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공중 LiDAR 센서이산 반사 측정으로 알려진 레이저 펄스에서 특정 지점을 캡처하거나 1ns(약 15cm에 해당)와 같은 고정 간격으로 전체 신호라고 하는 전체 신호를 반환할 때 기록할 수 있습니다. 전체 파형 LiDAR는 주로 임업에 사용되는 반면, 이산 복귀 LiDAR는 다양한 분야에서 더 광범위하게 적용됩니다. 이 기사에서는 주로 개별 반환 LiDAR과 그 용도에 대해 설명합니다. 이 장에서는 기본 구성 요소, 작동 방식, 정확성, 시스템 및 사용 가능한 리소스를 포함하여 LiDAR에 대한 몇 가지 주요 주제를 다룰 것입니다.
LiDAR의 기본 구성 요소
지상 기반 LiDAR 시스템은 일반적으로 500~600nm 사이의 파장을 가진 레이저를 사용하는 반면, 공중 LiDAR 시스템은 1000~1600nm 범위의 더 긴 파장을 가진 레이저를 사용합니다. 표준 항공 LiDAR 설정에는 레이저 스캐너, 거리 측정 장치(거리 측정 장치), 제어, 모니터링 및 기록 시스템이 포함됩니다. 또한 여기에는 DGPS(차동 위성 위치 확인 시스템) 및 IMU(관성 측정 장치)가 포함되어 있으며 종종 위치 및 방향 시스템으로 알려진 단일 시스템에 통합됩니다. 이 시스템은 정확한 위치(경도, 위도, 고도)와 방향(롤, 피치, 방향) 데이터를 제공합니다.
레이저가 영역을 스캔하는 패턴은 지그재그, 평행 또는 타원형 경로를 포함하여 다양할 수 있습니다. 교정 데이터 및 장착 매개변수와 함께 DGPS 및 IMU 데이터를 결합하면 시스템이 수집된 레이저 포인트를 정확하게 처리할 수 있습니다. 그런 다음 이러한 점에는 WGS84(World Geodetic System of 1984) 데이텀을 사용하는 지리 좌표계의 좌표(x, y, z)가 지정됩니다.
LiDAR 사용 방법원격탐사공장? 간단한 방법으로 설명
LiDAR 시스템은 대상 물체나 표면을 향해 빠른 레이저 펄스를 방출합니다.
레이저 펄스는 대상에서 반사되어 LiDAR 센서로 돌아옵니다.
센서는 각 펄스가 대상까지 이동하고 돌아오는 데 걸리는 시간을 정확하게 측정합니다.
빛의 속도와 이동 시간을 이용하여 목표물까지의 거리를 계산합니다.
GPS 및 IMU 센서의 위치 및 방향 데이터와 결합되어 레이저 반사의 정확한 3D 좌표가 결정됩니다.
그 결과 스캔된 표면이나 개체를 나타내는 조밀한 3D 포인트 클라우드가 생성됩니다.
LiDAR의 물리적 원리
LiDAR 시스템은 펄스 레이저와 연속파라는 두 가지 유형의 레이저를 사용합니다. 펄스형 LiDAR 시스템은 짧은 광 펄스를 보낸 다음 이 펄스가 대상으로 이동하고 수신기로 다시 돌아오는 데 걸리는 시간을 측정하는 방식으로 작동합니다. 왕복 시간을 측정하면 대상까지의 거리를 결정하는 데 도움이 됩니다. 투과광 신호(AT)와 수신광 신호(AR)의 진폭이 모두 표시되는 다이어그램에 예가 나와 있습니다. 이 시스템에 사용되는 기본 방정식은 빛의 속도(c)와 대상까지의 거리(R)를 포함하므로 시스템은 빛이 돌아오는 데 걸리는 시간을 기준으로 거리를 계산할 수 있습니다.
공중 LiDAR를 사용한 이산 복귀 및 전체 파형 측정.
일반적인 공중 LiDAR 시스템.
탐지기와 표적의 특성을 모두 고려하는 LiDAR의 측정 과정은 표준 LiDAR 방정식으로 요약됩니다. 이 방정식은 레이더 방정식에서 채택되었으며 LiDAR 시스템이 거리를 계산하는 방법을 이해하는 데 기본입니다. 이는 전송된 신호의 전력(Pt)과 수신된 신호의 전력(Pr) 사이의 관계를 설명합니다. 기본적으로 이 방정식은 전송된 빛의 양이 대상에서 반사된 후 수신기로 반환되는 양을 정량화하는 데 도움이 되며, 이는 거리를 결정하고 정확한 지도를 만드는 데 중요합니다. 이 관계에는 거리와 대상 표면과의 상호 작용으로 인한 신호 감쇠와 같은 요소가 고려됩니다.
LiDAR 원격 감지의 응용
LiDAR 원격 감지는 다양한 분야에 걸쳐 수많은 응용 분야를 가지고 있습니다.
고해상도 수치 표고 모델(DEM) 생성을 위한 지형 및 지형 매핑.
나무 캐노피 구조와 바이오매스를 연구하기 위한 임업 및 식생 매핑.
침식 및 해수면 변화를 모니터링하기 위한 해안 및 해안선 매핑.
건물 및 교통 네트워크를 포함한 도시 계획 및 인프라 모델링.
유적지 및 유물에 대한 고고학 및 문화유산 문서화.
표면 특징 매핑 및 작업 모니터링을 위한 지질 및 광산 조사.
자율주행 차량 내비게이션 및 장애물 감지.
화성 표면 매핑과 같은 행성 탐사.
무료 상담이 필요하신가요?
LiDAR 리소스:
LiDAR 데이터 소스 및 무료 소프트웨어의 불완전한 목록이 아래에 제공됩니다.LiDAR 데이터 소스:
1.개방형 지형http://www.opentopography.org
2.USGS 지구 탐험가http://earthexplorer.usgs.gov
3.미국 기관 간 고도 인벤토리https://coast.noaa.gov/inventory/
4.국립해양대기청(NOAA)디지털 코스트https://www.coast.noaa.gov/dataviewer/#
5.위키피디아 LiDARhttps://en.wikipedia.org/wiki/National_Lidar_Dataset_(United_States)
6.LiDAR 온라인http://www.lidar-online.com
7.국립생태관측망—NEONhttp://www.neonscience.org/data-resources/get-data/airborne-data
8.북부 스페인의 LiDAR 데이터http://b5m.gipuzkoa.net/url5000/en/G_22485/PUBLI&consulta=HAZLIDAR
9.영국의 LiDAR 데이터http://catalogue.ceda.ac.uk/ list/?return_obj=ob&id=8049, 8042, 8051, 8053
무료 LiDAR 소프트웨어:
1.ENVI 필요. http://bcal.geology.isu.edu/ Envitools.shtml
2.푸그로뷰어(LiDAR 및 기타 래스터/벡터 데이터용) http://www.fugroviewer.com/
3.퓨전/LDV(LiDAR 데이터 시각화, 변환 및 분석) http://forsys.cfr.washington.edu/fusion/fusionlatest.html
4.LAS 도구(LAS 파일을 읽고 쓰기 위한 코드 및 소프트웨어) http://www.cs.unc.edu/~isenburg/lastools/
5.LASUtility(LAS 파일의 시각화 및 변환을 위한 일련의 GUI 유틸리티) http://home.iitk.ac.in/~blohani/LASUtility/LASUtility.html
6.LibLAS(LAS 형식을 읽고 쓰기 위한 C/C++ 라이브러리) http://www.liblas.org/
7.MCC-LiDAR(LiDAR에 대한 다중 규모 곡률 분류) http:// sourceforge.net/projects/mcclidar/
8.MARS 프리뷰(LiDAR 데이터의 3D 시각화) http://www.merrick.com/Geospatial/Software-Products/MARS-Software
9.전체 분석(LiDARpoint 클라우드 및 파형을 처리하고 시각화하기 위한 오픈 소스 소프트웨어) http://fullanalyze.sourceforge.net/
10.포인트 클라우드 매직 (A set of software tools for LiDAR point cloud visualiza-tion, editing, filtering, 3D building modeling, and statistical analysis in forestry/ vegetation applications. Contact Dr. Cheng Wang at wangcheng@radi.ac.cn)
11.빠른 지형 리더(LiDAR 포인트 클라우드 시각화) http://appliedimagery.com/download/ 추가 LiDAR 소프트웨어 도구는 Open Topography ToolRegistry 웹페이지(http://opentopo.sdsc.edu/tools/listTools)에서 찾을 수 있습니다.
감사의 말
- 이 기사에는 Vinícius Guimarães(2020년)의 "LiDAR 원격 감지 및 응용" 연구 결과가 포함되어 있습니다. 전체 기사를 이용할 수 있습니다.여기.
- LiDAR 데이터 소스와 무료 소프트웨어에 대한 이 포괄적인 목록과 자세한 설명은 원격 감지 및 지리적 분석 분야의 전문가와 연구자에게 필수적인 툴킷을 제공합니다.
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게시 시간: 2024년 4월 16일