Le balayage laser LIDAR ou 3D a été développé au début des années 1960 pour la détection sous-marine à partir d'un avion, et les premiers modèles ont été utilisés avec succès au début des années 1970. De nos jours, la recherche environnementale est difficile à imaginer sans l'utilisation de techniques de télédétection comme la détection et la télémétrie (LIDAR) et Détection et télémétrie des ondes radio (RADAR) . La haute résolution spatiale et progressive des mesures, la possibilité d'observer l'atmosphère dans les conditions ambiantes et le potentiel de couvrir la plage de hauteur du sol à plus de 100 km d'altitude font l'attractivité des instruments LIDAR.

La variété des processus d'interaction du rayonnement émis avec les éléments atmosphériques peut être utilisée dans le LIDAR pour permettre la détermination des variables d'environnement de base de l'état, à savoir, la température, la pression, l'humidité et le vent, ainsi que l'enquête géographique, la rivière élévation du lit, étude des mines, densité des forêts et des collines, étude sur le dessous de la mer (Bathymétrie).

Comment fonctionne LIDAR?

Le principe de fonctionnement du système de détection et de télémétrie de lumière est vraiment assez simple. Un capteur LIDAR monté sur un avion ou un hélicoptère. Il génère un train d'impulsions laser, qui est envoyé à la surface / cible pour mesurer le temps qu'il faut pour revenir à sa source. Le calcul réel pour mesurer la distance parcourue par un photon lumineux de retour vers et depuis un objet est calculé par

Distance = (Vitesse de la lumière x Temps de vol) / 2

Des distances précises sont ensuite calculées par rapport aux points au sol et les élévations peuvent être déterminées avec la surface du sol, les bâtiments, les routes et la végétation peuvent être enregistrés. Ces élévations sont combinées avec la photographie aérienne numérique pour produire un modèle numérique d'élévation de la terre.

Détection de la lumière et système de télémétrie

Système de détection et de télémétrie de lumière

L'instrument laser émet des impulsions rapides de lumière laser sur une surface, certaines jusqu'à 150 000 impulsions par seconde. Un capteur sur l'instrument mesure le temps nécessaire à chaque impulsion pour se refléter. La lumière se déplace à une vitesse constante et connue afin que l'instrument LIDAR puisse calculer la distance entre lui-même et la cible avec une grande précision. En répétant ceci dans une progression rapide, l'instrument construit une «carte» complexe de la surface qu'il mesure.

Avec Détection et télémétrie de la lumière aéroportée , d'autres données doivent être collectées pour garantir l'exactitude. Comme le capteur se déplace en hauteur, l'emplacement et l'orientation de l'instrument doivent être inclus pour déterminer la position de l'impulsion laser au moment de l'envoi et au moment du retour. Ces informations supplémentaires sont essentielles à l'intégrité des données. Avec Détection et télémétrie de la lumière au sol un seul emplacement GPS peut être ajouté à chaque emplacement où l'instrument est installé.

Types de systèmes LIDAR

Basé sur la plateforme

LIDAR au sol
LIDAR aéroporté
LIDAR spatial

Systèmes LiDAR basés sur la plate-forme

Bade sur le processus physique

Télémètre LIDAR
DIAL LIDAR
LIDAR Doppler

Bade on Scattering Process

Mon
Rayleigh
Raman
Fluorescence

Principaux composants des systèmes LIDAR

La plupart des systèmes de détection et de télémétrie de lumière utilisent quatre composants principaux

Composants des systèmes de détection et de télémétrie de lumière

“longueur d'onde de la lumière rouge en nm ”

Lasers

Les lasers sont classés en fonction de leur longueur d'onde. Les systèmes de détection et de télémétrie de la lumière aéroportée utilisent des lasers Nd: YAG pompés par diode de 1064 nm, tandis que les systèmes bathymétriques utilisent des lasers Nd: YAG à pompage double diode de 532 nm qui pénètrent dans l'eau avec moins d'atténuation que le système aéroporté (1064 nm). Une meilleure résolution peut être obtenue avec des impulsions plus courtes à condition que le détecteur et l'électronique du récepteur aient une bande passante suffisante pour gérer l'augmentation du flux de données.

Scanners et optiques

La vitesse à laquelle les images peuvent être développées dépend de la vitesse à laquelle elles peuvent être numérisées dans le système. Une variété de méthodes de balayage est disponible pour différentes résolutions telles que l'azimut et l'élévation, le scanner à deux axes, les miroirs à double plan oscillant et les miroirs polygonaux. Le type d'optique détermine la portée et la résolution qui peuvent être détectées par un système.

Électronique de photodétecteur et de récepteur

Le photodétecteur est un appareil qui lit et enregistre le signal rétrodiffusé vers le système. Il existe deux principaux types de technologies de photodétecteurs, les détecteurs à semi-conducteurs, tels que les photodiodes à avalanche de silicium et les photomultiplicateurs.

Systèmes de navigation et de positionnement / GPS

Lorsqu'un capteur de détection et de télémétrie de lumière est monté sur un satellite d'avion ou des automobiles, il est nécessaire de déterminer la position absolue et l'orientation du capteur pour conserver des données utilisables. Systèmes de positionnement global (GPS) fournissent des informations géographiques précises concernant la position du capteur et une unité de mesure inertielle (IMU) enregistre l'orientation précise du capteur à cet emplacement. Ces deux dispositifs fournissent le procédé pour traduire les données de capteur en points statiques pour une utilisation dans une variété de systèmes.

Systèmes de navigation et de positionnement / GPS

Traitement des données LIDAR

Le mécanisme de détection de la lumière et de télémétrie ne recueille que des données d'altitude et, avec les données de l'unité de mesure inertielle, est placé avec l'avion et une unité GPS. Avec l'aide de ces systèmes, le capteur de détection de lumière et de télémétrie collecte des points de données, l'emplacement des données est enregistré avec le capteur GPS. Des données sont nécessaires pour traiter le temps de retour de chaque impulsion renvoyée vers le capteur et calculer les distances variables du capteur ou les changements dans les surfaces de couverture terrestre. Après l'enquête, les données sont téléchargées et traitées à l'aide d'un logiciel informatique spécialement conçu (LIDAR point Cloud Data Processing Software). Le résultat final est une longitude (X), une latitude (Y) et une altitude (Z) précises et enregistrées géographiquement pour chaque point de données. Les données cartographiques LIDAR sont composées de mesures d'élévation de la surface et sont obtenues grâce à des levés topographiques aériens. Le format de fichier utilisé pour capturer et stocker les données LIDAR est un simple fichier texte. En utilisant des points d'altitude, les données peuvent être utilisées pour créer des cartes topographiques détaillées. Avec ces points de données, même ils permettent également la génération d'un modèle numérique d'élévation de la surface du sol.

Applications des systèmes LIDAR

Océanographie

Le LIDAR est utilisé pour le calcul de la fluorescence du phytoplancton et de la biomasse à la surface de l'océan. Il est également utilisé pour mesurer la profondeur de l'océan (bathymétrie).

LiDAR en océanographie

DEM (modèle d'élévation numérique)

Il a des coordonnées x, y, z. Les valeurs d'altitude peuvent être utilisées partout, dans les routes, les bâtiments, les ponts et autres. Il a facilité la capture de la hauteur, de la longueur et de la largeur de la surface.

Physique atmosphérique

LIDAR est utilisé pour mesurer la densité des nuages et la concentration d'oxygène, de Co2, d'azote, de soufre et d'autres particules de gaz dans la moyenne et la haute atmosphère.

Militaire

LIDAR a toujours été utilisé par les militaires pour comprendre la frontière terrestre environnante. Il crée une carte à haute résolution à des fins militaires.

Météorologie

LIDAR a été utilisé pour l'étude du cloud et de son comportement. LIDAR utilise sa longueur d'onde pour frapper de petites particules dans le nuage afin de comprendre la densité des nuages.

Relevé fluvial

Greenlight (532 nm) Lasar du LIDAR est utilisé pour mesurer les informations sous-marines sont nécessaires pour comprendre la profondeur, la largeur de la rivière, la force du débit et plus encore. Pour l'ingénierie fluviale, ses données de section transversale sont extraites des données de détection et de télémétrie de la lumière (DEM) pour créer un modèle de rivière, qui créera une carte de frange d'inondation.

Relevé fluvial à l'aide du LIDAR

Micro-topographie

La détection et la télémétrie de la lumière sont une technologie très précise et claire, qui utilise une impulsion laser pour frapper l'objet. La photogrammétrie régulière ou toute autre technologie de levé ne peut pas donner la valeur d'élévation de surface du couvert forestier. Mais le LIDAR peut pénétrer à travers l'objet et détecter la valeur de surface.

Avez-vous les informations de base sur LIDAR et ses applications? Nous reconnaissons que les informations ci-dessus clarifient les bases du concept de mécanisme de détection et de télémétrie de lumière avec des images associées et diverses applications en temps réel. De plus, pour tout doute concernant ce concept ou pour mettre en œuvre des projets électroniques, veuillez donner vos suggestions et commentaires sur cet article que vous pouvez écrire dans la section commentaires ci-dessous. Voici une question pour vous, Quels sont les différents types de détection et de télémétrie de la lumière?