LiDAR
Un lídar o lidar[1] (acrònim de l'anglés LiDAR, Light Detection and Ranging o Laser Imaging Detection and Ranging) és un dispositiu que permet determinar la distància des d'un emissor làser a un objecte o superfície utilisant un fes làser pulsat. La distància a l'objecte es determina medint el temps de retart entre l'emissió del pols i la seua detecció a través de la senyal reflectida. En general, la tecnologia lídar té aplicacions en geologia, sismologia i física de l'atmòsfera. També s'investiga el seu us en vehículs, especialment els autònoms.
Introducció
[editar | editar còdic]El lídar és un sistema que permet obtindre un núvol de punts del terreny prenent-los per mig d'un escàner làser aerotransportado (airborne light scanner, ALS). Per a realisar este escanejat es combinen dos moviments. Un de llongitudinal dau per la trayectòria de l'avió i un atre travesser per mig d'un espill mòvil que desvia el fes de llum làser emés per l'escàner.
Per a conéixer les coordenades del núvol de punts es necessita la posició del sensor i l'àngul de l'espill en cada moment. Per a això el sistema es recolza en un sistema GPS diferencial i un sistema de navegació inercial (INS). Coneguts estes senyes i la distancia sensor-terreny obtinguda en el distanciómetro obtenim les coordenades buscades. El resultat és de decenes de mils de punts per segon.
Els components del lídar són:
- Escàner làser aerotransportado (ALS). Emet polsos de llum infrarroja que servixen per a determinar la distància entre el sensor i el terreny.
- GPS diferencial. Per mig de l'us d'un receptor en l'avió i un o varis en estacions de control terrestres (en punts de coordenades conegudes), s'obté la posició i altura de l'avió.
- Sistema de navegació inercial (INS). Nos informa dels girs i de la trayectòria de l'avió.
- Cambra de video digital (opcional), que permet obtindre una image de la zona d'estudi, que servirà per a la millor interpretació dels resultats. Esta pot montar-se en alguns sistemes junt a el ALS.
- Mig aéreu. Pot ser un avió o un helicòpter. Quan es vol primar la productivitat i l'àrea és gran s'utilisa l'avió, i quan es vol major densitat de punts s'usa l'helicòpter, degut a que este pot volar més llent i baix.
Les mides obtingudes pels tres components principals, ALS, GPS i IMU, es prenen en una mateixa etiqueta de temps d'acort en el GPS. D'esta forma despuix es poden relacionar fàcilment en el càlcul posterior.
El sistema lídar obté també la següent informació.
- Per cada pols emés pot captar 2 o més ecos. Açò nos permet arreplegar informació a diferents altures. Per eixemple, si estem sobrevolant una zona arbolada, el primer eco pot respondre a la copa dels arbres i l'últim a la superfície terrestre.
- L'intensitat reflectida. Pot ser molt útil per a la classificació posterior.
Classificació
[editar | editar còdic]Per tipo de làser:
- Lídar de polsos. El procés per a la medició de la distància entre el sensor i el terreny es porta a terme per mig de la medició del temps que tarda un pols des de que és emés fins que és rebut. L'emissor funciona emetent polsos de llum.
- Lídar de medició de fase. En este cas l'emissor emet un fes làser continu. Quan rep la senyal reflectida medix la diferència de fase entre l'emesa i la reflectida. Coneguda esta solament cal resoldre el número de llongitut d'ones sanceres que ha recorregut (ambigüitats).
Per tipo d'escanejat:
- Llínees. Dispon d'un espill rotatori que va desviant el fes làser. Produïx llínees paraleles en el terreny com a patró d'escanejat. L'inconvenient principal d'este sistema és que en girar l'espill en una sola direcció no sempre tenim medicions.
- Zigzag. En este cas l'espill és rotatori en dos sentits (anada i regrés). Produïx llínees en zigzag com a patró d'escanejat. Té la ventaja de que sempre està medint pero en tindre que canviar de sentit de gir l'acceleració de l'espill varia segons la seua posició. Açò fa que en les zones propenques al llímit d'escanejat lateral (a on varia el sentit de rotació de l'espill), la densitat de punts escanejats siga major que en el nadir.
- De fibra òptica. Des de la fibra central d'un cable de fibra òptica i en l'ajuda d'uns menuts espills, el fes làser és desviat a les fibres laterals montades al voltant de l'eix. Este sistema produïx una chafada en forma d'una espècie de circumferències solapadas. En ser els espills menuts, la velocitat de pren de senyes aumenta respecte als atres sistemes pero l'àngul d'escanejat (FOV) és menor.
- Elíptic (Palmer). En este cas el fes làser és desviat per dos espills que produïxen un patró d'escanejat elíptic. Com a ventages del método podem comentar que el terreny és a voltes escanejat des de diferents perspectives encara que el tindre dos espills incrementa la dificultat en tindre dos medidors angulars.
Referències
[editar | editar còdic]Bibliografia complementària
[editar | editar còdic]- Gil, Emilio; Llorens, Jordi; Llop, Jordi; Fàbregas, Xavier; Gallart, Montserrat (2013). "Use of a Terrestrial LIDAR Sensor for Drift Detection in Vineyard Spraying". Sensors. 13 (1): 516–534. doi:10.3390/s130100516. ISSN 1424-8220. Plantilla:PMC. PMID 23282583.
- Heritage, E. (2011). 3D laser scanning for heritage. Advice and guidance to users on laser scanning in archaeology and architecture. Available at www.english-heritage.org.uk. 3D Laser Scanning for Heritage | Historic England
- Heritage, G., & Large, A. (Eds.). (2009). Laser scanning for the environmental sciences. John Wiley & Sons. ISBN 1-4051-5717-8
- Maltamo, M., Næsset, E., & Vauhkonen, J. (2014). Forestry Applications of Airborne Laser Scanning: Concepts and Case Studies (Vol. 27). Springer Science & Business Mija. ISBN 94-017-8662-3
- Shan, J., & Toth, C. K. (Eds.). (2008). Topographic laser ranging and scanning: principles and processing. CRC press. ISBN 1-4200-5142-3
- Vosselman, G., & Maas, H. G. (Eds.). (2010). Airborne and terrestrial laser scanning. Whittles Publishing. ISBN 1-4398-2798-2
Referències
[editar | editar còdic]
- Este artícul conté una traducció derivada de «LiDAR» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.