התפתחותה של ®Caric LIDAR for Field Surveys

סקרי שדה נדרשים באופן מסורתי צוותים נושאים מסילות כבדות, תחנות הכוללות, או סורקי לייזר מתאריך הדורשים התקנה זהירה ורמתיות.הגעתם של מכשירים ניידים LIDAR (Light Detection and Ranging) העלתה את הפרדיגמה, המאפשרת למפעיל יחיד לאסוף מיליוני מדידות לשנייה תוך כדי הליכה דרך אתר, לאימוץ את היחידה לרחפנים, או להרכבת על פני מכונית מתקדמת לאחרונה, במגוון רחב יותר, עיצוב יעיל של כלי מרפאה, ומעבדה, לארכיאולוגיה יעילה, החל מתחום מדעי ליבה של כלי רכב מודרני, ולפיתוח יעיל, החל ממעבדה, החל ממעבדה, החל מתחום מדעי יעיל, החל ממעבדה, החל ממעבדה, החל ממעבדה, החל ממעבדה מתקדמת, החל ממעבדה מתקדמת, החל ממעבדה, החל ממעבדה, החל ממעבדה, החל ממעבדה, החל ממעבדה יעילה, החל ממעבדה, החל ממעבדת כלי רכב מודרני, החל ממעבדה מהירה, החל ממעבדה, החל ממעבדת כלי רכב מודרני, החל ממעבדה, החל ממעבדה, החל ממעבדה, החל ממעבדת כלי רכב מודרני, החל ממעבדה, החל ממעבדה

המונחים: ⁇ LIDAR Performance

הקפיצה מסורקים ארציים נייחים להחזקת ידיים או יחידות מודרך תרמיל נובעת משלושה פריצות דרך בין-מחלפות: גודל מופחת ומשקל, כוח עיבוד על הסיפון, וארכיטקטורות חיישן מעודן.כל אזור ממשיך להתפתח, דוחף את הגבולות של מה שניתן להשיג בחבילה מבוססת שדה.

מיניטורל ועיצוב מכני קל משקל

מערכות LIDAR מוקדמות מילאו מזוודה ומקורות כוח חיצוניים הדרושים.יחידות ניידות של ימינו, כגון GeoSLAM ZEB Horizon או Leica BLK2GO, שוקלות מתחת לשני ק"ג והתאמה לתרמיל קטן.המינול זה מופעל על ידי רכיבי לייזר של מדינת מוצק, מיקרו-אלקטרוניקה-אלקטרוניקה-אלקטרוניקה (MEMS) מראות, ומנגנוני סריקה קומפקטיים מוחלפים למחצה כמו כיסוי של מצעים פחות ממושכים של מצעים לכיסויים של סורקים.

למרות הגודל הקטן שלהם, מכשירים אלה שומרים או עולים על הטווח והדיוק של מערכות ישנות יותר.יחידות LIDAR ניידות מודרניות לעתים קרובות להשיג דיוק החל של 1-3 ס"מ במרחק של עד 100 מטרים, מספיק עבור רוב תיעוד הבניין, מיפוי טופוגרפיים וניתוח צמחייה.ההפחתה בגורם בצורת גם משפרת את ארגונומיה: המפעילים יכולים ללבוש את הסורק על רתמה או להמשיך על מוטה, המאפשרת אחד ללא ניתוח מיוחד.

עיבוד נתונים בזמן אמת

מכשירים ניידים LIDAR נדרשו היסטורית לאחר עיבוד כדי לרשום סריקות בודדות לתוך ענן נקודה קוהרנטי.צעד זה יכול לקחת שעות או ימים, עיכוב משלוח הפרויקט. הדור האחרון מטביע את מערך השערים הניתן להגדרה (FPGAs) או מעבדים חזקים ARM אשר מפעילים פערים במקביל ומיפוי (SLAM) בזמן אמת.

עיבוד בזמן אמת גם מאפשר אסטרטגיות סריקה הסתגלותיות.לדוגמה, אם מסנן SLAM מזהה סחף באזורים חסרי תכונה כגון מסדרונות ארוכים או שדות פתוחים, המערכת יכולה להגדיל את תדירות הסריקה או להפנות את המשתמש לחזור לאזור ממפות קודם לכן. משוב חד פעמי זה מקטין את הסיכון של נתונים קריטיים חסרים ומצמצם את מהירות העיבוד על לוח הזמנים השתפרה לנקודה שבה עננים בעלי רמה גבוהה יכול להיות מוקרן באופן ישיר, כגון מיפוי מוקדם של זמן קצר, כגון יישומים רגישים מראש, או ירידה ישירה, כגון יישומים לאחר קבלת זמן קצר.

התקדמות ב- לייזר ו- Detector Technology

הלב של כל מערכת LIDAR הוא מקור לייזר שלה ו מקלט. מכשירים ניידים נהנו מן השינוי לעבר אורכי גל ארוכים יותר (למשל, 1550 nm) כי הם בטיחות העין ברמות כוח גבוהות יותר, המאפשר חדירה עמוקה יותר באמצעות צמחייה וערפל. לייזרים אלה הם לעתים קרובות מותקפים במאות אלפי מחזירים לשנייה, ומייצרים עננים נקודה צפופה אפילו במהירויות גבוהות יותר של גלאי גלנג'ר-דה (D) ואורך חיים איטי יותר (מצטבר) שבו הוא מעלים) הוא מגובה לייזרים יותר גבוה יותר, במיוחד מגובה של גלאי (מפסים).

יכולות מרובות-ספקטרום וגלימות מלאות מופיעות גם בגורמים ניידים.על ידי לכידת עוצמת החזרה באורכי גל מרובים (למשל, 1064 nm ו 1550 nm), סקרים יכולים להבדיל בין צמחייה, אדמה, מים וחומרים מעשה ידי אדם. להקליט גלימות מלאה משמר את הצורה של הדופק החוזר, ומאפשרת מיצוי מדויק יותר של הקרקע מתחת לתכונות צפופות וסיווגנטיות טובות יותר של כלי זיהוי גופני.

הרחבת יישומים בתעשיות

מכשירים ניידים LIDAR עברו מעבר למעבדת המחקר לשימוש שגרתי במערך רחב של מגזרים.מהירותם, קלות השימוש ויכולת ללכוד גיאומטריה מורכבת הופכת אותם לערך בכל מקום בו יש צורך בנתונים תלת-ממדיים מדויקים.

תכנון עירוני וניהול תשתיות

ערים מאמצות יותר ויותר את LIDAR עבור תיעוד מובנה של רחובות, גשרים, מנהרות ובניית פנים. סקרים ברמת רחוב שפעם נדרש סגירת נתיבים ואנשי צוות מרובים יכולים כעת להשלים על ידי אדם אחד הולך המדרכה עם סורק חסום.ענני הנקודה וכתוצאה מכך משמשים כמפות בסיס עבור תאומים דיגיטליים, המאפשרים מתכננים לדמות תנועה, לנתח תבניות, תוכניות או שירותים ללא revisiting אתר אינטרנט, שמירה על פני השטח, תמיכה פנימית וכיסוי של מקומות עבודה, תמיכה וירטואלית של מקומות עבודה.

הטבות בדיקת תשתיות מן היכולת להגיע למרחבים מוגבלים.סורקים ניידים יכולים להיות פרוסים במחורים, גופרות, ותפירה כדי למפות גיאומטריה פנימית, לזהות סדקים או עיוות, ולקבוע הצטברות של השמדה.הטבע הלא מגע של LIDAR מבטל את הצורך בנפיחות או במרום במקרים רבים, להפחית סיכונים בטיחותיים ועלויות.

פיקוח סביבתי ופורצים

ביערות, LIDAR נייד מספק מידע מבני מפורט על יערות. Handמוחזקים או חיישניים בעל תרמיל יכולים לנווט מתחת לתותחים צפופים שבו לווין או לידר אווירי לא חודרים. החוקרים משתמשים בנתונים אלה כדי להעריך גובה עץ, קוטר בגובה החזה (DBH), כיסוי קאנופי, וביומסה עם דיוק מתקרב כי של עבודת שדה מסורתית, אך בחלק מהזמן חזור על סקרים על פני אותן פיסות, כמו עלייה של התקפי אש או ירידה.

חוף ורוטבלנד ניטור הטבות דומות מאוסף LIDAR מהיר. סקרים יכולים ללכת טרנזיטים לאורך קווי החוף כדי לתעד שחיקה, השפעות סערה, או תחקור צמחיה.המידע תלת מימדי תומך במודלים עלייה ברמת הים ותכנון שיקום בתי גידול.ביישומים חקלאיים, LID נייד רכוב על רחפנים קטנים או נשא באמצעות מטעים מסייע להעריך גובה, נפח, ומתודולוגיה, תומך דיוק משיכה ותשואות.

מורשת תרבותית וארכיאולוגיה

Portable LIDAR הפך כלי סטנדרטי לתיעוד אתרים ארכיאולוגיים, הן לפני החפירה והן כתיעוד קבוע של מבנים שבריריים.היכולת ללכוד פרטים יפים ללא נגיעה פיזית משטחים עדינים הוא יתרון גדול על photogrammetry קונבנציונלי, הדורש תאורה טובה ומרקם. במערכות מערות, אתרי אמנות סלע, וצלילי קבורה, סורקי יד פועלים בחשיכה כמעט אל פנים, ויוצרים גיאוגרפיים נקודה מפוכחת שחושפת לתכונות בלתי נראות לעין.

דוגמאות כוללות את התיעוד של מערות צבועות פרהיסטורי בצרפת וספרד, שבו LIDAR נייד הקליט את קווי המתאר של קירות המערה ואת הקווים המצוירים עם דיוק תת-ממדי.הנתונים האלה מאפשרים לחוקרים ללמוד אוריינטציה, מערכות יחסים מרחביות, וטכניקות ללא כפוף לאתר לתנועה חוזרת של מבקרים.כפי שהטכנולוגיה הופכת להיות זולה יותר, מוזיאונים קטנים וחברות היסטוריות מקומיות להתחיל לאמץ LIDAR נייד עבור אוספים משלהם, ספרות וגילויים אינטראקטיביים.

תגובה ל-Rateural Assessment

לאחר רעידות אדמה, מפולות קרקעיות או התמוטטות בנייה, המשיבים הראשונים חייבים להעריך במהירות את היקף הנזק ולאתר ניצולים. Portable LIDAR מספק אמצעי מהיר למיפוי סביבות מסוכנות מרחוק בטוח. Firefighters וצוותי חיפוש עירוניים ו-rescue יכולים לסרוק בניין פגוע מאזורים בחוץ או מפורשים עם מזל"ט קטן הנושא קל משקל.

בימים שלאחר אסון, LIDAR נייד תומך בערכת הנזק על ידי השוואת עננים מוקדמים ופוסט-event נקודה. תחליפי ביטוח, מהנדסים וסוכנויות ממשלתיות להשתמש בהבדלים אלה כדי לכמת עיוות מבני, להעריך עלויות תיקון, ועדיפות משאבים.מהירות המערכות הניידות - לעתים קרובות לתפוס בניין בתוך דקות - ניתן לערוך סקרים גדולים כי יהיה לא מעשי עם שיטות מסורתיות.

פעולות Mining and Quarry

בכרייה, LIDAR נייד משמש חישובים מלאי נפח, ניטור יציבות מדרון, ומיפוי חלל תת קרקעי. סורקים ידני יכול להיכנס עצרות פעיל וסחף לאסוף נתונים שבהם גישה מסוכנת או מוגבלת על ידי אבק. העננים נקודה להאכיל לתוך תוכנת תכנון שלי כי מנבאת התקדמות חפירות, או החילוץ, וניתוח הלחץ.

בנייה ומודל מידע (BIM)

חברות בנייה משתמשות במערכות LIDAR ניידות כדי לעקוב אחר התקדמות הפרויקט, לאמת תנאים שנוצרו נגד מודלים עיצוב, לזהות התנגשויות בין אלמנטים מבניים ו- MEP (mechanical, חשמל, צנרת) את היכולת לסרוק קומה שלמה של בניין תחת בנייה בתוך שעה מספק תיעוד מקיף שניתן להשוות בין מערכות עבודה בשבוע לשבוע.

אתגרים טכניים ושיקולים תפעוליים

למרות היכולות המרשימות שלהם, מכשירים ניידים של LIDAR עומדים בפני מגבלות כי משתמשים חייבים להבין כדי להשיג תוצאות אמינות.אתגרים מרכזיים כוללים רישום נתונים בסביבה מאתגרת, ניהול של נתונים עצומים, שילוב עם כלים גאו-מרחביים אחרים, ולהבטיח איכות נתונים בתנאי שדה משתנים.

SLAM רובוסטטינס ורישום

אלגוריתמים של SLAM כי רישום בזמן אמת מניחים תכונות גיאומטריות מספיקות כדי לעקוב אחר התנועה.בסביבות חסרות תכונות נפרדות - כגון מסדרונות ארוכים, שדות פתוחים עם כיסוי שלג אחיד, או חדרים ריקים גדולים - האלגוריתם יכול לצבור סחף מעל מרחקים. כמה יצרנים לטפל בזה על ידי שילוב יחידות מדידה אינרטית (IMUs) ו, במקרים מסוימים, GNSS (מערכת ניווט לווייניאלית) עם זאת, סיוע, זמינות, לעתים קרובות, יכול לשקף מסלולים פיזיים או מסלולים קצרים.

כרך וקווי עיבוד

סקר אחד עם LIDAR ניידת גבוהה יכול לייצר מאות ג'יגה-בייט של נתונים בענן נקודה גולמית.העברת נתונים אלה ממכשירי שדה למחשבים שולחניים, עיבוד זה לענן נקודה מסווגת, ולאחסן אותו לשימוש לטווח ארוך דורש תשתית מחשוב חזקה.ענן פלטפורמות עיבוד מבוססות ענן מתעוררות המאפשרות למשתמשים להעלות ולקבל תוצאות מעובדות בתוך שעות, אבל פתרונות אלה להסתמך על חיבורים אינטרנט יציבים, אשר עשויים להישאר תחת מגבלות מחשבי מחשבי אבטחה שונים.

תנאים סביבתיים וכלכלה

מכשירים ניידים LIDAR רגישים לתנאי מדידה.גשם, ערפל, שלג ואבק מפזרים הדופק לייזר, צמצום טווח יעיל ורעש גדול יותר, חום קיצוני או קר יכול להשפיע על חיי סוללה ו calibration חיישן. בעוד כמה יחידות מדורגות לשימוש שדה (למשל, IP65 מפרטים), דורשות טיפול זהיר בסביבות רטובות או אבק.

שילוב עם פלטפורמות גאותפטיות אחרות

נתוני אלקטרוניקה LIDAR חיים לעתים רחוקות בבידוד; יש להתמזג עם Lidar אווירי, מודלים פוטוגרםמטריים, GIS שכבות, ו- BIM מסדי נתונים. Georeferencing סריקות ניידות למערכת תיאום גלובלית (למשל, UTM) בדרך כלל דורשות חיישנים משולבים של GNSS או שינוי ידני באמצעות נקודות בקרה אינפרא אדום סקר.

כיוונים עתידיים ומגמות מתפתחות

במבט קדימה, כמה התפתחויות מבטיחות להגדיל עוד יותר את התועלת והגישה של LIDAR נייד עבור סקרי שדה מהירים.

אינטליגנציה מלאכותית ומיצוי תכונות אוטומטי

מודלים של למידת מכונות מאומנים באופן אוטומטי לסווג עננים נקודתיים שנוצרו על ידי LIDAR נייד. Algorithms יכול עכשיו לזהות חזיתות בנייה, משטחי כביש, צמחייה, קווי חשמל, ועצים בודדים עם דיוק מעל 90% במספר מאגרי נתונים.מכשירים ניידים עתידיים עשויים לשלב את קצה AI המסוגל לבצע סיווג בזמן אמת, המאפשר למפעיל לראות לא רק תכונות גיאומטריה אלא מתוייגות על המסך הזה יעבוד עכשיו כמו שבבים של מיליוני משתמשים.

המדינה הסולידריות לידר ועלויות הפחתת

חיישנים לידרים של מדינת סולידריות, אשר מחליפים סריקה מכנית עם מערךים אופטיים או תאורה פלאש, הופכים להיות בעלי קיימא מבחינה מסחרית במגזרי הרכב ורובוטיקה. כמו החיישנים האלה מתבגרים, הם כנראה נודדים למכשירים סקרים ניידים, להביא הפחתה נוספת בגודל, צריכת חשמל, ועלות. A מוצק-state נייד LIDAR יכול בסופו של דבר לעלות כמה אלפי דולרים, מה שבתוך הגעה לחברות קטנות, ייעוץ מקומיות, ייעוץ מקומיות, וממשלות מקומיות, מעודדות ללא מטרות רווח, גם לשעות נוספות.

שילוב רב-תחומי ו Hyperspectral

שילוב של LIDAR עם מודולים רגישים אחרים ביחידה ניידת יחידה בודדת הוא תחום פעיל של מחקר. מערכות Prototype משלב מצלמה גלויה / צריח- infrared, תמונה תרמית, או אפילו חיישן היפר-ספקטרום לצד הסורק לייזר.היתוך כזה מאפשר מדידה בו זמנית של גיאומטריה, מרקם, טמפרטורה וחתימה מרכזית.

שיפור Autonomy ו-UGV / UAV שיתוף פעולה

אלקטרוניקה LIDAR ישמש יותר ויותר על כלי רכב קרקעיים אוטונומיים (UGVs) וכלי רכב אוויריים בלתי מאוישים (UAVs) עבור סקרים אוטומטיים לחלוטין.פלטפורמות אלה יכולות לעקוב אחר טרמפטוריות מתוכננות מראש, ללכוד נתונים ללא מפעיל אנושי באזורים מסוכנים כגון בניינים שלאחר-דיסקסטר או מכרות תת קרקעיות.

מסקנה

מכשירים ל-LIDAR התבגרו מטיפוסי נישה בציוד חיוני עבור סקרי שדה מהירים על פני ספקטרום רחב של תעשיות.חדשנות ב miniaturization, עיבוד SLAM בזמן אמת, וטכנולוגיית לייזר / סולקטור דחקו את הגודל, הפחיתו את העלות, ושיפור הדיוק של מערכות אלה כדי להשיג נתונים מאובטחים אחרים, עם זאת, תוך כדי אינטגרציה בטוחה של שימושים, תוך כדי פיתוח של אמצעי בנייה חדשים, ופתרון, כדי פיתוח יישומים עירוניים, כדי אינטגרטיביים, כמו גם אינטגרטיביים, כדי אינטגרטיביים חדשים של שיטות בנייה, כדי להבטיח אינטגרטיביים חדשים של מערכות אבטחה גמישים, כדי להבטיח אינטגרטיביים, כדי להבטיח מקיפים של מערכות ניהול יעיל של מערכות אלה.

(הופנה מהדף ההרחבה הלאומית של ה-Noric and Atmospheric Administration's (NOAA) ,(הופנה מהדף FLT:1lidar for Coastalמיפוי:2, the National Oceanic and Atmospheric Administration's Lidar Base SpecificationFLT:4 for דיוק, and a review of Lidar SLAM in LT5IRS) ו-SCRR6 LT4