LiDAR रिमोट सेंसिंग: सिद्धांत, अनुप्रयोग, निःशुल्क संसाधन और सॉफ्टवेयर

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हवाई LiDAR सेंसरया तो लेज़र पल्स से विशिष्ट बिंदुओं को कैप्चर कर सकते हैं, जिन्हें डिस्क्रीट रिटर्न मापन कहा जाता है, या पूरे सिग्नल को, जिसे पूर्ण-तरंगरूप कहा जाता है, 1 ns (जो लगभग 15 सेमी को कवर करता है) जैसे निश्चित अंतराल पर रिकॉर्ड कर सकते हैं। पूर्ण-तरंगरूप LiDAR का उपयोग मुख्यतः वानिकी में किया जाता है, जबकि डिस्क्रीट रिटर्न LiDAR के विभिन्न क्षेत्रों में व्यापक अनुप्रयोग हैं। यह लेख मुख्य रूप से डिस्क्रीट रिटर्न LiDAR और इसके उपयोगों पर चर्चा करता है। इस अध्याय में, हम LiDAR के बारे में कई प्रमुख विषयों पर चर्चा करेंगे, जिनमें इसके मूल घटक, यह कैसे काम करता है, इसकी सटीकता, प्रणालियाँ और उपलब्ध संसाधन शामिल हैं।

LiDAR के मूल घटक

भू-आधारित LiDAR प्रणालियाँ आमतौर पर 500-600 नैनोमीटर तरंगदैर्ध्य वाली लेज़रों का उपयोग करती हैं, जबकि हवाई LiDAR प्रणालियाँ 1000-1600 नैनोमीटर लंबी तरंगदैर्ध्य वाली लेज़रों का उपयोग करती हैं। एक मानक हवाई LiDAR सेटअप में एक लेज़र स्कैनर, दूरी मापने की एक इकाई (रेंजिंग यूनिट), और नियंत्रण, निगरानी और रिकॉर्डिंग प्रणालियाँ शामिल होती हैं। इसमें एक डिफरेंशियल ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम (DGPS) और एक इनर्शियल मेजरमेंट यूनिट (IMU) भी शामिल होती है, जिन्हें अक्सर एक ही प्रणाली में एकीकृत किया जाता है जिसे पोजिशनिंग और ओरिएंटेशन सिस्टम कहा जाता है। यह प्रणाली सटीक स्थान (देशांतर, अक्षांश और ऊँचाई) और ओरिएंटेशन (रोल, पिच और हेडिंग) डेटा प्रदान करती है।

 लेज़र द्वारा क्षेत्र को स्कैन करने के पैटर्न अलग-अलग हो सकते हैं, जिनमें ज़िगज़ैग, समानांतर या अण्डाकार पथ शामिल हैं। DGPS और IMU डेटा के साथ-साथ कैलिब्रेशन डेटा और माउंटिंग पैरामीटर्स का संयोजन, सिस्टम को एकत्रित लेज़र बिंदुओं को सटीक रूप से संसाधित करने में सक्षम बनाता है। फिर इन बिंदुओं को 1984 की विश्व भूगणितीय प्रणाली (WGS84) डेटाम का उपयोग करके एक भौगोलिक निर्देशांक प्रणाली में निर्देशांक (x, y, z) दिए जाते हैं।

LiDAR कैसेरिमोट सेंसिंगकाम करता हैसरल तरीके से समझाएं

LiDAR प्रणाली किसी लक्ष्य वस्तु या सतह की ओर तीव्र लेजर तरंगें उत्सर्जित करती है।

लेज़र तरंगें लक्ष्य से परावर्तित होकर LiDAR सेंसर पर वापस लौट आती हैं।

सेंसर प्रत्येक पल्स को लक्ष्य तक पहुंचने और वापस आने में लगने वाले समय को सटीक रूप से मापता है।

प्रकाश की गति और यात्रा समय का उपयोग करके लक्ष्य तक की दूरी की गणना की जाती है।

जीपीएस और आईएमयू सेंसर से प्राप्त स्थिति और अभिविन्यास डेटा के साथ संयुक्त रूप से, लेजर प्रतिबिंबों के सटीक 3डी निर्देशांक निर्धारित किए जाते हैं।

इसके परिणामस्वरूप स्कैन की गई सतह या वस्तु का प्रतिनिधित्व करने वाला घना 3D बिंदु बादल बनता है।

LiDAR का भौतिक सिद्धांत

LiDAR प्रणालियाँ दो प्रकार के लेज़रों का उपयोग करती हैं: स्पंदित और सतत तरंग। स्पंदित LiDAR प्रणालियाँ एक छोटा प्रकाश स्पंद भेजकर और फिर इस स्पंद को लक्ष्य तक पहुँचने और वापस रिसीवर तक पहुँचने में लगने वाले समय को मापकर काम करती हैं। यह प्रति-यात्रा समय माप लक्ष्य की दूरी निर्धारित करने में मदद करता है। एक उदाहरण एक आरेख में दिखाया गया है जहाँ प्रेषित प्रकाश संकेत (AT) और प्राप्त प्रकाश संकेत (AR) दोनों के आयाम प्रदर्शित किए गए हैं। इस प्रणाली में प्रयुक्त मूल समीकरण में प्रकाश की गति (c) और लक्ष्य से दूरी (R) शामिल है, जिससे प्रणाली प्रकाश को वापस लौटने में लगने वाले समय के आधार पर दूरी की गणना कर सकती है।

हवाई LiDAR का उपयोग करके असतत वापसी और पूर्ण-तरंग माप।

एक विशिष्ट हवाई LiDAR प्रणाली।

LiDAR में मापन प्रक्रिया, जो संसूचक और लक्ष्य की विशेषताओं, दोनों पर विचार करती है, मानक LiDAR समीकरण द्वारा संक्षेपित की जाती है। यह समीकरण रडार समीकरण से लिया गया है और यह समझने में मौलिक है कि LiDAR प्रणालियाँ दूरियों की गणना कैसे करती हैं। यह प्रेषित सिग्नल की शक्ति (Pt) और प्राप्त सिग्नल की शक्ति (Pr) के बीच के संबंध का वर्णन करता है। मूलतः, यह समीकरण यह मापने में मदद करता है कि प्रेषित प्रकाश का कितना भाग लक्ष्य से परावर्तित होने के बाद प्राप्तकर्ता तक वापस लौटता है, जो दूरियों का निर्धारण करने और सटीक मानचित्र बनाने के लिए महत्वपूर्ण है। यह संबंध दूरी के कारण सिग्नल क्षीणन और लक्ष्य सतह के साथ अन्योन्यक्रिया जैसे कारकों को ध्यान में रखता है।

LiDAR रिमोट सेंसिंग के अनुप्रयोग

 LiDAR रिमोट सेंसिंग के विभिन्न क्षेत्रों में कई अनुप्रयोग हैं:
 उच्च-रिज़ॉल्यूशन डिजिटल उन्नयन मॉडल (डीईएम) बनाने के लिए भू-भाग और स्थलाकृतिक मानचित्रण।
 वृक्ष छत्र संरचना और बायोमास का अध्ययन करने के लिए वानिकी और वनस्पति मानचित्रण।
 कटाव और समुद्र-स्तर में परिवर्तन की निगरानी के लिए तटीय और तटरेखा मानचित्रण।
 शहरी नियोजन और बुनियादी ढांचे का मॉडलिंग, जिसमें भवन और परिवहन नेटवर्क शामिल हैं।
 ऐतिहासिक स्थलों और कलाकृतियों का पुरातत्व और सांस्कृतिक विरासत दस्तावेजीकरण।
 सतही विशेषताओं के मानचित्रण और निगरानी कार्यों के लिए भूवैज्ञानिक और खनन सर्वेक्षण।
 स्वायत्त वाहन नेविगेशन और बाधा का पता लगाना।
 ग्रहों का अन्वेषण, जैसे मंगल ग्रह की सतह का मानचित्रण।

LiDAR_(1) का अनुप्रयोग

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LiDAR संसाधन:

LiDAR डेटा स्रोतों और मुफ्त सॉफ्टवेयर की एक अपूर्ण सूची नीचे दी गई है।LiDAR डेटा स्रोत:
1.खुली स्थलाकृतिhttp://www.opentopography.org
2.यूएसजीएस अर्थ एक्सप्लोररhttp://earthexplorer.usgs.gov
3.संयुक्त राज्य अमेरिका अंतर-एजेंसी उन्नयन सूचीhttps://coast.noaa.gov/inventory/
4.राष्ट्रीय महासागरीय और वायुमंडलीय प्रशासन (NOAA)डिजिटल कोस्टhttps://www.coast.noaa.gov/dataviewer/#
5.विकिपीडिया LiDARhttps://en.wikipedia.org/wiki/National_Lidar_Dataset_(United_States)
6.LiDAR ऑनलाइनhttp://www.lidar-online.com
7.राष्ट्रीय पारिस्थितिक वेधशाला नेटवर्क—NEONhttp://www.neonscience.org/data-resources/get-data/airborne-data
8.उत्तरी स्पेन के लिए LiDAR डेटाhttp://b5m.gipuzkoa.net/url5000/en/G_22485/PUBLI&consulta=HAZLIDAR
9.यूनाइटेड किंगडम के लिए LiDAR डेटाhttp://catalogue.ceda.ac.uk/ सूची/?return_obj=ob&id=8049, 8042, 8051, 8053

निःशुल्क LiDAR सॉफ्टवेयर:

1.ENVI की आवश्यकता है. http://bcal.geology.isu.edu/ Envitools.shtml
2.फुग्रोव्यूअर(LiDAR और अन्य रास्टर/वेक्टर डेटा के लिए) http://www.fugroviewer.com/
3.फ्यूजन/एलडीवी(LiDAR डेटा विज़ुअलाइज़ेशन, रूपांतरण और विश्लेषण) http:// forsys.cfr.washington.edu/fusion/fusionlatest.html
4.एलएएस उपकरण(LAS फ़ाइलों को पढ़ने और लिखने के लिए कोड और सॉफ़्टवेयर) http:// www.cs.unc.edu/~isenburg/lastools/
5.एलएएसयूटिलिटी(LAS फ़ाइलों के विज़ुअलाइज़ेशन और रूपांतरण के लिए GUI उपयोगिताओं का एक सेट) http://home.iitk.ac.in/~blohani/LASUtility/LASUtility.html
6.लिबलास(LAS प्रारूप पढ़ने/लिखने के लिए C/C++ लाइब्रेरी) http://www.liblas.org/
7.एमसीसी-लिडार(LiDAR के लिए बहु-स्तरीय वक्रता वर्गीकरण) http:// sourceforge.net/projects/mcclidar/
8.मार्स फ्रीव्यू(LiDAR डेटा का 3D विज़ुअलाइज़ेशन) http://www.merrick.com/Geospatial/Software-Products/MARS-Software
9.पूर्ण विश्लेषण(LiDARpoint बादलों और तरंगों के प्रसंस्करण और दृश्यीकरण के लिए ओपन सोर्स सॉफ्टवेयर) http://fullanalyze.sourceforge.net/
10.पॉइंट क्लाउड मैजिक (A set of software tools for LiDAR point cloud visualiza-tion, editing, filtering, 3D building modeling, and statistical analysis in forestry/ vegetation applications. Contact Dr. Cheng Wang at wangcheng@radi.ac.cn)
11।त्वरित भू-भाग रीडर(LiDAR बिंदु बादलों का दृश्यावलोकन) http://appliedimagery.com/download/ अतिरिक्त LiDAR सॉफ्टवेयर उपकरण ओपन टोपोग्राफी टूल रजिस्ट्री वेबपेज http://opentopo.sdsc.edu/tools/listTools पर पाए जा सकते हैं।

स्वीकृतियाँ

  • यह लेख विनीसियस गुइमारेस द्वारा 2020 में किए गए "LiDAR रिमोट सेंसिंग एंड एप्लीकेशन" के शोध को शामिल करता है। पूरा लेख यहां उपलब्ध हैयहाँ।
  • LiDAR डेटा स्रोतों और मुफ्त सॉफ्टवेयर की यह व्यापक सूची और विस्तृत विवरण रिमोट सेंसिंग और भौगोलिक विश्लेषण के क्षेत्र में पेशेवरों और शोधकर्ताओं के लिए एक आवश्यक टूलकिट प्रदान करता है।

 

अस्वीकरण:

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पोस्ट करने का समय: 16-अप्रैल-2024