーを使用しますが、航空機の LiDAR システムは 1000 ～ 1600 nm の範囲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 LiDAR セットアップには、レーザー スキャナー、距離を測定するユニット (測距ユニット)、および制御、監視、記録用のシステムが含まれます。また、差分全地球測位システム (DGPS) と慣性測定ユニット (IMU) も含まれており、多くの場合、位置および方位システムとして知ら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走査するパターンは、ジグザグ、平行、または楕円形の経路など、さまざまです。DGPS と IMU データを、校正データと取り付けパラメータとともに組み合わせることで、システムは収集されたレーザー ポイントを正確に処理できます。これらの点には、1984 年の世界測地系 (WGS84) 測地系を使用した地理座標系の座標 (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、ターゲットの物体または表面に向けて高速レーザー 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に到達して戻ってくるまでにかかる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が計算されます。

GPS および IMU センサーからの位置および方向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。

これにより、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 点群が生成されます。

LiDARの物理原理

LiDAR システムは、パルス波と連続波の 2 種類のレーザーを使用します。パルス 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るまでにかかる時間を測定することによって機能します。この往復時間の測定は、ターゲットまでの距離を決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には、光の速度 (c) とターゲットまでの距離 (R) が含まれており、システムは光が戻ってくるまでの時間に基づいて距離を計算できます。