Eine Einführung in Lidar-Daten

Lidar (Light Detection and Ranging) ist eine Fernerkundungstechnologie, die gepulste Laserenergie (Licht) verwendet, um Bereiche (Entfernungen) zu messen. Ingenieure und Geowissenschaftler verwenden Lidar, um natürliche und konstruierte Merkmale auf der Erdoberfläche, in Gebäuden, unter der Erde und im flachen Wasser genau und präzise abzubilden und zu messen. Es hat breite Anwendungen in vielen Branchen wie Maschinenbau und öffentliche Sicherheit.

Ein Lidar-System wird häufig in nach unten gerichteten Systemen in der Luft oder in schrägen Geometrien in Bodensystemen eingesetzt und umfasst eine Laserquelle, einen Scanner und einen GPS-Empfänger. Während einer Lidar-Vermessung sendet ein aktiver optischer Sensor Laserstrahlen in Richtung eines Ziels, während er sich entlang definierter Vermessungsrouten oder fester Objekte bewegt oder über diese rotiert.

Die Laserenergie wird vom Ziel reflektiert und von Empfängern im Lidar-Sensor erfasst und analysiert. Der Empfänger zeichnet den genauen Zeitpunkt auf, von dem der Laserpuls das System verlassen hat, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem er zum Sensor zurückgeführt wird. Unter Verwendung der genauen Impulszeit kann der Entfernungsabstand zwischen dem Sensor und dem Ziel berechnet werden.

In Kombination mit den Positionsinformationen von GPS oder einem Trägheitsnavigationssystem (INS) werden diese Entfernungsmessungen in Messungen dreidimensionaler Punkte umgewandelt, die das reflektierende Ziel im 3D-Raum definieren. Lidar-Punktdaten – einschließlich Laserzeitbereich, Laserscanwinkel, GPS—Position und INS-Informationen – werden nachverarbeitet. Es wird dann zu hochpräzisen georeferenzierten x-, y-, z-Koordinaten zusammengestellt, indem der Laserzeitbereich, der Laserscanwinkel, die GPS-Position und andere Informationen analysiert werden.

Laserpulse kehren von verschiedenen reflektierenden Oberflächen über und auf dem Boden zum Sensor zurück. Ein einzelner emittierter Impuls kann als eine oder mehrere Reflexionen zurückkehren. Der erste zurückgegebene Impuls ist sehr wichtig, da er die höchste oder höchste reflektierende Oberfläche markiert. Erste Renditen können Baumkronen, Gebäudedächer und Fahrzeugverdeckungen umfassen. Wenn keine anderen reflektierenden Oberflächen angetroffen werden, kann eine einzelne erste Rückkehr die Erdoberfläche darstellen.

Eine Wolke mit mehreren Zwischenerträgen ermöglicht die Modellierung von Baumkronen, Bodenbedeckung und einigen konstruierten Merkmalen. Die niedrigste Höhenrückkehr kann von Erdmaterialien reflektiert werden und die Modellierung einer einzelnen nackten Erdoberfläche unterstützen.

Weitere Informationen zu Lidar und seiner Anwendung in ArcGIS Pro finden Sie im ArcGIS Pro-Thema “Was sind Lidar-Daten?”