Teledetector lidar

Profesor: Isaac Ahumada

TELEDETECTOR
LIDAR

Carolina Beani Avello
Santiago de Chile
Octubre 2011

INTRODUCCION
El LIDAR (Light Detection And Ranging) es un sistema que permite obtener una nube de puntos del terreno tomándolos mediante un escáner láser aerotransportado (ALS). Para realizar este escaneado se combinan dos movimientos. Uno longitudinal dado por la trayectoria del avión yotro transversal mediante un espejo móvil que desvía el haz de luz láser emitido por el escáner.
Para conocer las coordenadas de la nube de puntos se necesita la posición del sensor y el ángulo del espejo en cada momento. Para ello el sistema se apoya en un sistema GPS diferencial y un sensor inercial de navegación (INS). Conocidos estos datos y la distancia sensor-terreno obtenida con eldistanciómetro obtenemos las coordenadas buscadas. El resultado es de decenas de miles de puntos por segundo.
Estación Leica LIDAR utilizado para el escaneo de edificios, formaciones rocosas, etc. con el objetivo de generar modelos 3D.

COMPONENTES
ALS Escáner Láser Aerotransportado. Emite pulsos de luz infrarroja que servirán para determinar la distancia entre el sensor y el terreno.
GPS Diferencial.Mediante el uso de un receptor en el avión y uno o varios en estaciones de control terrestres (en puntos de coordenadas conocidas), se obtiene la posición y altura del avión.
INS Sistema Inercial de Navegación. Nos informa de los giros y de la trayectoria del avión.
Cámara de video digital (opcional), que permite obtener una imagen de la zona de estudio, que servirá para la mejor interpretaciónde los resultados. Esta puede montarse en algunos sistemas junto al ALS.
Medio aéreo. Puede ser un avión o un helicóptero. Cuando se quiere primar la productividad y el área es grande se utiliza el avión, y cuando se quiere mayor densidad de puntos se usa el helicóptero, debido a que este puede volar más lento y bajo.
Las medidas obtenidas por los tres componentes principales, ALS, GPS y IMU,se toman con una misma etiqueta de tiempos acorde con el GPS. De esta forma después se pueden relacionar fácilmente en el cálculo posterior.
El sistema Lidar obtiene también la siguiente información.
Por cada pulso emitido puede captar 2 o más ecos. Esto nos permite recoger información a diferentes alturas. Por ejemplo, si estamos sobrevolando una zona arbolada, el primer eco puede responder a lacopa de los árboles y el último a la superficie terrestre.
La intensidad reflejada. Puede ser muy útil para la clasificación posterior.

CLASIFICACION
Por tipo de láser:
LIDAR de pulsos. El proceso para la medición de la distancia entre el sensor y el terreno se lleva cabo mediante la medición del tiempo que tarda un pulso desde que es emitido hasta que es recibido. El emisor funcionaemitiendo pulsos de luz.
LIDAR de medición de fase. En este caso el emisor emite un haz láser continuo. Cuando recibe la señal reflejada mide la diferencia de fase entre la emitida y la reflejada. Conocida esta solo hay que resolver el número de longitud de ondas enteras que ha recorrido (ambigüedades).
Por tipo de escaneado:
Líneas. Dispone de un espejo rotatorio en una solo sentido que va desviandoel haz láser. Produce líneas paralelas en el terreno como patrón de escaneado. El inconveniente principal de este sistema es que al girar el espejo en una sola dirección no siempre tenemos mediciones.
Zigzag. En este caso el espejo es rotatorio en dos sentidos (ida y vuelta). Produce líneas en zigzag como patrón de escaneado. Tiene la ventaja de que siempre está midiendo pero al tener quecambiar de sentido de giro la aceleración del espejo varía según su posición. Esto hace que en las zonas cercanas al límite de escaneado lateral (donde varia el sentido de rotación del espejo), la densidad de puntos escaneados sea mayor que en el nadir.
De fibra óptica. Desde la fibra central de un cable de fibra óptica y con la ayuda de unos pequeños espejos, el haz láser es desviado a las fibras...