LiDAR 원격 감지: 원리, 응용 프로그램, 무료 리소스 및 소프트웨어

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 구성요소

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 방법원격 감지공장?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.