# LIDAR

Термин «лидар» – это аббревиатура. Полное выражение на английском языке: light identification, detection and ranging. Перевод: световое обнаружение и идентификация дальности.
Лидар (LiDAR) - это метод удаленного зондирования, использующий свет для измерения расстояния до объекта.Лидар по сути своей является оптическим аналогом радара, использующим лазерные импульсы вместо радиоволн.
В основе технологии лежит получение и обработка данных о различных удаленных объектах при помощи оптической системы. Локатор использует свойство света отражаться и рассеиваться в зависимости от степени прозрачности среды. Прибор способен получать информацию о твердых предметах и о жидкости.

## Принцип работы

Впервые технология начала применяться еще в 60-е годы — тогда в сканерах lidar использовались лазеры, а сами устройства с этой технологией устанавливали на самолеты. Полноценно развернуть использование Lidar удалось лишь в 80-е, когда полученные с помощью сканеров данные можно было соотнести с информацией из систем GPS.
Принцип работы схож с "бумерангом".В основе работы устройств типа lidar сканер лежит использование лазерных лучей. Сканер выпускает луч, который отражается от впереди стоящего объекта и возвращается в сканер. Зная скорость света (299 792 458 метров в секунду), они могут рассчитать, какое расстояние прошел луч до того, как отразился от объекта и вернулся в сканер. Обычно лидарные датчики могут генерировать по 1 000 000 таких импульсов в секунду, создавая таким образом массив точек, из которых в дальнейшем и строятся различные карты и модели.
То есть лидар — это, простыми словами, лазерный дальномер. Он составляет точные карты местности из набора координат, которые получает во время расчета траектории лазерных лучей, выпущенных из специального сканера.

**Достоинства устройств лидар:**

    - мгновенная мощность луча;
    - когерентность излучения;
    - низкие потери, обусловленные малой длиной волны.
В совокупности указанные характеристики сделали оборудование незаменимым при анализе среды на расстоянии до нескольких километров.

При работе лазерный луч отражается от поверхностей, возвращается к прибору и улавливается фотоприемником. Частота – до 150 000 импульсов в секунду. Аппарат запоминает время прохождения сигнала, на основе чего формирует координаты предмета в пространстве:

    - удаленность;
    - размеры;
    - геометрические особенности и пр.
Создается точная информация о цели в виде набора 3-мерных точек.

Выпускается в 2 основных видах:

    - Микроимпульсные – обладают небольшой мощностью и допускаются к использованию без соблюдения особых мер безопасности.
    - Устройства с высокой энергией излучения, рассчитанные на исследования атмосферы. Они определяют параметры облаков; атмосферное давление ;силу ветра; влажность; содержание газов в воздухе.
Независимо от варианта устройства принцип действия лидар основан на применении одних и тех же систем.\

**Измерение расстояния**

В лазерном дальномере используются разные типы лазера.

Распространенные длины волн:

    - топографические сканеры – 1064 нм;
    - батиметрические – 532 нм;
    - наземные коммерческие приборы – 600-1000 нм;
    - наземное научное оборудование – 1500 нм.

Эти значения выбираются с учетом факторов:

    - свойства окружающей среды;
    - отражающая способность изучаемых мест;
    - чувствительность детектора;
    - конструктивные требования к технике;
    - допустимая степень безопасности излучения для зрения.

**Сканирование**

Для определения не только расстояния, но и обзора цели измеряется множество точек. Методы функционирования сканирующего лидара:

    - качающееся зеркало – за счет изменения положения зеркала вокруг своей оси удается отсканировать нужную область и сформировать трехмерные данные;
    - вращающаяся призма – более совершенный метод, в котором исключен недостаток зеркала в виде непостоянной скорости движения, здесь луч скачет по граням призмы и создает ряды точек;
    - вращающееся зеркало – развертка формируется в виде эллиптической кривой, при этом каждая точка сканируется 2 раза;
    - оптоволоконная подсистема – в отличие от названных механических методов оптоволоконный способ обеспечивает более стабильную геометрию сканирования, поскольку между оптическими каналами оборудования и оптоволокном связи фиксированы.

## Где используют LiDAR

Сейчас технология лидар по-прежнему чаще всего используется для географических нужд и создания точных моделей и трехмерных карт местности. Хотя лидарами пользуются не только картографы, но и те ученые, кто изучает атмосферные явления. Например, климатологам LiDAR позволяет определять состав атмосферы и проводить исследование облаков, испарений, и на основе этих данных строить прогнозы по глобальному потеплению. Океанографы пользуются профессиональным лазерным дальномером для отслеживания береговой эрозии, а ботаники с помощью лидаров следят за состоянием лесов на Земле.
LiDAR отлично подходит для изучения газового состава атмосферы, потому что разные газы поглощают лазерные лучи с различной интенсивностью. И запустив луч с самолета с определенной высоты и зная, на каком уровне находится поверхность в этой точке, принцип работы лидара позволяет узнать, какие газы преобладают в этом конкретном месте. Такое использование лидара уже называют DiAL, то есть LiDAR с дифференциальным поглощением.
То, что часто называют «полицейским радаром», на деле оказывается лазерным сканером, с помощью которого хранители правопорядка определяют нарушителей скоростного режима. Подобные портативные приборы чаще всего используют длину волны 905 нм, что является дешевым, безопасным и эффективным решением.
Помимо профессионального применения, точные датчики иногда используются и в более приземленных задачах. На основе данных с систем LiDAR строятся 3D-модели, проводятся 3D-сканирования различных объектов, а специалисты измеряют длину участков для кадастровых служб.


## Вопросы

1. Основные сферы работы, использующие лидар?

    - **Географы, полицеские, 3D-моделлеры;**
    - Учителя, врачи, пожарные;
    - Бухгалтера, грузчики, переводчики;
    - Нотариусы, актёры, шахтёр.

2. Перечислите достоинства лидара.

    - **мгновенная мощность луча;**
    - **когерентность излучения;**
    - **низкие потери, обусловленные малой длиной волны**
    - луч намагничивает ценные подводные металлы


## Список литературы

![Сайт1](https://blog.eldorado.ru/publications/lidar-chto-eto-za-tekhnologiya-i-zachem-ona-nuzhna-35587)
![Сайт2](https://technokauf.ru/branches/izyskaniya_i_zemelnyy_kadastr/lidar_tekhnologiya/)
![Сайт3](https://gistroy.ru/article/lidar)