LiDARはどのように動作しますか?

この植生通し、低コントラストまたは影の状況で
マッピングを可能にするレーザー技術は何ですか?

2018年8月7日

「光の検出と測距」

Light Detection And Ranging (LiDAR) はレーザーに基づくリモート感知技術です。LiDARの背後にあるアイデアはなんとも簡単です:表面に小さなレーザーを指し、レーザーがそのソースに戻るように要する時間を測定します。

この技術は、地理情報システム (GIS) で3Dマッピング用のデジタル標高モデル (DEM) またはデジタル地形モデル (DTM) を生成するために使用されます。

LiDAR動作原理

  • レーザーパルスの放射
  • 反射信号の記録
  • 距離測定 (走行時間 × 光の速度)
  • 平面の位置と高度の取得
  • 正確なエコー位置の計算

LiDAR ドローンは以下と完全に一致します:

  • 小さな領域 (10km² または 100kmの長さ以下)
  • 植生下のマッピング
  • アクセスが難しい地域
  • ほぼリアルタイムまたは頻繁に必要なデータ
  • 2.5cm から 10cm の範囲で必要な正確度

LiDARはどのように動作しますか?

LiDARについてはすでに聞いたことがあるかもしれませんが、この技術についての詳細はわかりません。LiDARの基本的な原則を以下で学ぶことができます。また、無人航空機(UAV、UAS、またはドローンとも呼ばれる)を使用した3Dレーザーマッピングの活用もいくつか見つけられます。

LiDARはどのように動作するか理解する

光の検出と測距(LiDAR)はレーダーに似た技術で、電波の代わりにレーザーを使用します。
LiDARの原則を理解することは簡単です。

  1. それは表面にレーザーパルスを発する
  2. LiDARパルスソースに反射したレーザーをセンサーでキャッチバック
  3. レーザーが移動した時間を測定する
  4. 「距離 = (光の速度 x 経過時間)」の式でソースからの距離を計算します/ 2

このプロセスはLiDAR計測器に100万回繰り返されることに従って、3D 点群と呼ばれる測量領域の複雑なマップを作成します。

LiDARシステムがどのように構築されるか理解する

センサーからサーフェス ポイントまでの距離を100万測定するために必要な装置は、LiDAR システムです。この高度な技術は、LiDAR センサーとその目標の間の距離を計算することができるので、非常に高速に動作します (リマインダーとして、光の速度は300,000km/sです)。 LiDAR システムは、自動車、航空機、ドローンに搭載されている場合でも、3つの主要コンポーネントを統合します。

1. レーザースキャナー
LiDARシステムは、空気と植生(空中レーザー)、さらには水(水位測定レーザー)を通して、様々なモバイルシステム(自動車、飛行機、ドローンなど)からレーザー光をパルスします。スキャナーは、光のバック(エコー)を受け取り、距離と角度を測定します。スキャン速度は、LiDAR システムに計測されるポイント数とエコー数に影響を与えます。光学およびスキャナの選択は、LiDARシステムの操作可能な解像度と範囲に大きく影響します。

2. ナビゲーションおよびポジショニングシステム
LiDARセンサーは航空機か車かUAS(無人航空機システム)に搭載されても、キャプチャされたデータが使用できるデータであることを確認するために、センサーの絶対位置と方向を決定することが重要です。グローバルナビゲーション衛星システム(GNSS)は、センサーの位置(緯度、経度、高さ)に関する正確な地理情報を提供し、慣性計測ユニット(Inertian Measurement Unit, IMU)は、この位置でセンサーの正確な方向を定義します(ピッチ、ロール、ヨー)。これらの2つのデバイスによって記録されたデータは、静的ポイントにデータを生成するために使用されます:3Dマッピング点群の基礎。

3. コンピューティング技術
データを最大限に活用するためには、計算が必要です。 LiDAR 正確なエコー位置を定義することによってシステムの仕事。3Dマッピング点群で提供される精度と正確度を向上させるためには、オンフライトデータの視覚化や後処理にも必要です。

貴社のプロジェクトニーズとLiDAR 仕様の適合を定義し

レーザースキャナ: 正確度と精度のレベル、ポイント密度、範囲、貴社のプロジェクトのニーズに合ったスワスのレベルは何ですか?

GNSS: GNSS 基準局(陸上) +GNSS 受信側 (移動) は、使用される GNSS(GPS、GLONASS、ベイドウまたはガリレオ) と互換性がありますか。地上局は必要ですか?

電池: バッテリーは内蔵式それでも外部式?マップしたい表面をカバーするために必要な自立機能は何ですか?

取り付け:LiDAR システムは、使用している空中プラットフォーム(航空機、ドローン)か自動車プラットフォーム(車)に簡単に搭載されていますか?

データファイル: 生成された情報の形式は何ですか?

データ後処理: データを使用して、最適な3Dマッピングポイントクラウドをエンドカスタマーに提供するのはどのくらい簡単ですか?分類、着色、DTM生成、orl ?後処理されたデータでどうするか?

UAV LiDAR 活用を発見する

パワーユーティリティ:ラインのたるみの問題を検出したり、トリミング活動を計画するための電力線調査

鉱業: 採掘工程を最適化するための表面/容積計算 (備蓄、掘削) または地雷延長の決定

石油: パイプライン調査による運用とメンテナンスの最適化

土木: マッピングの平準化、計画とインフラストラクチャの最適化 (道路、鉄道、橋梁、パイプライン、ゴルフコース) または自然災害後の改修、ビーチ侵食調査は、緊急計画を構築するために

考古学: 森の天蓋を通して発見をスピードアップするためのマッピング

林業: アクティビティまたはヘルプツリーのカウントを最適化するためのフォレストのマッピング

環境研究: 成長速度の測定、病気の拡散

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