پایه اصلی سیستم Airborne Lidar Hydrography (ALH) بر این است که سنسور لیدار دو طول موج لیزر را به سوی سطح آب می فرستد، همانطوری که در شکل زیر (شکل 1) ملاحظه می فرمائید، عمق آب ممکن است از اختلاف زمان بازگشت لیزر انعکاسی از سطح آب و کف دریا محاسبه گردد.
بیشینه عمق نفوذ، دقت عمودی و افقی، دقت تعیین موقعیت، ارتفاع قابل عمل، عرض برداشت اسکن و سرعت عملکرد از جمله مشخصات مهم مورد توجه در یک سنجنده لیدار هیدروگرافی می باشد.
در این سیستم ها، یک کانال مادون قرمز (1064 نانومتر) برای تشخیص سطح استفاده می شود در حالی که برای تشخیص کف از کانال آبی– سبز (532 نانومتر) استفاده می شود. پرتوهای لیزر یا به صورت قوس یا به صورت مستقیم در جهت عمود بر مسیر پرواز در یک نوار با عرضی در حدود نصف ارتفاع، اسکن می شوند. عامل اصلی محدودیت در اندازه گیری عمق آب میزان شفافیت آن است. از این رو، حداکثر عمق قابل اندازه-گیری توسط سیستم به شدت به تیرگی آب وابسته است و می تواند به میزان قابل توجهی از چند متر در آب گل آلود تا چندین ده متر در آب تمیز تغییر کند.
در برخی انواع این نوع لیدار دستگاه لیزری ارائه شده دارای قابلیت پردازش و نمایش همزمان برداشت از توپوگرافی و آب بوده و همچنین نمایش درست عوارض موجود در ساحل و حد فاصل آب و خشکی است. برخی شرکت ها نیز نرم افزار همراه جهت طراحی مسیر پرواز قبل از پرواز و تصحیح مسیر پرواز حین پرواز و انجام پس پردازش ارائه می دهند. شکل زیر توپوگرافی برداشت شده از ساحل و بستر نزدیک ساحل را نمایش می دهد که توسط یکی از همین نوع لیدار برداشت شده است.
در این سیستم ها، یک کانال مادون قرمز (1064 نانومتر) برای تشخیص سطح استفاده می شود در حالی که برای تشخیص کف از کانال آبی– سبز (532 نانومتر) استفاده می شود. پرتوهای لیزر یا به صورت قوس یا به صورت مستقیم در جهت عمود بر مسیر پرواز در یک نوار با عرضی در حدود نصف ارتفاع، اسکن می شوند. عامل اصلی محدودیت در اندازه گیری عمق آب میزان شفافیت آن است. از این رو، حداکثر عمق قابل اندازه-گیری توسط سیستم به شدت به تیرگی آب وابسته است و می تواند به میزان قابل توجهی از چند متر در آب گل آلود تا چندین ده متر در آب تمیز تغییر کند.
در برخی انواع این نوع لیدار دستگاه لیزری ارائه شده دارای قابلیت پردازش و نمایش همزمان برداشت از توپوگرافی و آب بوده و همچنین نمایش درست عوارض موجود در ساحل و حد فاصل آب و خشکی است. برخی شرکت ها نیز نرم افزار همراه جهت طراحی مسیر پرواز قبل از پرواز و تصحیح مسیر پرواز حین پرواز و انجام پس پردازش ارائه می دهند. شکل زیر توپوگرافی برداشت شده از ساحل و بستر نزدیک ساحل را نمایش می دهد که توسط یکی از همین نوع لیدار برداشت شده است.
شکل 1- اصول عملکرد ALH وهندسه نفوذ نور
شکل 2- مدل سه بعدی استخراج شده توسط ALH
از نظر تئوریک با توجه به اینکه عوارض دست ساز بشر در نزدیک ساحل به دلیل وقوع خطاهای زیاد قبلا به سختی استخراج می شد، در حال حاضر با روش های ارائه شده این مسئله تا حدود زیادی مرتفع گردیده است. همچنین محل خط ساحلی با دقت بالاتری مشخص می شود. شکل زیر بستر زیر آب نزدیک ساحل را که توسط شرکت اپتک تولید شده است بصورت رنگی نمایش می دهد. رنگهای متفاوت، نشان دهنده عمق های متفاوت هستند.
شکل 3- مدل سه بعدی استخراج شده از بستر زیر آب توسط ALH
در برخی کاربردهای دولتی از این تجهیز میتوان به لیدار HAWKEYE دپارتمان هیدروگرافی کشور سوئد و نیروی دریایی این کشور اشاره کرد. هدف از این لیدار برای مقاصد هیدروگرافی و نظامی جهت تشخیص هدف می باشد. سکوی نصب این سنجنده هلیکوپترهای Boeing Vetrol و Bell می باشد. به عنوان مثالی دیگر لیدار100 SHOALS به سازمان مهندسی وزارت دفاع کشور امریکا فروخته شد. هدف از آن برای استفاده در مقاصد هیدروگرافی و نقشه برداری آبهای ساحلی بود. پروژه های بسیاری تا بحال توسط USACE برای نقشه برداری از سواحل امریکا و حتی نقاط دیگر جهان انجام شده است. سکوی نصب این سنجنده هواپیمای Twin Otter fixed-wind و هلیکوپتر Bell 212 می باشد. سازمانهای دیگر مانند NOAA و دیگر آژانس های دولتی امریکا ا ز این سیستم استفاده نموده اند.همچنین سیستم لیدار ALARMS به وزارت دفاع امریکا (DARPA) فروخته شده و هدف آن کشف مین می باشد. در زمان جنگ خلیج فارس این سیستم به سرعت توسط شرکت اپتک طراحی و ارائه شد و دارای کارایی بسیار بالایی برای شناسایی مین ها درآب می باشد.
لیدار ثبت پیوسته موج – Digitizing Lidar Waveform
در این لیدار، با دیجیتایز موج برگشتی و مقایسه آن با موج ارسالی، می توان پروفیل ارتفاعی از اجسام را بدست آورد. از کاربردهای اساسی این نوع سنجنده، محاسبه دقیق محتوای گیاهی، محاسبه توپوگرافی دقیق و طبقه بندی بهتر عوارض است. این تکنولوژی بسیار جدید بوده و هنوز جنبه های بسیاری از این تکنولوژی مشخص نشده است و محققان زیادی در این زمینه مشغول به تحقیق هستند. شکل زیر نشان دهنده روند ارسال و برداشت موج پیوسته لیزری است.
شکل 1 برداشت لیدار ثبت پیوسته موج
شکل زیر به صورت دقیق موج ارسالی و موج برگشتی و چگونگی دیجیتایز این موج را نشان میدهد. در ادامه درباره برخی از کاربردهای انواع سنجنده های لیدار ثبت پیوسته موج توضیحاتی ارائه می گردد.
شکل 2- موج لیدار پیوسته
ویژگی های حائز اهمیت در این نوع لیدار که باید مورد توجه قرار گیرد شامل بازه برداشت، دقت اندازه گیری، فاصله نمونه برداری موج پیوسته، قدرت تفکیک رادیومتریک، وضوح در مشاهدات چندهدفه، نرخ تکرار پالس لیزر، انحراف پرتو لیزر، زاویه اسکن، سرعت اسکن و دقت آن می باشد. این نوع سنجنده لیدار برای نقشه برداری عوارض خطی به صورت نوار، مانند برداشت خطوط راه آهن و یا خط انتقال فشار قوی کاربرد دارد. قابلیت برداشت با عرض وسیع تر برای تولید نقشه های منطقه ای در نقشه برداری گیاهان می باشد.
شکل 3- دیجیتایز موج لیدار پیوسته
برخی از انواع این سنجنده جزئیات بیشتری را در مورد پدیده ها اخذ می کند و در جائی که نیاز به اخذ اطلاعات وسیع است، کاربرد دارد. این نوع لیدار برای اخذ اطلاعات دقیق از جنگل کاربرد خاص دارد. الگوریتم های طبقه بندی و الگوریتم های خاص پس پردازش داده های لیدار برای این نوع وجود دارد. تکرار برداشت در 70 کیلو هرتز و اطلاعات برداشت شده، می تواند بصورت بلادرنگ نمایش داده شود. همچنین داده های برداشت پیوسته موج با دیگر داده های برداشت شده می تواند تلفیق شود.
شکل4- پروفایل اولیه برداشت شده از میان جنگل، ساختمان ها و مزرعه ذرت
بدون دیدگاه