في السنوات الأخيرة ، دخل رجل يدعى Lidar في مجالات مختلفة للمسح ورسم الخرائط. يشعر الكثير من الناس بعدم الإلمام به. في الحقيقة ، إنه رجل عجوز. المسافة بين الأرض والقمر كما نعرفها تتحقق من خلال تقنية تحديد المدى بالليزر. . مبدأ المدى بالليزر بسيط للغاية ، أي بقياس الوقت من وقت انبعاث الليزر إلى الوقت الذي يصل فيه الضوء المنعكس من القمر إلى الأرض ، وضربه في سرعة الضوء والقسمة على 2 ، المسافة بين الأرض والقمر. من أجل ضمان انعكاس ضوء الليزر بشكل جيد ، وضع الأمريكيون الذين هبطوا على القمر مثل هذه المرآة على القمر بشكل خاص لضمان انعكاس ضوء الليزر بشكل جيد.
هبوط الإنسان على سطح القمر
مع تطوير GPS و IMU (تقنية الملاحة بالقصور الذاتي) ، أصبح من الممكن تحديد المواقع بدقة في الوقت الحقيقي وتحديد الموقف. لقد وجد العديد من المصنّعين أن هذا الرجل مناسب جدًا للمسح الجاف ورسم الخرائط ، لذلك في السنوات الأخيرة ، تم دفع Lidar إليك. عندما يرى شخص ما ليدار ، سيظهر شك في أذهانهم:
ما الفرق بين الليدار والرادار؟
هل ليدار رادار؟
الجواب هو!
إذا كنت لا تصدقنا ، فانظر إلى الصورة أدناه:
الفرق بين الليدار والرادار
الفرق بينهما بسيط ومفهوم مثل الاسم. ليدار هو رادار ينبعث منه ضوء الليزر. المبدأ مشابه بشكل أساسي ، باستثناء أن الليدار يبعث شعاعًا مستقيمًا ، بينما يُصدر الرادار حزمة موجات كهرومغناطيسية مخروطية الشكل.
وفقًا للغرض ، يمكننا تقسيم مستشعرات الليزر إلى فئتين ، وهما مستوى تجنب العقبات ومستوى المسح ورسم الخرائط عالي الدقة. من خلال المقارنة ، يمكننا أن نجد أن بعض المعلمات الرئيسية ، مثل الدقة الزاوية ، ومجال الرؤية ، ومسافة القياس ، ومعدل القياس ، ودقة القياس ، وتقنية الصدى المتعددة ، وتكنولوجيا الصدى متعدد الدورات ، وما إلى ذلك ، هذان النوعان من أجهزة استشعار الليزر هما تمامًا مختلف. بعد ذلك ، سوف نركز على المسح ورسم الخرائط ليدار.
المسح ورسم الخرائط ليدار هو نظام يدمج مستشعرات الليزر و GNSS و IMU والكاميرات. من خلال معايرة المعلمة لكل مستشعر ، يمكن حساب انحراف الموضع بين المستشعرات وزاوية الدوران المستخدمة للتحويل بين أنظمة الإحداثيات المختلفة بدقة. بهذه الطريقة ، يتم تحويل الإحداثيات النسبية لبيانات سحابة النقطة المكتسبة إلى إحداثيات جيوديسية. باختصار ، يمكنك إجراء مسح ضوئي أثناء المشي ، وستكون النقاط التي تمسحها ضوئيًا كلها إحداثيات جيوديسية! إنه&# 39 ؛ ق رائع جدا!
تكوين نظام قياس ليدار
تكوين نظام قياس ليدار
عند استخدام الليدار للمسح ورسم الخرائط ، يمكننا بشكل عام استخدام المنصات المتنقلة مثل السيارات والمركبات الجوية بدون طيار والطائرات المأهولة كشركات نقل. يمكن الحصول على بيانات الليزر الخام وبيانات GNSS وبيانات IMU في الحركة من خلال المعالجة اللاحقة في وضع ما بعد المعالجة. تعتمد بيانات نقاط البيع الدقيقة على مستوى السنتيمتر على بيانات نقاط البيع وبيانات الليزر الخام لتوليد نتائج سحابة نقطة الليزر التي نراها غالبًا.
إذن ما هي الاختلافات بين المنصات المختلفة وكيف تختار؟
تابع الكفاءة وقم بتثبيتها مباشرة على طائرة هليكوبتر أو طائرة ذات أجنحة ثابتة!
كفاءة القياس ممتلئة بشكل مباشر ، ولكن نظرًا لأن طائرة الهليكوبتر أو الطائرات ذات الأجنحة الثابتة أعلى ، فإن الدقة أسوأ ، بشكل عام حوالي 10 سم ، يمكن اختيار هذه الطريقة للمسح الطبوغرافي لمساحة كبيرة.
منطقة المسح مناسبة للطيران ، والدقة مطلوبة ، لذا استخدم طائرة بدون طيار ذات أجنحة دوارة.
كفاءة استخدام الطائرات بدون طيار ذات الأجنحة الدوارة أقل قليلاً من كفاءة الطائرات بدون طيار ثابتة الجناحين ، لكنها أكثر سهولة من حيث التحكم الدقيق ، والتي يمكن أن تصل إلى دقة تصل إلى 5 سم. ليدار المحمول هو مزيج من الدواء الشافي ، والذي يمكنه إظهار مهاراته بغض النظر عن التضاريس.
بالنسبة للمناطق الحضرية أو بيئات الشوارع المحددة ، حدد وضع الليدار على متن الطائرة.
يمكنه مسح البيانات فقط في نطاق 200 متر على جانبي الطريق ، ومنطقة المسح محدودة. يمكن استخدام وضع التشغيل هذا في مشاريع إعادة بناء وتوسيع الطرق العامة أو مشاريع الخرائط الطبوغرافية الشريطية ، وتكون الدقة في حدود 100 متر 5 سم.
حقيبة الظهر كوسيلة تكميلية لملء الفراغ الأخير
نظرًا لأننا ليدار متعدد المنصات ، يمكننا حتى إجراء القياسات على ظهرنا. إن وجود وضع حقيبة الظهر يكمل أوجه القصور في طرق التشغيل العديدة المذكورة أعلاه. يتم استخدامه لقياس بعض الأماكن التي لا تستطيع السيارات والطائرات الدخول إليها ، مثل قياس الفضاء تحت الأرض ، وقياس الألغام ، وحساب الحجم المربع وما إلى ذلك. نظرًا لوجود قدر معين من الارتعاش الاصطناعي عند المشي مع الجهاز على ظهورهم ، فإنه يكون بشكل عام حوالي 10 سم بعد المعالجة.
في السنوات الأخيرة ، دخل رجل يدعى Lidar في مجالات مختلفة للمسح ورسم الخرائط. يشعر الكثير من الناس بعدم الإلمام به. في الحقيقة ، إنه رجل عجوز. المسافة بين الأرض والقمر كما نعرفها تتحقق من خلال تقنية تحديد المدى بالليزر. . مبدأ المدى بالليزر بسيط للغاية ، أي بقياس الوقت من وقت انبعاث الليزر إلى الوقت الذي يصل فيه الضوء المنعكس من القمر إلى الأرض ، وضربه في سرعة الضوء والقسمة على 2 ، المسافة بين الأرض والقمر. من أجل ضمان انعكاس ضوء الليزر بشكل جيد ، وضع الأمريكيون الذين هبطوا على القمر مثل هذه المرآة على القمر بشكل خاص لضمان انعكاس ضوء الليزر بشكل جيد.
مع تطوير GPS و IMU (تقنية الملاحة بالقصور الذاتي) ، أصبح من الممكن تحديد المواقع بدقة في الوقت الحقيقي وتحديد الموقف. لقد وجد العديد من المصنّعين أن هذا الرجل مناسب جدًا للمسح الجاف ورسم الخرائط ، لذلك في السنوات الأخيرة ، تم دفع Lidar إليك. عندما يرى شخص ما ليدار ، سيظهر شك في أذهانهم:
ما الفرق بين الليدار والرادار؟
هل ليدار رادار؟
الفرق بين الليدار والرادار
الفرق بينهما بسيط وسهل الفهم مثل الاسم. Lidar هو رادار يصدر الليزر ، مثل سلسلة TOF-05D من CYNDAR. المبدأ مشابه بشكل أساسي ، باستثناء أن الليدار يبعث شعاعًا مستقيمًا ، بينما يُصدر الرادار حزمة موجات كهرومغناطيسية مخروطية الشكل.
وفقًا للغرض ، يمكننا تقسيم مستشعرات الليزر إلى فئتين ، وهما مستوى تجنب العقبات ومستوى المسح ورسم الخرائط عالي الدقة. من خلال المقارنة ، يمكننا أن نجد أن بعض المعلمات الرئيسية ، مثل الدقة الزاوية ، ومجال الرؤية ، ومسافة القياس ، ومعدل القياس ، ودقة القياس ، وتقنية الصدى المتعددة ، وتكنولوجيا الصدى متعدد الدورات ، وما إلى ذلك ، هذان النوعان من أجهزة استشعار الليزر هما تمامًا مختلف. بعد ذلك ، سوف نركز على المسح ورسم الخرائط ليدار.
المسح ورسم الخرائط ليدار هو نظام يدمج مستشعرات الليزر و GNSS و IMU والكاميرات. من خلال معايرة المعلمة لكل مستشعر ، يمكن حساب انحراف الموضع بين المستشعرات وزاوية الدوران المستخدمة للتحويل بين أنظمة الإحداثيات المختلفة بدقة. بهذه الطريقة ، يتم تحويل الإحداثيات النسبية لبيانات سحابة النقطة المكتسبة إلى إحداثيات جيوديسية. باختصار ، يمكنك إجراء مسح ضوئي أثناء المشي ، وستكون النقاط التي تمسحها ضوئيًا كلها إحداثيات جيوديسية! إنه&# 39 ؛ ق رائع جدا!
عند استخدام الليدار للمسح ورسم الخرائط ، يمكننا بشكل عام استخدام المنصات المتنقلة مثل السيارات والمركبات الجوية بدون طيار والطائرات المأهولة كشركات نقل. يمكن الحصول على بيانات الليزر الخام وبيانات GNSS وبيانات IMU في الحركة من خلال المعالجة اللاحقة في وضع ما بعد المعالجة. تعتمد بيانات نقاط البيع الدقيقة على مستوى السنتيمتر على بيانات نقاط البيع وبيانات الليزر الخام لتوليد نتائج سحابة نقطة الليزر التي نراها غالبًا.
إذن ما هي الاختلافات بين المنصات المختلفة وكيف تختار؟
تابع الكفاءة وقم بتثبيتها مباشرة على طائرة هليكوبتر أو طائرة ذات أجنحة ثابتة!
كفاءة القياس ممتلئة بشكل مباشر ، ولكن نظرًا لأن طائرة الهليكوبتر أو الطائرات ذات الأجنحة الثابتة أعلى ، فإن الدقة أسوأ ، بشكل عام حوالي 10 سم ، يمكن اختيار هذه الطريقة للمسح الطبوغرافي لمساحة كبيرة.
منطقة المسح مناسبة للطيران ، والدقة مطلوبة ، لذا استخدم طائرة بدون طيار ذات أجنحة دوارة.
كفاءة استخدام الطائرات بدون طيار ذات الأجنحة الدوارة أقل قليلاً من كفاءة الطائرات بدون طيار ثابتة الجناحين ، لكنها أكثر سهولة من حيث التحكم الدقيق ، والتي يمكن أن تصل إلى دقة تصل إلى 5 سم. ليدار المحمول هو مزيج من الدواء الشافي ، والذي يمكنه إظهار مهاراته بغض النظر عن التضاريس.
رادار الطائرات بدون طيار المحمولة جوا Lidar
وضع تشغيل الطائرة بدون طيار الدوار
بالنسبة للمناطق الحضرية أو بيئات الشوارع المحددة ، حدد وضع الليدار على متن الطائرة.
يمكنه مسح البيانات فقط في نطاق 200 متر على جانبي الطريق ، ومنطقة المسح محدودة. يمكن استخدام وضع التشغيل هذا في مشاريع إعادة بناء وتوسيع الطرق العامة أو مشاريع الخرائط الطبوغرافية الشريطية ، وتكون الدقة في حدود 100 متر 5 سم.
حقيبة الظهر كوسيلة تكميلية لملء الفراغ الأخير
نظرًا لأننا ليدار متعدد المنصات ، يمكننا حتى إجراء القياسات على ظهرنا. إن وجود وضع حقيبة الظهر يكمل أوجه القصور في طرق التشغيل العديدة المذكورة أعلاه. يتم استخدامه لقياس بعض الأماكن التي لا تستطيع السيارات والطائرات الدخول إليها ، مثل قياس الفضاء تحت الأرض ، وقياس الألغام ، وحساب الحجم المربع وما إلى ذلك. نظرًا لوجود قدر معين من الارتعاش الاصطناعي عند المشي مع الجهاز على ظهورهم ، فإنه يكون بشكل عام حوالي 10 سم بعد المعالجة.
مع وجود العديد من معلمات الليدار ، ما هي المؤشرات التي يجب علي الانتباه إليها؟
1. الدقة الزاوية ، وهي دقة قياس الزاوية
الدقة الزاوية هي قدرة الماسح الضوئي على تمييز الهدف. كلما كانت الدقة الزاوية أصغر ، كلما كان يمكن تمييز الهدف أصغر ، وكلما كانت بيانات سحابة النقطة المقاسة أكثر دقة. بشكل عام ، دقة قياس الزاوية لأجهزة استشعار الليزر لتفادي العوائق هي فقط حوالي 0.1 درجة ، في حين أن الدقة الزاويّة لمجسات المسح بالليزر ورسم الخرائط هي 0.001 درجة أو أقل.
2. قياس المسافة
ترتبط مسافة القياس بتردد انبعاث الليزر وانعكاس الأجسام الأرضية الفعلية. المسافة القصوى للقياس مرتبطة بالانعكاسية. بشكل عام ، يشير إلى مسافة المسح القصوى في حالة ρ ≧ 60٪ (جزئيًا حتى ρ ≧ 90٪). تردد انبعاث الليزر متناسب عكسيًا. كلما زاد تردد البث ، قلّت مسافة القياس. الأجسام المختلفة (الجبال ، والنباتات ، والمباني الأسمنتية ، والأنابيب المعدنية ، ومعادن التربة ، والفحم ، وما إلى ذلك) لها انعكاسية مختلفة ، ومعظم المباني لها انعكاسية. حوالي 50٪ ، رصيف الأسفلت والفحم حوالي 20٪ ، لذلك في التطبيقات العملية ، علينا أن نخصم المدى الأقصى للمعدات.
3. قياس السرعة
ينعكس بشكل عام من خلال الحد الأقصى لتردد انبعاث نبضة الليزر. على سبيل المثال ، يبلغ الحد الأقصى لتردد انبعاث الليزر لـ RIEGL&# 39 ؛ s VUX-1UAV 550.000 نقطة / ثانية ، بينما يبلغ Mini VUX-1UAV 100000 نقطة / ثانية.
4. دقة القياس
يشير إلى القيمة الحقيقية التي تم الحصول عليها بعد قياس مبلغ معين. إنها درجة الاتساق مع الحقيقة. يسمى التكرار أيضًا قابلية التكرار أو التكرار ، وهي كمية تستخدم للتعبير عن إمكانية الحصول على نفس النتيجة من قياسات متعددة. بشكل عام ، تبلغ دقة قياس أجهزة الاستشعار بالليزر لمستوى المسح ورسم الخرائط حوالي 1 سم.
5. مجال الرؤية
مجال الرؤية=زاوية المسح لشعاع الليزر ، والتي تشير إلى أقصى مدى للزاوية يمكن لشعاع الليزر الوصول إليه من خلال جهاز المسح ، ومجال الرؤية الفعال يرتبط عمومًا بالارتفاع ومسافة القياس الفعالة أثناء التشغيل الفعلي . على الرغم من أن مجال الرؤية الأفقي للعديد من مستشعرات الليزر يبلغ 360 درجة ، فإننا عمومًا نستخدم فقط 90 درجة -120 درجة في التطبيقات الفعلية.
قيلت الفوائد كثيراً ، فما هي عيوب الليدار؟
1. تتأثر بالطقس والبيئة.
بغض النظر عن وضع عمل الليدار ، نظرًا لمحدودية الخصائص الفيزيائية لليزر ، يتأثر مستشعر الليزر بشكل كبير بالعوامل البيئية ، وهو غير مستقر وموثوق في الهواء الطلق وفي بيئة الدخان والغبار والمطر والثلج والرمل والضوء القوي. للعمل.
2. باهظة الثمن
سعر المنتجات الصناعية معقول ، وتكاليف البحث والتطوير مرتفعة ، ولا يمكن تخفيف ذلك إلا من خلال الإنتاج الضخم. في هذه المرحلة ، الطلب على الليدار ليس كبيرًا جدًا ، مما يجعل من الصعب تقليل التكلفة. الآخر هو التكلفة الحدية. ليدار آلة عالية الدقة. رأس الليزر الذي يمكن استخدامه للمسح ورسم الخرائط أغلى بكثير من مستوى تجنب العوائق. إنتاج المنتج ليس بالأمر السهل ، وتكلفة الإنتاج نفسها مرتفعة للغاية.
على الرغم من أن الليدار الحالي ليس مثاليًا ، نظرًا لقدرته على نقل الغطاء النباتي ، إلا أنه يمكنه قياس سطح الأرض بشكل مباشر وحل مشكلة قياس الغابات الكثيفة جيدًا ، لذلك يفضله العديد من العملاء. في المستقبل ، مع تقدم التكنولوجيا وزيادة الإنتاج الضخم ، يمكن تقليل مشكلة التكلفة الزائدة بشكل فعال. على الرغم من أن Lidar ليس مثاليًا في الوقت الحالي ، إلا أنه يمكن توقعه في المستقبل!
مع وجود العديد من معلمات الليدار ، ما هي المؤشرات التي يجب علي الانتباه إليها؟
1. الدقة الزاوية ، وهي دقة قياس الزاوية
الدقة الزاوية هي قدرة الماسح الضوئي على تمييز الهدف. كلما كانت الدقة الزاوية أصغر ، كلما كان يمكن تمييز الهدف أصغر ، وكلما كانت بيانات سحابة النقطة المقاسة أكثر دقة. بشكل عام ، دقة قياس الزاوية لأجهزة استشعار الليزر لتفادي العوائق هي فقط حوالي 0.1 درجة ، في حين أن الدقة الزاويّة لمجسات المسح بالليزر ورسم الخرائط هي 0.001 درجة أو أقل.
2. قياس المسافة
ترتبط مسافة القياس بتردد انبعاث الليزر وانعكاس الأجسام الأرضية الفعلية. المسافة القصوى للقياس مرتبطة بالانعكاسية. بشكل عام ، يشير إلى مسافة المسح القصوى في حالة ρ ≧ 60٪ (جزئيًا حتى ρ ≧ 90٪). تردد انبعاث الليزر متناسب عكسيًا. كلما زاد تردد البث ، قلّت مسافة القياس. الأجسام المختلفة (الجبال ، والنباتات ، والمباني الأسمنتية ، والأنابيب المعدنية ، ومعادن التربة ، والفحم ، وما إلى ذلك) لها انعكاسية مختلفة ، ومعظم المباني لها انعكاسية. حوالي 50٪ ، رصيف الأسفلت والفحم حوالي 20٪ ، لذلك في التطبيقات العملية ، علينا أن نخصم المدى الأقصى للمعدات.
3. قياس السرعة
ينعكس بشكل عام من خلال الحد الأقصى لتردد انبعاث نبضة الليزر. على سبيل المثال ، يبلغ الحد الأقصى لتردد انبعاث الليزر لـ RIEGL&# 39 ؛ s VUX-1UAV 550.000 نقطة / ثانية ، بينما يبلغ Mini VUX-1UAV 100000 نقطة / ثانية.
4. دقة القياس
يشير إلى القيمة الحقيقية التي تم الحصول عليها بعد قياس مبلغ معين. إنها درجة الاتساق مع الحقيقة. يسمى التكرار أيضًا قابلية التكرار أو التكرار ، وهي كمية تستخدم للتعبير عن إمكانية الحصول على نفس النتيجة من قياسات متعددة. بشكل عام ، تبلغ دقة قياس أجهزة الاستشعار بالليزر لمستوى المسح ورسم الخرائط حوالي 1 سم.
5. مجال الرؤية
مجال الرؤية=زاوية المسح لشعاع الليزر ، والتي تشير إلى أقصى مدى للزاوية يمكن لشعاع الليزر الوصول إليه من خلال جهاز المسح ، ومجال الرؤية الفعال يرتبط عمومًا بالارتفاع ومسافة القياس الفعالة أثناء التشغيل الفعلي . على الرغم من أن مجال الرؤية الأفقي للعديد من مستشعرات الليزر يبلغ 360 درجة ، فإننا عمومًا نستخدم فقط 90 درجة -120 درجة في التطبيقات الفعلية.
قيلت الفوائد كثيراً ، فما هي عيوب الليدار؟
1. تتأثر بالطقس والبيئة.
بغض النظر عن وضع عمل الليدار ، نظرًا لمحدودية الخصائص الفيزيائية لليزر ، يتأثر مستشعر الليزر بشكل كبير بالعوامل البيئية ، وهو غير مستقر وموثوق في الهواء الطلق وفي بيئة الدخان والغبار والمطر والثلج والرمل والضوء القوي. للعمل.
2. باهظة الثمن
سعر المنتجات الصناعية معقول ، وتكاليف البحث والتطوير مرتفعة ، ولا يمكن تخفيف ذلك إلا من خلال الإنتاج الضخم. في هذه المرحلة ، الطلب على الليدار ليس كبيرًا جدًا ، مما يجعل من الصعب تقليل التكلفة. الآخر هو التكلفة الحدية. ليدار آلة عالية الدقة. رأس الليزر الذي يمكن استخدامه للمسح ورسم الخرائط أغلى بكثير من مستوى تجنب العوائق. إنتاج المنتج ليس بالأمر السهل ، وتكلفة الإنتاج نفسها مرتفعة للغاية.
على الرغم من أن الليدار الحالي ليس مثاليًا ، نظرًا لقدرته على نقل الغطاء النباتي ، إلا أنه يمكنه قياس سطح الأرض بشكل مباشر وحل مشكلة قياس الغابات الكثيفة جيدًا ، لذلك يفضله العديد من العملاء. في المستقبل ، مع تقدم التكنولوجيا وزيادة الإنتاج الضخم ، يمكن تقليل مشكلة التكلفة الزائدة بشكل فعال. على الرغم من أن Lidar ليس مثاليًا في الوقت الحالي ، إلا أنه يمكن توقعه في المستقبل!
