تطبيقات الليزر والرادار في جهاز تحديد المدى بالليزر
شبكة أجهزة تحديد المدى بالليزر Xiyuantai هي تقنية نشطة للاستشعار عن بعد تقيس المسافة بين المستشعر والجسم المستهدف من خلال الليزر المنبعث من المستشعر (LiDAR). يمكن تقسيم هذه التقنية إلى فئتين بناءً على أهداف الكشف المختلفة: الكشف الجوي والكشف الأرضي. الهدف من قياس المدى بالليزر المحمول جواً هو تحديد الخصائص 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 والجيومورفولوجيا وحالة استخدام الأراضي. وفقًا لتصنيف منصات الاستشعار، يمكن تقسيم المدى بالليزر إلى أربع فئات: يعتمد على الأقمار الصناعية (يعتمد على الأقمار الصناعية)، ويعتمد على الجو (يعتمد على الطائرات)، ويعتمد على المركبات (يعتمد على المركبات)، وتحديد المواقع (قياس النقطة الثابتة).
بدأت تقنية تحديد المدى بالليزر في ستينيات القرن العشرين، وبحلول السبعينيات والثمانينيات من القرن الماضي، أصبحت تكنولوجيا الليزر مكونًا مهمًا في معدات تحديد المدى الإلكترونية. يشير LIDAR (اكتشاف الضوء والمدى) عادةً إلى تقنية تحديد المدى بالليزر من الأرض إلى الأرض، وفي المصطلحات الصينية، يُستخدم LiDAR بشكل شائع للإشارة إلى LIDAR. في الولايات المتحدة، منذ سبعينيات القرن العشرين، بدأت وكالات متعددة بما في ذلك وكالة ناسا وإدارة المحيطات والغلاف الجوي (NOAA) ووزارة المسح ورسم الخرائط التابعة لوزارة الدفاع (DMA) في تطوير أجهزة استشعار من نوع LIDAR لقياسات المحيطات والتضاريس. وفي أوروبا، بدأت الأبحاث المتعلقة بقياس المدى بالليزر في وقت واحد تقريبًا مع الولايات المتحدة. على عكس الولايات المتحدة، فإنهم ملتزمون بتطوير أنظمة رادارية ذات نطاق ليزري على منصات الأقمار الصناعية، مع التركيز بشكل أكبر على تطوير وأبحاث المنصات المحمولة جواً وأنظمة الرادار الليزرية المطابقة لها، وقد حققوا نجاحًا كبيرًا.
بحلول التسعينيات، ومع تطور تقنية نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) المحمولة جواً وأنظمة الكمبيوتر المحمولة، تحسن استقرار وموثوقية أنظمة LIDAR بشكل كبير، وبدأ تسويقها تدريجيًا في أوروبا. كما تم إجراء البحوث التطبيقية ذات الصلة في أوروبا.
بالمقارنة مع تقنيات الاستشعار عن بعد الأخرى، يعد البحث في LIDAR مجالًا جديدًا للغاية، سواء في تحسين دقة وجودة بيانات LIDAR أو إثراء تكنولوجيا تطبيق بيانات LIDAR. على عكس تكنولوجيا التصوير بالاستشعار عن بعد، يمكن لنظام LIDAR الحصول بسرعة على معلومات الإحداثيات الجغرافية ثلاثية الأبعاد للسطح والأجسام الأرضية المقابلة (الأشجار والمباني والسطح وما إلى ذلك)، وتلبي خصائصه ثلاثية الأبعاد الاحتياجات البحثية السائدة للأرض الرقمية اليوم .
مع التقدم المستمر لمستشعرات LIDAR، والزيادة التدريجية في كثافة أخذ العينات السطحية، والزيادة في عدد الموجات القابلة للاسترداد لشعاع ليزر واحد، ستوفر بيانات LIDAR معلومات أكثر ثراءً عن السطح والجسم. من خلال التصفية والاستيفاء والتصنيف والتجزئة والمعالجة الأخرى على مجموعة النقاط ثلاثية الأبعاد السطحية المجمعة بواسطة LIDAR، يمكن الحصول على نماذج تضاريس رقمية ثلاثية الأبعاد عالية الدقة مختلفة. يمكن أيضًا تصنيف الميزات السطحية والتعرف عليها، ويمكن تحقيق إعادة البناء الرقمي ثلاثي الأبعاد لميزات السطح مثل الأشجار والمباني. يمكن رسم نماذج ثلاثية الأبعاد للغابات والمدن ثلاثية الأبعاد، ويمكن بناء الواقع الافتراضي. على أساس الواقع الافتراضي، يمكن إجراء تحليل أكثر تفصيلاً لميزات الأرض لتحليل أراضي الغابات وأشجارها الفردية
