Lidar

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Lidar znajdujący się w ośrodku Starfire Optical Range
Ten artykuł dotyczy instrumentu meteorologicznego. Zobacz też: Lidar (program telewizyjny).

Lidar (od angielskiego akronimu LIDAR, utworzonego od wyrażenia: Light Detection and Ranging) – urządzenie działające na podobnej zasadzie jak radar, ale wykorzystujące światło zamiast mikrofal. Urządzenie charakteryzuje się dużą rozdzielczością[1].

Ogólna zasada działania[edytuj | edytuj kod]

Lidar jest połączeniem lasera z teleskopem. Laser wysyła poprzez specjalny układ optyczny bardzo krótkie i dokładnie odmierzone, ale silne impulsy światła o konkretnej długości fali i w określonym kierunku. Światło to ulega po drodze rozproszeniu, które jest obserwowane za pomocą teleskopu, znajdującego się w tym samym urządzeniu, a następnie rejestrowane za pomocą czułego detektorafotodiody lub fotopowielacza, a także kamer CCD i CMOS, który bada natężenie zaobserwowanego rozproszonego światła. Otrzymane dane są następnie analizowane komputerowo.

W lidarze stosowane są m.in.: impulsowy laser ekscimerowy, laser azotowy, laser barwnikowy oraz YAG:Nd[1].

Fotogrametria wykorzystuje lidar do skanowania terenu z samolotu lub satelity. W trakcie przelotu rejestruje się prostokątny pas terenu w płaszczyźnie poprzecznej do kierunku lotu. Wyznaczanie powierzchni terenu wykonuje się z samolotu o znanej pozycji, wyznaczonej przez GPS i INS (Inertial Navigation System). Stosuje się dwa rodzaje systemów laserowych:

  • Dużo częściej wykorzystywany laser impulsowy, w którym do obliczenia odległości, mierzony jest czas pomiędzy wysłaniem a odbiorem impulsu laserowego. Kolejny impuls jest wysyłany po odbiorze poprzedniego.
  • Laser CW (continuous wave) o ciągłej emisji światła, w których mierzone są różnice faz pomiędzy impulsem wysłanym i odbieranym.

Cechy lidaru[edytuj | edytuj kod]

Wśród zalet lidaru dla tworzenia numerycznego modelu terenu można wyróżnić:

  • Niezależność od warunków oświetlenia,
  • Znaczną niezależność od pogody z wyjątkiem mgły i dużego zachmurzenia,
  • Wysoką dokładność 0,15–0,25 m,
  • Krótki czas opracowania danych i niewysoki koszt.

Wśród wad natomiast:

Pochłanianie i rozpraszanie fal lidaru przez aerozole atmosferyczne jest z kolei zaletą z punktu widzenia meteorologii.

Zastosowania[edytuj | edytuj kod]

W meteorologii lidar służy do badania składników i rozkładu przestrzennego chmur, wyznaczania przejrzystości, wilgotności i gęstości powietrza, badania koncentracji zanieczyszczeń w atmosferze i detekcji bądź teledetekcji ich składu, wykrywania obszarów o odmiennej temperaturze, pomiaru ruchów powietrza na dużych odległościach oraz obserwacji aerozoli[1].

Skaning laserowy jest także jedną z najnowocześniejszych technik pozyskiwania danych dla numerycznego modelu terenu. Wśród jego zastosowań można wymienić:

  • Projektowanie przebiegu tras drogowych, kolejowych, rurociągów,
  • Rejestracja linii wysokiego napięcia i wykrywanie kolizji z koronami drzew,
  • Generowanie numerycznego modelu pokrycia terenu dla terenów leśnych (planowanie dróg, systemów odwadniających),
  • Mapy powodziowe,
  • Generowanie numerycznego modelu pokrycia terenu dla terenów zabudowanych, generowanie modeli 3D dla miast (planowanie położenia anten, rozprzestrzenianie się hałasu i zanieczyszczeń),
  • Rejestracja i ocena zniszczeń po katastrofach: huragany, trzęsienia ziemi, powodzie,
  • Pomiar powierzchni zaśnieżonych i pokrytych lodem, monitorowanie lodowców,
  • Pomiar terenów podmokłych,
  • Pomiar mas ziemnych (hałdy, wysypiska śmieci),
  • Pozyskiwanie parametrów roślinności: wysokość drzew, średnica koron, gęstość zalesienia, określenie biomasy, granic lasów,
  • Pomiary hydrograficzne do głębokości 70 m.
  • Wykrywanie pozostałości obiektów archeologicznych.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy

  1. a b c Adam Dubik: 1000 słów o laserach i promieniowaniu laserowym. Warszawa: Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, 1989, s. 154-155. ISBN 83-11-07495-X.