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LIDAR在业界的应用

(2010-10-07 15:07:37)
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lidar

杂谈

LIDAR has many applications in the field of archaeology including aiding in the planning of field campaigns, mapping features beneath forest canopy and providing an overview of broad, continuous features that may be indistinguishable on the ground.激光雷达具有运动规划,在许多应用领域的考古现场协助,包括郁闭特征映射下的森林[3] ,并提供了广泛地概述,连续功能,可能是无法区分的。 LIDAR can also provide archaeologists with the ability to create high-resolution digital elevation models (DEMs) of archaeological sites that can reveal micro-topography that are otherwise hidden by vegetation.激光雷达还可以提供的能力,创造高清晰度数字高程模型的考古遗址,可以揭示微地形,不论是植被另有隐藏(DEM的)考古学家。 LiDAR-derived products can be easily integrated into Geographic Information System (GIS) for analysis and interpretation.激光雷达的派生产品可以很容易地集成到地理信息系统(GIS)进行分析和解释。 For example at Fort Beausejour Fort Cumberland National Historic Site, Canada, previously undiscovered archaeological features have been mapped that are related to the siege of the Fort in 1755.对于堡Beausejour范例 坎伯兰堡国家历史遗址,加拿大,以前一直未被发现的映射是关系到在1755年围攻堡考古特点。 Features that could not be distinguished on the ground or through aerial photography were identified by overlaying hillshades of the DEM created with artificial illumination from various angles.无法在地面或空中摄影杰出的特点确定了覆盖从不同的角度创造了人工照明的DEM hillshades。 With LiDAR the ability to produce high-resolution datasets quickly and relatively cheaply can be an advantage.随着激光雷达能够产生高分辨率的数据集快速和相对便宜的可以是一个优势。 Beyond efficiency, its ability to penetrate forest canopy has led to the discovery of features that were not distinguishable through traditional geo-spatial methods and are difficult to reach through field surveys. ]除了效率,它的穿透能力,导致森林树冠的方法发现的功能,是通过传统的空间不区分地理,而且难以达到通过实地调查。 [4] 

Differential Absorption LIDAR (DIAL) is used for range-resolved measurements of particular gas in the atmosphere, such as ozone, carbon dioxide, or water vapor. 差分吸收激光雷达 (拨号)用于范围分辨测量特定气体在大气中的水汽,如臭氧,二氧化碳,或水。 The LIDAR transmits two wavelengths: an "on-line" wavelength that is absorbed by the gas of interest and an off-line wavelength that is not absorbed.激光雷达发射两种波长:一个“上线”波长是由气体和利益离线吸收波长不吸收。 The differential absorption between the two wavelengths is measure of the concentration of the gas as function of range.这两者之间的差分吸收波长是在天然气作为浓度测量范围功能。 DIAL LIDARare essentially dual-wavelength elastic backscatter LIDARS.拨接激光雷达基本上都是双波长激光雷达散射弹性。 

Elastic backscatter LIDAR is the simplest type of lidar and is typically used for studies of aerosols and clouds. 弹性散射激光雷达是激光雷达简单的类型,通常用于云和气溶胶的研究。 The backscattered wavelength is identical to the transmitted wavelength, and the magnitude of the received signal at given range depends on the backscatter coefficient of scatterers at that range and the extinction coefficients of the scatterers along the path to that range.后向散射波长是相同的传输波长,接收到的信号在一定范围内的散射幅度在这个范围内散射和沿该路径的范围消光系数散射系数而定。 The extinction coefficient is typically the quantity of interest.消光系数通常是利益的数量。 

The first LIDAR systems were used for studies of atmospheric composition, structure, clouds, and aerosols.激光雷达系统是第一个用于大气成分,结构,云和气溶胶的研究。 Initially based on ruby lasers, LIDAR for meteorological applications was constructed shortly after the invention of the laser and represent one of the first applications of laser technology.最初是以红宝石激光器,激光雷达气象应用后不久,构建了激光的发明,代表激光技术最早的应用之一。 

worldwide network of observatories uses lidars to measure the distance to reflectors placed on the moon allowing the moon's position to be measured with mm precision and tests of general relativity to be done. MOLA the Mars Orbiting Laser Altimeter, used LIDAR instrument in Mars-orbiting satellite (the NASA Mars Global Surveyor to produce spectacularly precise global topographic survey of the red planet.一个观测全球网络使用激光雷达测量距离月球反射放在 ,让月亮的位置为测量毫米的精度和相关测试,一般需要做。 翻车 ,在火星轨道激光测高仪,采用了激光雷达文书火星轨道卫星(美国航天局的火星环球探测者 )以产生精确的全球红色星球壮观地形测量的。 

edit Biology and conservation 编辑 生物学和保护 

LIDAR has also found many applications in forestry Canopy heights, biomass measurements, and leaf area can all be studied using airborne LIDAR systems.激光雷达应用中还发现许多林业 。 冠层高度, 生物量的测量,叶面积都可以使用机载激光雷达来研究系统。 Similarly, LIDAR is also used by many industries, including Energy and Railroad, and the Department of Transportation as faster way of surveying.同样,激光雷达还用于许多行业,包括能源和铁路,以及作为一个更快的方法测量交通局。 Topographic maps can also be generated readily from LIDARincluding for recreational use such as in the production of orienteering maps. [1]地形图,也可以随时从产生激光雷达,使用包括对娱乐性,例如在生产定向地图。 [1] 

激光雷达还可以用来帮助农民确定哪些领域的各自领域的申请昂贵的化肥。 LIDAR can create topological map of the fields and reveals the slopes and sun exposure of the farm land.激光雷达可以创建一个拓扑图的领域,揭示了斜坡和阳光照射的农场土地。 Researchers at the Agricultural Research Service blended this topological information with the farm land's yield results from previous years.研究人员在农业研究服务融合这个往年拓扑耕地的产量从信息与成果。 From this information, researchers categorized the farm land into high-, medium-, or low-yield zones. 15 This technology is valuable to farmers because it indicates which areas to apply the expensive fertilizers to achieve the highest crop yield.从这个信息,研究人员分为高产区的耕地分为高,中或低。 [15]这项技术是有价值的农民,因为它表明哪些领域应用了昂贵的化肥达到最高产量。 

农业

Raman LIDAR is also used for measuring the concentration of atmospheric gases, but can also be used to retrieve aerosol parameters as well. 拉曼激光雷达也可用于测量气体浓度的大气,但也可用于检索以及气溶胶参数。 Raman LIDAR exploits inelastic scattering to single out the gas of interest from all other atmospheric constituents.拉曼激光雷达利用非弹性散射出兴趣气单从所有其他大气成分。 small portion of the energy of the transmitted light is deposited in the gas during the scattering process, which shifts the scattered light to longer wavelength by an amount that is unique to the species of interest.作者:透射光能量的一小部分是在沉积过程中气体的散射过程,由量的变化是独一无二的物种感兴趣的散射光为一个较长的波长。 The higher the concentration of the gas, the stronger the magnitude of the backscattered signal.浓度越高的气体,较强的散射信号的幅度。 

In oceanography, LiDAR is used for estimation of phytoplankton fluorescence and generally biomass in the surface layers of the ocean.在海洋学,激光雷达是用于估计浮游植物 荧光和生物量一般在海洋的表面层。 Another application is airborne lidar bathymetry of sea areas too shallow for hydrographic vessels.另一个应用是机载激光雷达测深海域太肤浅水文船只。 

edit Wind power 编辑 风电 

Doppler LIDAR is used to measure wind speed along the beam by measuring the frequency shift of the backscattered light. 多普勒激光雷达是用于测量风速的散射光沿梁转移,通过测量频率。 Scanning LIDARs, such as NASA's HARLIE LIDARhave been used to measure atmospheric wind velocity in large three dimensional cone. ESA's wind mission ADM-Aeolus will be equipped with Doppler LIDAR system in order to provide global measurements of vertical wind profiles. doppler LIDAR system was used in the 2008 Summer Olympics to measure wind fields during the yacht competition. Doppler LIDAR systems are also now beginning to be successfully applied in the renewable energy sector to acquire wind speed, turbulence, wind veer and wind shear data.扫描激光雷达激光雷达,如美国航天局的HARLIE,已被用于测量三维锥大气风速在一个大的。 [5] 欧空局的风任务阿霉素风神将风配备了多普勒激光雷达系统,以垂直提供的全球测量型材。 [6]一个多普勒激光雷达系统中使用了2008年夏季奥运会的帆船比赛来衡量,在风场。 [7]多普勒激光雷达系统,现在也开始被成功地应用于部门在可再生能源收购风速,湍流,风切变风转向和数据。 Both pulsed and continuous wave systems are being used.这两个脉冲和连续波系统正在使用。 Pulsed systems using signal timing to obtain vertical distance resolution, whereas continuous wave systems rely on detector focusing.系统采用脉冲信号配时获得的垂直距离分辨率,而连续波系统对探测器重点依赖。 

In addition, the Save-the-Redwoods League is undertaking project to map the tall redwoods on California's northern coast.此外, 保存,使用-红杉联盟正在实施一个项目,以地图的北部海岸高大的红杉在加州。 LIDAR allows research scientists to not only measure the height of previously unmapped trees but to determine the biodiversity of the redwood forest. Stephen Sillett who is working with the League on the North Coast LIDAR project claims this technology will be useful in directing future efforts to preserve and protect ancient redwood trees. 18 ]激光雷达可以让科研人员不仅测量树高,但以前未映射来确定。红木森林生物多样性的斯蒂芬Sillett谁是联盟正与激光雷达对朝鲜海岸项目索赔这一技术将有助于维护指导今后努力和保护古老的红杉树。 [18] 

一种情况激光雷达具有显着的非科学的应用是在行车速度执法,车辆测速,作为一种技术替代的雷达测速仪 。 The technology for this application is small enough to be mounted in hand held camera "gun" and permits particular vehicle's speed to be determined from stream of traffic.本应用技术是足够小,可以持相机“枪”手式,并允许特定车辆的速度,必须从交通流决定的。 Unlike RADAR which relies on doppler shifts to directly measure speed, police lidar relies on the principle of time-of-flight to calculate speed.依赖于不同雷达的多普勒频移 ,直接测量速度,激光雷达依靠警方的时间速度飞行来计算的原则。 The equivalent radar based systems are often not able to isolate particular vehicles from the traffic stream.基于等效雷达系统往往不能孤立于车流特别车辆。 LIDAR has the distinct advantage of being able to pick out one vehicle in cluttered traffic situation as long as the operator is aware of the limitations imposed by the range and beam divergence.激光雷达具有能够挑选出在一个混乱的交通状况作为一项长期的运营车辆明显的优势是由光束发散角的范围和规定的局限性。 

edit Physics and astronomy 编辑 物理和天文学 

Military applications are not yet known to be in place and are possibly classified, but considerable amount of research is underway in their use for imaging.军事上的应用省返回这些点(参数,如的x,y,是阿盟的文件格式(见libLAS )。

Synthetic Array LIDAR allows imaging LIDAR without the need for an array detector. 合成阵列探测器成像激光雷达激光雷达阵列允许一个没有必要的。 It can be used for imaging Doppler velocimetry, ultra-fast frame rate (MHz) imaging, as well as for speckle reduction in coherent LIDAR]它可用于成像多普勒测速仪,超快帧速率(MHz)的成像,以及斑点减少相干激光雷达。 [8] 

In geophysics and tectonics, combination of aircraft-based LIDAR and GPS have evolved into an important tool for detecting faults and measuring uplift .地球物理学和构造,A和飞机相结合为基础的激光雷达的GPS已经发展成为一个重要工具,检测故障和测量隆起 。 The output of the two technologies can produce extremely accurate elevation models for terrain that can even measure ground elevation through trees.这两项技术的输出可以产生非常精确的地形高程模型,甚至可以通过测量地面高程树木。 This combination was used most famously to find the location of the Seattle Fault in Washington USA 12 This combination is also being used to measure uplift at Mt.这种组合是使用最为著名找到的位置西雅图断层在华盛顿 , 美国 。 [12]这样的组合也被用来衡量在隆起吨。 St. Helens by using data from before and after the 2004 uplift. 13 Airborne LIDAR systems monitor glaciers and have the ability to detect subtle amounts of growth or decline. 圣海伦斯使用。数据之前和之后的2004年抬升[13]机载激光雷达系统监测冰川 ,并有能力检测或下降微妙数额的增长。 satellite based system is NASA's ICESat which includes LIDAR system for this purpose.一个基于卫星的系统是美国航空航天局的 ICESat ,其中包括一本激光雷达系统的目的。 NASA's Airborne Topographic Mapper 14 is also used extensively to monitor glaciers and perform coastal change analysis.美国宇航局的空降地形映射[14]也广泛用于监测冰川变化分析,并执行海岸。 The combination is also used by soil scientists while creating soil survey .这种组合也使用土壤科学家,同时创造一个土壤调查 。 The detailed terrain modeling allows soil scientists to see slope changes and landform breaks which indicate patterns in soil spatial relationships.详细的地形建模使土壤科学家看到地形坡度变化,这表明在土壤中休息空间关系格局。 

In atmospheric physics, LIDAR is used as remote detection instrument to measure densities of certain constituents of the middle and upper atmosphere, such as potassium sodium or molecular nitrogen and oxygen .在大气物理,激光雷达是用于远程探测仪器来测量的密度某些成分的中,高层大气等, 钾 , 钠 ,或分子氮和氧 。 These measurements can be used to calculate temperatures.这些测量可以用来计算温度。 LIDAR can also be used to measure wind speed and to provide information about vertical distribution of the aerosol particles.激光雷达,也可用于测量风速,并提供有关的信息的垂直分布的气溶胶微粒。 

Lidar is sometimes used on wind farms to more accurately measure wind speeds and wind turbulence, and an experimental 10 lidar is mounted on wind turbine rotor 11 to measure oncoming horizontal winds, and proactively adjust blades to protect components and increase power.有时用激光雷达风场 [9]以更准确地测量风速和湍流风,和实验[10]激光雷达安装在风力涡轮机转子[11]的水平来衡量迎面而来的风,积极调整刀片,以保护元件和增加功率。 

edit Meteorology and Atmospheric Environment 编辑 气象与大气环境 

LIDAR does not suffer from “sweep” error when the operator uses the equipment correctly and when the LIDAR unit is equipped with algorithms that are able to detect when this has occurred.激光雷达不患“扫”的错误时,操作者正确使用设备时,激光雷达机与算法,能够检测到发生这种装备。 combination of signal strength monitoring, receive gate timing, target position prediction and pre-filtering of the received signal wavelength prevents this from occurring.监测的信号强度,结合接收门的时间,目标位置的预测和预接收信号的波长滤波防止这种情况发生。 Should the beam illuminate sections of the vehicle with different reflectivity or the aspect of the vehicle changes during measurement that causes the received signal strength to be changed then the LIDAR unit will reject the measurement thereby producing speed readings of high integrity.如果光束照亮了不同的反射或车辆在测量方面的变化,导致接收信号的强度要修改,则在激光雷达测量单位将拒绝从而产生高度诚信的速度读数车辆部分。 For LIDAR units to be used in law enforcement applications rigorous approval procedure is usually completed before deployment.对于激光雷达单位要在执法应用中使用了严格的审批程序通常前完成部署。 The use of many reflections and an averaging technique in the speed measurement process increase the integrity of the speed reading.使用了许多思考和测量过程中的平均技术速度提高了速读的完整性。 Vehicles are usually equipped with horizontally oriented registration plate that, when illuminated, causes high integrity reflection to be returned to the LIDAR despite the shape of the vehicle.车辆通常配有一个水平方向的车牌 ,当照明,引起高度完整性的思考返回到激光雷达-尽管汽车形状的。 In locations that do not require that front or rear registration plate is fitted, headlamps and rear-reflectors provide almost ideal retro-reflective surfaces overcoming the reflections from uneven or non-compliant reflective surfaces thereby eliminating “sweep” error.在地方,不要求登记前置或后置装板,大灯和后反射器提供了理想的镜面反射的表面反射面的反射克服不均衡或不符合要求,从而消除“扫”的错误。 It is these mechanisms which cause concern that LIDAR is somehow unreliable.正是这些机制,引起关注的激光雷达在某种程度上不可靠的。 

High-resolution digital elevation maps generated by airborne and stationary LIDAR have led to significant advances in geomorphology the branch of geoscience concerned with the origin and evolution of Earth's surface topography.高分辨率数字高程图所产生的激光雷达静止空气,并导致重大进展地貌学 ,地球科学科地形有关的起源和演化地球表面的。 LIDAR's abilities to detect subtle topographic features such as river terraces and river channel banks, measure the land surface elevation beneath the vegetation canopy, better resolve spatial derivatives of elevation, and detect elevation changes between repeat surveys have enabled many novel studies of the physical and chemical processes that shape landscapes.激光雷达的能力来检测,如河流阶地和河道银行微妙的地形特征,测量下方的植被冠层地面高程,较好地解决高程空间导数,并检测之间的重复调查高程,使物理和化学的许多小说研究的变化进程形状景观。 In addition to LIDAR data collected by private companies, academic consortia have been created to support the collection, processing and archiving of research-grade, publicly available LIDAR datasets.除了由私人公司收集的激光雷达数据,学术财团已经建立,以支持收集,处理和研究级的,公开的激光雷达数据集归档。 The National Center for Airborne Laser Mapping (NCALM) supported by the National Science Foundation collects and distributes LIDAR data in support of scientific research and education in variety of fields, particularly geoscience and ecology.在国家中心激光定位机载(NCALM) ,支持由美国国家科学基金会 ,收集和分发和生态激光雷达的研究数据,支持科学和地球科学教育中的各种领域,尤其如此。 

At the JET nuclear fusion research facility, in the UK near Abingdon, Oxfordshire LIDAR Thomson Scattering is used to determine Electron Density and Temperature profiles of the plasma 17 ]在射流 核聚变研究设施,在不久的英国阿宾登,牛津 ,激光雷达汤姆逊散射用于确定电子温度分布的密度和等离子体 。 [17] 

In September, 2008, NASA's Phoenix Lander used LIDAR to detect snow in the atmosphere of Mars. 16 2008年9月,美国宇航局的凤凰着陆器使用激光雷达探测火星大气中雪。 [16] 

edit Geology and Soil Science 编辑 地质与土壤科学 

Most traffic LIDAR systems send out stream of approximately 100 pulses over the span of three-tenths of second.大部分交通激光雷达系统发出以上的三十分之一秒跨度约100脉冲流。 "black box" proprietary statistical algorithm picks and chooses which progressively shorter reflections to retain from the pulses over the short fraction of second.一个“黑盒子”专利统计算法挑选和选择的思考逐渐缩短保留来自全国各地的第二个短脉冲的一小部分。

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