مقدمة لتطبيق الليزر والرادار في جهاز تحديد المدى بالليزر
شبكة أدوات تحديد المدى بالليزر Xiyuantai هي تقنية نشطة للاستشعار عن بعد تقيس المسافة بين المستشعر والهدف من خلال الليزر المنبعث من المستشعر (ليدار). وفقًا لأهداف الكشف المختلفة، يمكن تقسيم هذه التقنية إلى فئتين: الكشف الجوي والكشف الأرضي. يهدف المدى الليزري من جو إلى جو إلى استكمال تحديد الخواص الفيزيائية والكيميائية للغلاف الجوي عن طريق إطلاق شعاع ليزر في الهواء واستقبال الصدى المنعكس عن الجسيمات العالقة في الهواء. الهدف الرئيسي من قياس المدى بالليزر الأرضي هو الحصول على معلومات السطح مثل الجيولوجيا والتضاريس وشكل الأرض وحالة استخدام الأراضي. وفقًا لتصنيف المنصات المثبتة على أجهزة الاستشعار، يمكن تقسيم المدى بالليزر إلى أربع فئات: محمولة في الفضاء (محمولة على الأقمار الصناعية)، محمولة جواً (مثبتة على متن طائرة)، محمولة على مركبة (مثبتة على سيارة)، وتحديد المواقع (نقطة ثابتة) قياس).
بدأت تكنولوجيا تحديد المدى بالليزر في الستينيات، وبحلول السبعينيات والثمانينيات، أصبحت تكنولوجيا الليزر جزءًا مهمًا من معدات قياس المدى الإلكترونية. يشير LIDAR (كشف الضوء والمدى) عادةً إلى تقنية تحديد المدى بالليزر أرض إلى أرض المحمولة جواً، وغالبًا ما يشير المصطلح الصيني إلى LIDAR بواسطة رادار الليزر. في الولايات المتحدة، منذ سبعينيات القرن الماضي، بدأت العديد من الوكالات، بما في ذلك الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء (NASA)، والإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA)، ورسم الخرائط بوزارة الدفاع الأمريكية (DMA) في تطوير أجهزة استشعار من نوع LIDAR. للمسوحات الأوقيانوغرافية والطبوغرافية. في أوروبا، بدأت الأبحاث المتعلقة بقياس المدى بالليزر تقريبًا في نفس الوقت الذي بدأت فيه الولايات المتحدة. على عكس الولايات المتحدة، فإنهم ملتزمون بتطوير أنظمة رادارية ذات نطاق ليزري على منصات الأقمار الصناعية، وأكثر تركيزًا على تطوير وأبحاث المنصات المحمولة جواً وأنظمة رادار الليزر المطابقة. وحققت نجاحا كبيرا.
بحلول التسعينيات، مع تطور تقنية GPS المحمولة جواً وأنظمة الكمبيوتر المحمولة، تم تحسين استقرار ودقة نظام LIDAR بشكل كبير، وتم وضعه تدريجياً في الاستخدام التجاري في أوروبا، وتم إطلاق الأبحاث التطبيقية ذات الصلة على الفور في أوروبا.
بالمقارنة مع تقنيات الاستشعار عن بعد الأخرى، يعد البحث عن LIDAR مجالًا جديدًا للغاية، كما أن البحث حول تحسين دقة وجودة بيانات LIDAR وإثراء تكنولوجيا تطبيق بيانات LIDAR نشط للغاية. يختلف نظام LIDAR عن تقنية التصوير بالاستشعار عن بعد، حيث يمكنه الحصول بسرعة على معلومات الإحداثيات الجغرافية ثلاثية الأبعاد لسطح الأرض والأشياء المقابلة على الأرض (الأشجار والمباني وسطح الأرض وما إلى ذلك)، وتلبي خصائصه ثلاثية الأبعاد الاحتياجات البحثية السائدة للأرض الرقمية اليوم.
مع التحسين المستمر لأجهزة استشعار LIDAR، والزيادة التدريجية في كثافة نقاط أخذ العينات السطحية، والزيادة في عدد الأصداء التي يمكن استعادتها بواسطة شعاع ليزر واحد، ستوفر بيانات LIDAR معلومات أكثر وفرة عن السطح والكائن السطحي. تصفية واستيفاء وتصنيف وتقسيم مجموعات نقاط السطح ثلاثية الأبعاد التي تم جمعها بواسطة LIDAR للحصول على نماذج أرضية رقمية ثلاثية الأبعاد عالية الدقة وتصنيف وتحديد الأجسام السطحية وتحقيق الأجسام السطحية مثل الأشجار وإعادة البناء الرقمي ثلاثي الأبعاد للمباني وما إلى ذلك، و حتى رسم الغابات ثلاثية الأبعاد ونماذج المدن ثلاثية الأبعاد وبناء الواقع الافتراضي. على أساس الواقع الافتراضي، يمكن إجراء تحليل أكثر تفصيلاً للأجسام الأرضية لتقدير معالم أراضي الغابات وأشجارها الدائمة الفردية، وذلك لتحقيق إدارة الغابات والزراعة الجميلة؛ يمكنه تحليل التخطيط الحضري والبيئة الحضرية والمناخ الحضري. إجراء تحليل المحاكاة لتحقيق التقييم والسيطرة على التلوث الصوتي والضوء والتلوث البيئي.
