Ракетно-оптический детектор дронов: принципы работы и восемь областей применения
Ракетно-оптический детектор дронов (лидар) быстро излучает лазерные импульсы в определенных направлениях и точно измеряет время их возврата, чтобы получить информацию о расстоянии и азимуте до целевых поверхностей, тем самым создавая высокоточные трехмерные пространственные данные. Установив лидар на платформе беспилотного летательного аппарата (БПЛА), можно эффективно выполнить масштабную трехмерную съемку поверхности, сочетая высокую точность и мобильность.
1. Обзор технологии лидара
Лидар (Light Detection and Ranging, обнаружение и определение дальности с помощью света) представляет собой активную дистанционную съемочную технологию, которая использует ультрафиолетовые и ближне-инфракрасные лазерные лучи для формирования изображений. Он может выполнять съемочные задачи без зависимости от внешних источников света. Например, при работе в ночное время или при низкой освещенности дроны, оснащенные лидарами, все еще могут эффективно проводить наземные обследования, что делает их подходящими для таких применений, как мониторинг свалок и оценка последствий стихийных бедствий.
В составе комплексного решения на основе БПЛА лидар может передавать в реальном времени высокоточные трехмерные данные, которые имеют юридическую доказательную силу. Такие данные широко используются в городском управлении, экологическом очищении и расследовании аварийных ситуаций, что позволяет соответствующим службам значительно сократить операционные затраты и повысить эффективность реагирования, при этом потенциальная экономическая выгода может достигать миллионов долларов.
2. Восемь основных сценариев применения дронового лидара
1. Создание трехмерной модели места аварии и юридическое следствие
Дроновый лидар может быстро создать высокоточную трехмерную модель места аварии. Полученные данные имеют юридическую силу, что значительно повышает эффективность расследования и достоверность доказательств.
2. Геодезические работы в лесном хозяйстве и сельском хозяйстве
Традиционные лесные обследования часто являются неэффективными и дают неточные результаты. Дроновый лидар может точно зафиксировать высоту деревьев, степень покрытия растительностью, плотность леса и даже местоположение и высоту отдельных деревьев, полностью устраняя ошибки и неэффективность традиционных методов. Кроме того, его способность к активному излучению позволяет работать без естественного света.
3. Планирование ирригации и ландшафтного дизайна в сельском хозяйстве
На крупных сельскохозяйственных угодиях трехмерные топографические данные являются основой для планирования систем орошения. Например, для рисовых полей требуются точные данные об отметках, чтобы построить дамбы и каналы. Дроновый лидар может выполнить крупномасштабную съемку рельефа за один рейс, значительно повысив точность сельскохозяйственных операций и эффективность использования водных ресурсов.
4. Создание трехмерной модели рельефа
По сравнению с традиционными методами съемки лидар имеет значительные преимущества в стоимости и эффективности. Система создает подробные трехмерные модели рельефа, получая отражения лазера от различных объектов на поверхности (например, растительности, зданий), которые могут быть непосредственно использованы для инженерного планирования и наземных работ.
5. Осмотр электропередающих линий
На основе точечных данных лидара можно извлечь информацию о расстоянии между проводами электропередающих линий, их прогибе и окружающей среде (например, растительности, сооружениях), что позволяет провести комплексный структурный анализ и выявить риски в электропередающих коридорах.
6. Геодезические работы на суше и в воде
Традиционные геодезические работы на суше и в воде часто зависят от воздушной техники, что является дорогостоящим и трудоемким процессом. Топографический лидар использует ближне-инфракрасный свет для съемки суши, а гидрографический лидар - зеленый лазерный свет, чтобы проникнуть в водную толщу и точно измерить рельеф речного дна и морского дна.
7. Археологические раскопки и создание карт археологических объектов
Ранее съемка крупных археологических объектов могла занять годы. С помощью воздушного лидара можно создать высокоразрешающую трехмерную модель целого древнего города за несколько минут, что значительно ускоряет цифровизацию археологических записей и научных исследований.
8. Геодезические работы на шахтах и создание цифровой шахты
Среды шахт являются сложными, а традиционные методы съемки неэффективными и дорогостоящими. С развитием концепции “цифровой шахты” растет спрос на высокоточные трехмерные данные. Благодаря высокому разрешению и бесконтактному способу измерения лидар стал идеальным инструментом для получения трехмерных данных о поверхности шахты и опасных зонах, поддерживая цифровую работу шахты и безопасность на производстве.
3. Заключение
Благодаря глубокой интеграции технологий дронов и лидаров различные отрасли промышленности смогли более эффективно, точно и с низкими затратами собирать и анализировать данные, непрерывно стимулируя инновационные применения геодезии и дистанционного зондирования в современных инженерных проектах и научных исследованиях.
Рекомендуемая литература
Национальное управление океаническими и атмосферными исследованиями США - Что такое лидар?
Национальное управление океаническими и атмосферными исследованиями США (NOAA) дает авторитетное объяснение принципов работы и применений технологии лидара, охватывая различные практические сценарии, такие как съемка и изучение океана.Геологическое обследование США - Базовые спецификации для лидара
Геологическое обследование США (USGS) предоставляет подробные стандарты и рекомендации по сбору и обработке данных лидара, которые подходят для углубленного изучения отраслевых норм и применения данных.Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США - Дистанционное зондирование с помощью лидара и его применения
Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA) демонстрирует важную роль лидара в изучении Земли, мониторинге полярных областей и исследованиях глобальной среды с помощью практических проектов, таких как миссия IceBridge.