LIDAR : در این مقاله ابتدا تعریفی کلی در مورد لیدار و نحوه کار این سیستم شرح داده شده سپس به معایب و محاسن استفاده از این سیستم و برخی کاربردهای آن اشاره کرده ایم.

تعريف ليدار:  (Light Detection And Ranging (LIDAR

لیدار يعني شناسايي و هدف گيري نوري. درست مثل رادار كه شناسايي و هدفگيري راديويي است. لیدار یک تکنیک سنجش از دوری جهت جمع آوری اطلاعات از سطح اشیا است که بر مبنای اندازه گیری فاصله بوسیله لیزر عمل می کند. اندازه گیری لیدار بر این اصل استوار هست که مختصات هر نقطه روی زمین با مشخص بودن مختصات محل ارسال لیزر، اندازه گیری طول فاصله مایل بین نقطه ارسال پالس و سطح زمین و اندازه گیری زاویه ارسال موج از محل ارسال پالس تا سطح زمین قابل محاسبه می باشد. در واقع تکنولوژی لیدار ابزار مکملی جهت اخذ اطلاعات سه بعدی در کنار فتوگرامتری فضایی و سنجش از دور است. لیدار یک تکنولوژی جدید و رو به رشد است که امکان ایجاد مدل رقومی سطح زمین (DTM) را با سرعت بالاتر و با دقت قابل مقایسه با روشهای سنتی نقشه برداری، فتوگرامتری فراهم می سازد. اين سيستم مجهز به دستگاهي است كه به جاي امواج راديويي نور ليزر را در هوا مي تاباند و دريافت مي كند. در كل آنها يك سري سنسورهايي هستند كه فقط به منابع نوري پاسخ مي دهند و با منابع انرژي فعال نمي شوند و در روز و شب اجرامي كه در هوا هستند را شناسايي مي كنند. بر اساس اطلاعات به دست آمده از بررسي و كنترل، اين سيستم داراي دو بخش اصلي است: گسيل كننده و دريافت كننده. گسيل كننده در واقع يك ليزر از طول موج قابل ديد است . نوري كه از گسيل كننده ساطع مي شود در فضا به صورت يك خط موازي سير مي كند. هرچه اين نور از منبع توليد كننده دور مي شود بخشي از آن به وسيله برخي اشيايي كه در سر راهش قرار مي گيرند يا توسط خود جو به دريافت كننده ها بازمي گردد. اين تكنيك شناسايي، بيشتر براي شناسايي اجرام و ويژگي هاي هواشناسي خود اتمسفر مثل ابرها، افشانه ها و لايه هاي جوي اتمسفر استفاده مي شود. اما با تنها گسيل يك پالس نور به سطح زمين در زمان سپري شده سطح زمين مورد بررسي قرار گرفته و سپس به منبع باز مي گردد.

اين دستگاه روي يك هواپيما كه داراي جي پي اس(GPS) و سيستم هوابري آي ان اس(I.N.S) است نصب مي گردد. ابزارهايي هم موجود است كه مي توانند در ثانيه بيش از هزاران پالس توليد كنند . يك ليزر معمولا داراي يك ديود است كه منبع نور را توليد مي كند . اين نور به سوي زمين فرستاده مي شود و پس از برخورد با اجرامي كه روي زمين اند بازگشته و توسط دريافت كننده ها دريافت مي شود. فضاي بين هواپيما و زمين در حال اسكن به دو عامل بستگي دارد: يكي زاويه تابش نور خورشيد و ديگري ارتفاع پرواز هواپيما.

پارامترهاي لازم براي اين اسكن با استفاده از هواپيماي دو موتوره يا تك موتوره سبك، عبارتند از : سرعت پرواز ۲۰۰ تا ۲۵۰ كيلومتر در ساعت در ارتفاع ۳۰۰ تا ۱۰۰۰ متري و زواياي اسكن معمولا كمي بيشتر يا كمتر از ۳۰ تا ۲۰ درجه و ميزان پالس ۲۰۰۰ تا ۵۰۰۰۰ در ثانيه. با اين پارامترها مي توان هر محدوده ای را اسكن كرد كه فضاي زير اسكن ۱۰ تا ۱۵ سانتي متر است. یعنی اجسام به اندازه ی ۱۰ تا ۱۵ سانتی متری اسکن می شوند. كه اين ميزان برداشت اطلاعات كافي را برای ایجاد مدل ديجيتالي زمين در اختيار مي گذارد. از اين فن آوري مي توان براي جمع آوري اطلاعات هوايي از مناطقي با تراکم زیاد مثل جنگهاي انبوه و مناطقي كه با عكس برداري هوايي به دليل تراكم پوشش زمينی نمي توان استفاده کرد، به كار مي رود. به علاوه ليدار يك اسكن نقطه اي از زمين به دست مي دهد كه در آن مختصات نقاط به صورت (X,Y,Z) است كه به ترتيب طول، عرض و ارتفاع بر حسب متر يا فوت می باشد. شيوه ديگر براي بررسي زمين از هوا استفاده از (TIN) است.

چگونه اندازه گيري هاي ليدار از سطح زمين جمع آوري مي شود؟

براساس اطلاعات به دست آمده از تحقيقات مهمترين فاکتوری که از اين دستگاه به دست مي آيد، فاصله بين سنسور و سطح زمین است كه با محاسبه مدت زمان طی شده از هنگام برخورد پالس به سطح زمین تا بازگشت آن به سنسور اندازه گیری می شود. به علاوه فاصله بين سطح پرواز هواپيما و سطح زمین هم به طور مداوم اندازه گيري گردیده و نتيجه به دست آمده از آن سطح زمین و پوشش گياهي ان را نیز مشخص می کند.

سنسورهاي ليدار مستقیما پراكندگي سه بعدي آسمان سياره و آنچه كه در آن وجود دارد را و همچنین توپوگرافي سطح زمين را به دست مي دهد كه به اين طريق نقشه هايي با رزولیشن بالا در اختیار قرار مي دهد كه اين نقشه ها با دقت بسيار بالايي، ارتفاع و نوع پوشش گياهي و اجرام روي آنها در آسمان را برآورد مي كنند.

نيروي ليزر و قطر دهانه رسيور (دريافت كننده) تعيين كننده حداكثر ارتفاع هواپيماست كه عرض باريكه ی تحت تابش را در هر پالس تعيين مي كند. شدت نيروي سيگنالهاي دريافتي به چند عامل بستگي دارد: كل نيروي هر پالس گسيلي، تابع پالس گسيلي ليزر كه به زمين مي خورد ، بازتابندگي سطح زمين در طول موج ليزر و نور بازتاب شده كه در راستاي دريافت كننده باشد.

معایب و محاسن استفاده از سیستم لیدار:

محاسن :

  • ميزان صحت و دقت بالا
  • ليدار به راحتي مي تواند از پوشش گياهي عبور كرده و سطح زمين را نقشه برداري كند كه اين كار موفقيت بزرگي برشیوه سنتي نقشه برداري هوايي و فتوگرامتري است.
  • دقت عمودي بالاي ۱۵ سانتي متري و تراكم بالاي نقاط مورد اسكن در هر متر مربع
  • رزولیشن بالاي دستگاه ليدار باعث ايجاد مدلهاي دقيق تر و بهتر مي گردد.
  • سنسورهاي ليدار معايب شيوه های سنتي را ندارد و پرتوهاي آن در شرايطي مثل نقشه برداری از سيل هم اطلاعات توپوگرافي را مهيا مي سازد.
  • تراكم نقاط هوايي در ليدار بسيار بيشتر از شيوه سنتي است.
  • اطلاعات به دست آمده از ليدار را مي توان براي پيش بيني تغييراتي كه در اثر بالا آمدن آب دريا پيش مي آيد بکار برد .
  • داده های لیدار را می توان مستقیما در سیستم اطلاعات جغرافیایی(GIS) به کار برد.
  • …….

معايب :

  • عواملي كه دقت ليدر را تحت تاثير قرار می دهند : بادهاي در ارتفاع بالا، برف خيس، باران، مه و….
  • شرجي بودن هوا و وجود ابر در ارتفاع پايين.
  • پر هزينه بودن استفاده از لیدار.
  • هنگامي كه در معرض امواج راديويي و مخابراتي قرار مي گيرد دقت آن كاهش مي يابد.
  • فرمت داداه هاي ليدار برای تمام کاربران شناخته شده نیست.

کاربرد فناوری لیدار :

این فناوری در دانشهای گوناگون مربوط به مطالعات زمین شامل ژیوماتیک، جغرافیا، زمین شناسی، لرزه شناسی، باستان شناسی، زیست شناسی، کشاورزی و جنگلداری(اندازه گیری سطح تاج پوشش و ارتفاع)، هیدروگرافی، توسعه شهری و امورات نظامی و…. کاربرد دارد.

منبع : http://www.learnandhomegis.ir/

لینک دانلود
حجم فایل

دیدگاه ها بسته شده اند .