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Levés aéroportées et terrestres > Semaine_4_Chapitre_3: Plateforme lidar > Flashcards

Semaine_4_Chapitre_3: Plateforme lidar Flashcards

1
Q

Video partie 1

A

Video partie 1

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2
Q

ALS

A

ALS= Airborne Lidar Scanning (avion et hélicoptère)

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3
Q

Définitions:

A

-Fréquence d’émission:
Nombre d’impulsion par seconde, haute fréquence peut diminuer le cout d’acquisition.

-Patron de balayage:
Distribution spatiale théorique des impulsions au sol, fonction du dispositif de balayage du laser.

-Divergence du laser:
Angle déterminant l’augmentation du diamètre de l’impulsion selon la distance.

-Angle de balayage (aéroportée):
angle maximal de visée latérale par rapport au nadir

-Diamètre d’une impulsion:
diamètre de la trace au sol à une distance donnée selon la définition FWHM ou 1/e^2

-Longueur d’une impulsion:
durée en ns de l’onde émise, selon la définition FWHM ou 1/e^2

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4
Q

Airborne Laser Scanning (ALS) composantes

A

ALS:
2 composantes de positions
2 composantes LSS (mesures)

  • Composantes GPS pour sa position
  • Composantes IMU pour son orientation
  • Composantes LIDAR pour les mesure de range
  • Composante SCANNER de scan angle (redirige le laser dans différentes directions)
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5
Q

IMU

A

Capable de détecter les accélérations et dans quelle direction, elle est donc capable de donner une information par rapport à la position de l’avion. capable de dire au temps T1 tu es rendu là.

Problème: autant le IMU va dire que tu es à une position puisqu’elle est capable de détecter les accélérations dans les différentes direction autant le GPS va aussi donner une position, mais laquelle est la vraie.

Comment faire pour utiliser ces deux sources de données pour améliorer notre positionnement?

Utilisation d’un filtre Kalman: méthode statistique et prédire quelle est la meilleure réponse en fonction des 2 sources d’information

Donc en même temps de prédire la position exacte, la plateforme inertiel détermine les angles (de quel bord ça penche)

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6
Q

Avantages du lidar aéroporté

A 
Les données topographiques lidar dépassent en exactitude et résolution toute autres formes de
données : 
– terrain 
– photogrammétrie 
– interférométrie radar

plus grande résolution pour plus grande exactitude en plus de la rapidité.

Les levés lidar constituent la manière la plus rapide d’acquérir des données sur la topographie des surfaces et de celle du sol.

• Elles constituent également la meilleure source d’information sur la forme des structures (par exemple les pylones et câbles) et de la végétation
(hauteur des couverts forestiers).

Contrairement à la photogrammétrie, le lidar peut traverser le couvert de végétations

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7
Q

Produits dérivés d’un levé lidar aéroporté.

A

MNS = Modèle numérique de surface (arbre inclu, on voit le sommet des objets à la surface, les premiers retours)

MNT = Modèle numérique de terrain (tout ce qui se trouve au niveau du sol, on scan le sol/terrain)

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8
Q

Positionnement des retours

A
  • les coordonnée d’origine du tir Laser est établie par un système GPS (GNSS)
  • L’angle de tir laser est connu grâce à une centrale inertielle (IMU) qui mesure l’orientation de l’avion selon les 3 axes ainsi que par l’angle du miroir de balayage.
  • En combinant la porté, la position d’origine et l’orientation de la plate forme et du miroir on peut mesurer la position xyz de chacun des retours
  • Donc en gros, besoin de:
  • position initiale (Composante GPS)
  • Orienation (IMU)
  • balayage (miroir)
    • tout cela nous donne la position RETOUR**
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9
Q

Balayage

A

Fauchée = Largeur qu’on couvre avec un seul balayage (vertical/ perpendiculaire à la ligne de vol, longueur de la bande, déterminé par l’angle du miroir de balayage )

À cause des imperfection de la course de l’avion (cause atmosphérique), le recouvrement va être plus grand pour permettre de corriger les imperfections

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10
Q

Lignes de vol

A

recouvrement latéral = entre les fauchées

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11
Q

Semis points de lidar

A

Les données prennent donc la forme de semis
de points XYZ plus ou moins réguliers. Cela est du à l’avion qui n’est pas complètement stable, la position des points n’est pas homogène (le patron des scan ne fait pas des zigzag parfait), plus hétérogène.

pas toujours du 4 points par mètres carrées.

exemple de statistiques : Séparation par tuiles, dans 95% des cas il y a 4 points dans les tuiles

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12
Q

Partie 2

A

Partie 2

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13
Q

Fréquence d’impulsion

A

définition de fréquence d’impulsion:
Nombre d’impulsions laser par seconde, Hz

Une fréquence plus élevée permet d’accroître la densité des retours (par mètres carrée) pour une même altitude, ou de voler plus haut pour une même densité
(réduction des couts).

-Augmentation de la fréquence d’impulsion, diminution de l’espace entre chaque retour LE LONG DE LA LIGNE DE BALAYAGE.

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14
Q

Fréquence de balayage

A

Définition de fréquence de balayage:
Nombre de passages (scans) par secondes

  • une fréquence de balayage haute permet à une altitude et une vitesse donnée/ définie, de réduire L’ESPACE ENTRE LES LIGNES DE BALAYAGE
  • le champ de visée est déterminé par l’angle de balayage maximum, cela influence la fréquence de balayage maximale

au bout de la ligne le miroir ralenti un peu, il risque donc d’avoir plus de points.

** l’angle maximal de visé et l’altitude détermine LA FAUCHÉE (LARGEUR DE LA BANDE COUVERTE)**

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15
Q

Densité moyenne

A

Densité moyenne = PRF/ 2 x v x h x tan(theta/2)

ou
v: vitesse avion
h: altitude de vol
theta: angle de visé
PRF; fréquence d'émission

PRF maximal dépend de l’altitude de vol, pcq il faut considérer un équilibre entre puissance émise et PRF

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16
Q

résolution horizontale

A

Pour les retours discrets: comme plus d’un
point par impulsion est possible, on peut
rapporter la résolution horizontale en points
par m2 ou en impulsion par m2
** À faire attention à la région urbaine ou couvert végétal**

17
Q

Résolution

A

• La résolution dépend de la densité des points,
elle s’exprime donc en termes de :
– Nombre de points par m2 ou impulsions par m2
– ou de distance moyenne entre les points (postspacing)

Elle dépend de : 
– La fréquence d’impulsion 
– L’altitude de vol 
– La fréquence de balayage 
– La présence d’un couvert végétal
18
Q

Niveau de résolution

A

Vu le volume de données en général considérable,
l’augmentation de la densité de points se paye en
espace disque et temps de traitement.

en foret on essaye d’avoir un angle de visé plus petit, pour éviter les trajets multiples et sur des angles de visées plus longues, il y a de l’énergie qui se perd aux extrémités, donc plus difficile de passer à travers le couvert végétal.

19
Q

Video partie 3

A

Video partie 3

20
Q

la variabilité de densité due au recouvrement des lignes de vol

A

la densité de points n’est pas homogène lors de levés, on voit le nombre d’impulsions par mètre carrées, dans les extrémités de la fauché ou de le ligne de vol il y a beaucoup moins d’impulsions par mètres carrées, pcq à ce moment la l’avion c’est tassé du mauvais coté, ce qui fait que ce recouvrement latéral en particulier est moins bien recouvert

21
Q

les axes de rotation

A
  • roulis
  • tangage
  • lacets
22
Q

Portée maximale

A

La portée maximale détermine l’altitude maximale de
vol.

Une altitude plus grande entraîne une diminution de la
densité et de l’énergie incidente et une augmentation
de l’erreur, mais permet de diminuer les coûts du
survol. surtout au niveau du IMU, une erreur de IMU de qques degrés va se faire ressentir beaucoup plus à grande altitude que à basse altitude

23
Q

paramètres des capteurs

A
  • Nombre de retours par impulsions
  • Mesure de l’intensité du signal
  • erreur
  • Puissance du laser (dépend entre autre de la fréquence d’impulsion)
  • Longueur d’onde du laser
24
Q

hélicoptère

A

-L’hélicoptère convient aux survols de CORRIDORS
(lignes électriques, pipelines, etc.)

  • Il permet des survols à basse altitude et faible
    vitesse, donc des COUVERTURES PLUS DENSES

-Il est plus facile d’atteindre l’ÉQUILIBRE souhaité
entre les densités parallèlement et perpendiculairement à l’axe de vol.

-Plus LENT ET COUTEUX, il ne convient pas aux
survols de grande superficie.

-Sa moins bonne stabilité augmente le risque de
TROUS dans la couverture de points.

25
Q

Système mobile

A

Scanneur terrestre avec gps et système IMU

lidar mobile terrestre, peut être monté sur automobile

utile pour prédiction d’éboulement

26
Q

Satellite

A

-Comme les distances de l’espace sont grandes,
la puissance des laser doit être plus élevée
(laser Q-switched) , env. 15-20 mJ, et la
fréquence d’émission plus basse.

-Il faut aussi considérer que la vitesse de la
plateforme est typiquement 25,000-30,000
km/h

il faut prendre en considération que en raison de la vitesse du satellites, des ajustements doivent être effectué en raison de la position DES RETOURS

27
Q

Geoscience laser altimeter system (GLAS)

A

Mission primaire de suivi des calottes glaciaires pour
déterminer leur contribution à l’augmentation du niveau
des mers

  • Q-switched Nd-YAG avec une impulsion de 6ns à 1064 nmet 532nm
  • PRF de 40Hz et énergie de 74mJ et 36mJ pour chaque longueur d’onde
  • Le miroir du télescope mesurant l’énergie réfléchie a 1 m de diamètre
  • La détection analogue FWF est utilisée pour l’infrarouge
  • Le photon counting est utilisé pour le vert (surtout pour la composition de l’atmosphère)
  • Diamètre de l’impulsion au sol: 70m, séparés de 170m
  • 3 lasers à bord, 1 a cessé de fonctionner quelques semaines après l’entrée en fonction à cause d’un défaut de fabrication des diodes qui pompent le laser. Les 2 autres sont par précaution utilisés 27% de l’année pendant 3 périodes de 33 jours
28
Q

Le Global Ecosystem Dynamics

Investigation (GEDI)

A

• Objectif scientifique: caractériser les effets des
changements climatiques et anthropiques sur la
structure et dynamique des écosystèmes terrestres

• Ceci pour améliorer notre compréhension du cycle du
carbone et la biodiversité

• Sera installé sur la station spatiale internationale en
2019

il y a une plus grande densité de points au Nord du QC que à l’équateur, même si l’équateur est plus près du satellite, la raison étant le parcours des satellites. Ceux-ci ne vont pas au Pole Nord, donc ils ralentissent au niveau de chibougameau ce qui augmente le temps de passage et la densité de points.

29
Q

video partie 4

A

video partie 4

30
Q

technical data

A

voir la relation entre porté et fréquence pour un objet qui a une reflectance donnée

31
Q

technical data (suite)

A

Plus on monte la fréquence d’émission, moins notre laser peut se recharger, moins il y a d’énergie, plus la portée diminue.

near infrared proche de 1500 nm

32
Q

drones vs aéroporté

A

les drones on un degré de fauché vrmt vrmt plus grand que aéroporté qui est sensiblement de 15 20 degrés

cela impacte grandement la qualité de données, la géométrique est beaucoup plus variable avec les drones qu’en aéroporté

** occlusion= des objets qui interceptent les rayons laser qui empêche l’enregistrement des autres objets**

33
Q

avantages drones

A
  • meilleure résolution
  • moins cher que aéroporté pour des petites zones de recouvrement
  • peut être muni d’une caméra , selon le besoin du mandat (camera digitale ou multispectrale (hyperspectrale))
    ( Dans aéroporté il y a un seul trou pour un seul équipement à la fois), mais au drone on peut mettre différents systèmes à la fois.
    -
34
Q

Le lidar multispectral –terrestre

A

plusieurs laser avec des longueurs d’onde différentes, on peut etre sur du retour spectrale.

35
Q

Ce que vous devriez savoir:

A

• Les définitions des termes utilisés en lidar
• Les composantes d’un système ALS
• L’effet de certains paramètres de vol sur un
relevé ALS
• Les possibilités et limites des mesures lidar
effectuées à partir de différentes plateformes

36
Q

Ce que vous devriez savoir:

• Les définitions des termes utilisés en lidar

A

• Les définitions des termes utilisés en lidar:

1- ALS = Air borne Lidar Scanning (avion et hélicoptère)

2- Fréquence d’ÉMISSION: Nombre d’impulsions par secondes (Hz)

3- Patron de balayage: distribution spatiale des impulsions au sol (il y a des scanneur qui font des cercles d’autre des lignes)

4 -Divergence du laser:
Angle déterminant l’augmentation du diamètre de l’impulsion selon la distance.

5 -Angle de balayage (aéroportée):
angle maximal de visée latérale par rapport au nadir

6 -Diamètre d’une impulsion:
diamètre de la trace au sol à une distance donnée selon la définition FWHM ou 1/e^2

7 -Longueur d’une impulsion:
durée en ns de l’onde émise, selon la définition FWHM ou 1/e^2

37
Q

Ce que vous devriez savoir:

• Les composantes d’un système ALS

A

• Les composantes d’un système ALS:

2 composantes de positions
2 composantes LSS (mesures)

  • Composantes GPS pour sa position
  • Composantes IMU pour son orientation
  • Composantes LIDAR pour les mesure de range
  • Composante SCANNER de scan angle (redirige le laser dans différentes directions)
38
Q

Ce que vous devriez savoir:
• L’effet de certains paramètres de vol sur un
relevé ALS

A

• L’effet de certains paramètres de vol sur un
relevé ALS

1- Balayage= Fauchée = Largeur qu’on couvre avec un seul balayage (vertical/ perpendiculaire à la ligne de vol, longueur de la bande, déterminé par l’angle du miroir de balayage )

À cause des imperfection de la course de l’avion (cause atmosphérique), le recouvrement va être plus grand pour permettre de corriger les imperfections.

2- Lignes de vol = recouvrement latéral = entre les fauchées.

3- Fréquence d’impulsion= Nombre d’impulsions laser par seconde, Hz

Une fréquence plus élevée permet d’accroître la densité des retours (par mètres carrée) pour une même altitude, ou de voler plus haut pour une même densité
(réduction des couts).

**Augmentation de la fréquence d’impulsion, diminution de l’espace entre chaque retour LE LONG DE LA LIGNE DE BALAYAGE.

4- Fréquence de balayage=Nombre de passages (scans) par secondes

  • une fréquence de balayage haute permet à une altitude et une vitesse donnée/ définie, de réduire L’ESPACE ENTRE LES LIGNES DE BALAYAGE
  • le champ de visée est déterminé par l’angle de balayage maximum, cela influence la fréquence de balayage maximale

au bout de la ligne le miroir ralenti un peu, il risque donc d’avoir plus de points.

** l’angle maximal de visé et l’altitude détermine LA FAUCHÉE (LARGEUR DE LA BANDE COUVERTE)**

5- Altitude de vol et vitesse de vol=
Altitude de vol impacte sur la portée maximale, l’énergie nécessaire et donc la fréquence d’impulsions (un fréquence plus haute nous permet de voler plus haut et obtenir une densité similaire). la vitesse de l’avion risque de diminuer la densité de points

39
Q

Ce que vous devriez savoir:
• Les possibilités et limites des mesures lidar
effectuées à partir de différentes plateformes

A

• Les possibilités et limites des mesures lidar
effectuées à partir de différentes plateformes:

subjectif, voir notes et en discuter

Levés aéroportées et terrestres (12 decks)

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