Airborne Lidar Bathymetry
Inleiding
LIDAR (LIght Detection And Ranging)

- Dataverzameling vanuit de lucht
- Dataverwerking op de grond
Inleiding
Ontwikkeld vanuit nationale
  overheden:
- V.S.
- Canada
- Australië
- Zweden
Inleiding

-   Werking
-   Nauwkeurigheid
-   Voor- en nadelen
-   toepassingen
Werking
Basisuitrusting:
- Vliegtuig
- Global Positioning System (GPS)
- Inertial Navigation System (INS)
- Video camera (...
Werking - vliegtuig

- Vliegtuig of helicopter
- Lage vlieghoogte
- Lage snelheid
Werking - GPS
-   Lokalisatie vliegtuig
-   Referentiestelsel
-   kGPS
-   dGPS
Werking - INS
-   Inertial Navigation System
-   Stand vliegtuig
-   Gyroscopen (traagheid)




                          ...
Werking – video camera
-   In sommige systemen
-   Down looking
-   Hulpmiddel voor hydrografen
-   herkenningspunten
Werking - laserscanner
Laser zender-ontvanger:
  - 2 pulsen van ≠ golflengten
    - Blauw-groen (zeebodem)
    - Infrarood...
Werking – laserscanner (I)
- Uitzenden laserpuls
  - 1064 nm                        532 nm
              frequentieverdubb...
Werking – laserscanner (II)
- Infrarood
  - Geen penetratie
  - Weerkaatst op wateroppervlak
- Blauw-groen
  - Wel penetra...
Werking – laserscanner (III)
Kanalen ontvanger:
  -   Blauw-groen 1 (bottom return)
  -   Blauw-groen 2 (bottom return)
  ...
Werking - reflectie
- Sterkte reflectie wateroppervlak
  ~ vlieghoogte
- Sterkte reflectie bodem
  ~ vlieghoogte
  ~ diept...
Werking - vlucht
- Typische Lidar-vlucht
  - Lage vlieghoogte (200 m – 500 m)
  - θmax tussen 15°en 20°
     - Scanbreedte...
Werking - scanpatroon
Uitgezonden pulsen:
- θ in richting beweging vliegtuig
⇒Sikkelvormige bogen bij scanning
Nauwkeurigheid

- Horizontale nauwkeurigheid

- Vertikale nauwkeurigheid
Nauwkeurigheid
- Laserstralen
  - In lucht en over korte afstand
    - Fijn
    - Gecollimeerd
  - In water
    - Smalste ...
Nauwkeurigheid - vertikale

- IHO Order-1: 0,50 m
- LADS Mk II (Perry) :
  - 95% binnen 0,24 m
  - Diepte: 6 – 30 m
- SHOA...
Nauwkeurigheid – vertikale (I)
- In stand houden:
  - Dagelijkse controle
  - Dubbel inmeten
  - Calibraties
- Nauwkeurigh...
Nauwkeurigheid – vertikale (II)
 - Steile bodems
 ⇒Geometrisch probleem
   - Eindige diameter
      - Diepste punt inmeten...
Nauwkeurigheid – vertikale
          (III)
- θ (off-nadir angle)
  - Vliegrichting t.o.v. Helling
  ⇒Kleine verschillen
⇒C...
Nauwkeurigheid - horizontale
- Lokatie meetpunt: 3 componenten
  - Positie vliegtuig
  - Surface spot t.o.v. vliegtuig
  -...
Nauwkeurigheid – horizontale
            I
- Positie vliegtuig
  - kGPS
  - dGPS
- Surface spot
  - Off-nadir angle (θ)
  ...
Voordelen
- Snel en accuraat
  - Bedekt met ijs, ramen stormschade
- Grote en kleine projectgebieden
- Vanuit de lucht
  -...
Voordelen I
- ‘dual-mode’ (water + land)
- Actief systeem (zendt zelf pulsen uit)
  - ‘s Nachts meten mogelijk
- Lage vlie...
Voordelen II
- Belangrijkste: ‘cost efficiency’
  - Experimenten:
     - Prijs Lidar = 1/5 tot 1/2 prijs waterborne
      ...
Nadelen
- Maximale meetbare diepte
  - ~ Helderheid water
  - Bottem return relatief sterk en ruisvrij


- Detectie kleine...
Nadelen I
- Belemmeringen
  - Regen, mist, lage bewolking
    - Laser weerkaatst in waterdruppels
  - Sterke wind
    -   ...
Nadelen II
- Hoge golven
  - Veerkeerd gemiddeld zeeniveau
- Glinstering van de zon
  - Ruis
  - Verblinding
  - Niet op p...
Toepassingen
- Nautische kaarten

- Sedimentverplaatsing

- Wrakdetectie

- DTM (water, kust, land)
Toepassingen I
- Coastal zone mapping

- Inspectie havens en havengeulen

- Ondiepe wateren, moerassen,
  overstromingsgeb...
Toepassingen II
- Militaire doeleinden:
  - ‘Antisubmarine warfare’
  - ‘Rapid environmental assessment’


- Ramen schade ...
Lidar
- Vragen?
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Airborne LIDAR Bathymetry

770

Published on

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total Views
770
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
0
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Airborne LIDAR Bathymetry

  1. 1. Airborne Lidar Bathymetry
  2. 2. Inleiding LIDAR (LIght Detection And Ranging) - Dataverzameling vanuit de lucht - Dataverwerking op de grond
  3. 3. Inleiding Ontwikkeld vanuit nationale overheden: - V.S. - Canada - Australië - Zweden
  4. 4. Inleiding - Werking - Nauwkeurigheid - Voor- en nadelen - toepassingen
  5. 5. Werking Basisuitrusting: - Vliegtuig - Global Positioning System (GPS) - Inertial Navigation System (INS) - Video camera (facultatief) - Laserscanner + koeling
  6. 6. Werking - vliegtuig - Vliegtuig of helicopter - Lage vlieghoogte - Lage snelheid
  7. 7. Werking - GPS - Lokalisatie vliegtuig - Referentiestelsel - kGPS - dGPS
  8. 8. Werking - INS - Inertial Navigation System - Stand vliegtuig - Gyroscopen (traagheid) Heave - 6 parameters: Sw ay - Rotatie rond 3 assen - Verplaatsing Surge langs 3 assen
  9. 9. Werking – video camera - In sommige systemen - Down looking - Hulpmiddel voor hydrografen - herkenningspunten
  10. 10. Werking - laserscanner Laser zender-ontvanger: - 2 pulsen van ≠ golflengten - Blauw-groen (zeebodem) - Infrarood (wateroppvlak) Scanner: - Roterende spiegel voor laser ⇒Brede strook pulsen (scanbreedte ~ vlieghoogte, rotatiehoek)
  11. 11. Werking – laserscanner (I) - Uitzenden laserpuls - 1064 nm 532 nm frequentieverdubbelaar (rood) (blauw-groen) - Ontvangen gereflecteerde puls ⇒Tijd = 2x schuine afstand
  12. 12. Werking – laserscanner (II) - Infrarood - Geen penetratie - Weerkaatst op wateroppervlak - Blauw-groen - Wel penetratie - Weerkaatst op zeebodem
  13. 13. Werking – laserscanner (III) Kanalen ontvanger: - Blauw-groen 1 (bottom return) - Blauw-groen 2 (bottom return) - Infrarood (surface return) - Raman (surface return) - Raman-signaal: foton raakt watermolecules ~ uitgezonden signaal ~ rotatiesnelheid watermolecules - Data opslaan voor post processing
  14. 14. Werking - reflectie - Sterkte reflectie wateroppervlak ~ vlieghoogte - Sterkte reflectie bodem ~ vlieghoogte ~ diepte - Te diep: reflectie vs ruis
  15. 15. Werking - vlucht - Typische Lidar-vlucht - Lage vlieghoogte (200 m – 500 m) - θmax tussen 15°en 20° - Scanbreedte ≈ vlieghoogte / 2 - Dichtheid meting hoog (4x4 of 5x5) ⇒frequentie: 400 tot 1000 Hz Vb: h = 250 m v = 90 m/s => 1h : 65 km²
  16. 16. Werking - scanpatroon Uitgezonden pulsen: - θ in richting beweging vliegtuig ⇒Sikkelvormige bogen bij scanning
  17. 17. Nauwkeurigheid - Horizontale nauwkeurigheid - Vertikale nauwkeurigheid
  18. 18. Nauwkeurigheid - Laserstralen - In lucht en over korte afstand - Fijn - Gecollimeerd - In water - Smalste bundel verstrooit - Doorsnede kegel ~ diepte
  19. 19. Nauwkeurigheid - vertikale - IHO Order-1: 0,50 m - LADS Mk II (Perry) : - 95% binnen 0,24 m - Diepte: 6 – 30 m - SHOALS (NOAA): - 95% binnen 0,28 m
  20. 20. Nauwkeurigheid – vertikale (I) - In stand houden: - Dagelijkse controle - Dubbel inmeten - Calibraties - Nauwkeurigheid ligt lager als - Zwakke signale - Extreem vervuild water - Zeer steile hellingen - Kleine objecten
  21. 21. Nauwkeurigheid – vertikale (II) - Steile bodems ⇒Geometrisch probleem - Eindige diameter - Diepste punt inmeten ⇒Verplaatsing in horizontaal vlak ! vliegrichting
  22. 22. Nauwkeurigheid – vertikale (III) - θ (off-nadir angle) - Vliegrichting t.o.v. Helling ⇒Kleine verschillen ⇒Complexe algoritmen Merk op: - Fouten niet van vertikale aard => Horizontale verplaatsing
  23. 23. Nauwkeurigheid - horizontale - Lokatie meetpunt: 3 componenten - Positie vliegtuig - Surface spot t.o.v. vliegtuig - Bottom spot t.o.v. surface spot ? ? ?
  24. 24. Nauwkeurigheid – horizontale I - Positie vliegtuig - kGPS - dGPS - Surface spot - Off-nadir angle (θ) - Vlieghoogte - Bottom spot - ~ diepte (verstrooiing)
  25. 25. Voordelen - Snel en accuraat - Bedekt met ijs, ramen stormschade - Grote en kleine projectgebieden - Vanuit de lucht - Moeilijk, gevaarlijk, onmogelijk voor ‘waterborne technieken’ - Koraalrif, natuurgebied
  26. 26. Voordelen I - ‘dual-mode’ (water + land) - Actief systeem (zendt zelf pulsen uit) - ‘s Nachts meten mogelijk - Lage vlieghoogte - Wolken boven vliegtuig
  27. 27. Voordelen II - Belangrijkste: ‘cost efficiency’ - Experimenten: - Prijs Lidar = 1/5 tot 1/2 prijs waterborne - ~ omgevingsomstandigheden
  28. 28. Nadelen - Maximale meetbare diepte - ~ Helderheid water - Bottem return relatief sterk en ruisvrij - Detectie kleine objecten - 1 m³
  29. 29. Nadelen I - Belemmeringen - Regen, mist, lage bewolking - Laser weerkaatst in waterdruppels - Sterke wind - Rotskusten (kliffen) - Schuimkoppen - Hoge golven - Nevel - Verandering meetdensiteit
  30. 30. Nadelen II - Hoge golven - Veerkeerd gemiddeld zeeniveau - Glinstering van de zon - Ruis - Verblinding - Niet op plaatselijke middag - Zeewierbanken - Verkeerdelijke detectie bodem
  31. 31. Toepassingen - Nautische kaarten - Sedimentverplaatsing - Wrakdetectie - DTM (water, kust, land)
  32. 32. Toepassingen I - Coastal zone mapping - Inspectie havens en havengeulen - Ondiepe wateren, moerassen, overstromingsgebieden
  33. 33. Toepassingen II - Militaire doeleinden: - ‘Antisubmarine warfare’ - ‘Rapid environmental assessment’ - Ramen schade na orkanen e.d.
  34. 34. Lidar - Vragen?
  1. A particular slide catching your eye?

    Clipping is a handy way to collect important slides you want to go back to later.

×