激光雷達(dá)無人機(jī)是任何攜帶激光雷達(dá)傳感器的無人機(jī)。它們用于收集數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可用于為各種應(yīng)用和行業(yè)制作詳細(xì)的 3D 模型。
無論您是勘察森林、調(diào)查深夜車禍的原因，還是繪制侵蝕的海岸線地圖，LiDAR 傳感器都可以幫助您提供一些最準(zhǔn)確、高分辨率的 3D 模型。
現(xiàn)在，隨著激光雷達(dá)無人機(jī)的實(shí)施，這項(xiàng)技術(shù)比以往任何時候都更容易獲得。
隨著 LiDAR 傳感器因成本和尺寸的降低而變得更加廣泛，空中 LiDAR 技術(shù)（即LiDAR 無人機(jī)（而不是飛機(jī)或直升機(jī)））正在迅速變得越來越普遍。
事實(shí)上，帶有激光雷達(dá)傳感器的無人機(jī)現(xiàn)在被用于各種用途，從調(diào)查保險索賠到幫助進(jìn)行新的考古發(fā)現(xiàn)。
使用激光雷達(dá)，高功率激光向目標(biāo)發(fā)射精 確的脈沖，并測量反射回來的脈沖，以收集有關(guān)目標(biāo)的數(shù)據(jù)。
為了了解物體的三個維度，激光雷達(dá)傳感器測量：
l時間——脈沖返回需要多長時間。
l強(qiáng)度——激光脈沖的返回強(qiáng)度。
l反射角——反射角所指示的被測量表面的變化方式。
收集這些數(shù)據(jù)點(diǎn)后，專門的 3D 繪圖軟件會處理這些信息以及 GPS（全球定位系統(tǒng)）數(shù)據(jù)和 INS（慣性導(dǎo)航系統(tǒng)）數(shù)據(jù)，以創(chuàng)建目標(biāo)區(qū)域或物體的詳細(xì)且精 確的 3D 模型。
激光雷達(dá)系統(tǒng)通常使用紫外線或近紅外信號來繪制區(qū)域地圖，這意味著它們可以在很少或沒有外部光的情況下運(yùn)行，這使得它們非常適合在夜間使用，尤其是在汽車事故等緊急情況下。
只需一次，LiDAR 無人機(jī)就可以捕獲并生成可能需要緊急服務(wù)的任何事故的全面 3D 地圖。無論是深夜的州際連環(huán)相撞事故，還是白雪皚皚的鄉(xiāng)村道路上的擋泥板彎曲事故，激光雷達(dá)無人機(jī)都可以在急救人員到達(dá)之前就任何緊急情況生成準(zhǔn)確而詳盡的報告。
l分診協(xié)助。憑借準(zhǔn)確的信息和對原本可能未知的視覺細(xì)節(jié)的全面了解，現(xiàn)場的緊急服務(wù)人員可以在最初的關(guān)鍵時刻拯救公民和拯救生命，而不是花時間評估情況。
l事故重建。除了使用 LiDAR 數(shù)據(jù)創(chuàng)建事故現(xiàn)場的 3D 模型外，大多數(shù) LiDAR 無人機(jī)除了 LiDAR 有效負(fù)載外還配備了視覺攝像頭，它們收集的視覺數(shù)據(jù)可以作為法庭上的證據(jù)，作為反映潛在事故的準(zhǔn)確和中立的記錄。事故的原因或結(jié)果。
l清理。激光雷達(dá)無人機(jī)提供的地圖可以幫助清障人員或環(huán)衛(wèi)人員以更快的速度處理事故的后果。
l節(jié)省。激光雷達(dá)無人機(jī)通常比事故重建的替代方法更便宜。而且，通過幫助減少二次事故可能發(fā)生的時間，它們可以減少城市必須處理的事故總量，從而節(jié)省資金。
l道路更安全。事故現(xiàn)場發(fā)生二次事故很常見，清理事故所需的時間越長，發(fā)生此類事故的可能性就越大。通過加快清理過程，激光雷達(dá)無人機(jī)可以幫助保持道路更安全。
另一個受益于激光雷達(dá)無人機(jī)提供的超精 確地圖的行業(yè)是農(nóng)業(yè)。
使用無人機(jī)和其他機(jī)器人技術(shù)來改善農(nóng)業(yè)通常被稱為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，而激光雷達(dá)數(shù)據(jù)是這一新運(yùn)動的關(guān)鍵要素。
l作物生產(chǎn)。通過激光雷達(dá)無人機(jī)提供的信息可用于制作許多地圖，為農(nóng)業(yè)決策提供信息。其中包括顯示高、中、低作物產(chǎn)量區(qū)域的地圖，告知何時何地使用肥料（一種昂貴、寶貴且經(jīng)常過度使用的資源）的地圖，甚至還顯示農(nóng)場接受最多陽光的區(qū)域的地圖。
l灌溉。在稻田等需要建造復(fù)雜而精 確的堤壩以進(jìn)行適當(dāng)灌溉的土地上，激光雷達(dá)生成的地圖是必不可少的。支持激光雷達(dá)的無人機(jī)不僅可以提供英寸寬精度的模型，而且即使田地被洪水淹沒，它們也可以這樣做——以前，農(nóng)民必須等到地面干涸才能駕駛滿載設(shè)備的卡車穿過田地。
l牲畜管理。以在地面上不可能做到的方式跟蹤徘徊或放牧的牲畜，并保護(hù)它們免受捕食者的侵害——即使在夜間，當(dāng)監(jiān)測此類威脅變得更加困難和危險時。
l測繪。在短時間內(nèi)，帶有激光雷達(dá)有效載荷的無人機(jī)可以高精度地掃描并繪制出農(nóng)場的全部面積。
l節(jié)省。通過快速提供精 確的數(shù)據(jù)來告知所有這些活動，減少與灌溉、作物生產(chǎn)和牲畜管理相關(guān)的成本和時間。
如今，激光雷達(dá)掃描無人機(jī)最 新穎、最令人興奮的應(yīng)用領(lǐng)域之一是考古領(lǐng)域。
當(dāng)然，無人機(jī)實(shí)際上并不能幫助挖掘古代文物，但它們可以極大地幫助研究人員了解以前發(fā)現(xiàn)的遺址或?qū)ふ倚碌倪z址。
2017 年，激光雷達(dá)無人機(jī)傳感器收集的信息幫助識別了埃爾米拉多河流域龐大的道路系統(tǒng)，該河流域是中美洲叢林深處的一大片土地。如果沒有 LiDAR 無人機(jī)的使用以及該技術(shù)通過茂密而寬闊的樹冠收集數(shù)據(jù)的獨(dú)特能力，這些早在公元前 600 年就被瑪雅人使用的道路可能永遠(yuǎn)不會被發(fā)現(xiàn)。
2019 年，科羅拉多州古人峽谷國家紀(jì)念碑也發(fā)生了類似的故事。在這里，研究人員試圖繪制沙峽谷地圖，這里被認(rèn)為是普韋布洛的祖先遺址。Sand Canyon 團(tuán)隊利用航空激光雷達(dá)，在該地區(qū)的地圖繪制中收集了超過 32 億個數(shù)據(jù)點(diǎn)。
“這種調(diào)查方法的影響確實(shí)令人驚訝，它消除了艱苦的地面調(diào)查的需要，而且提供如此詳細(xì)結(jié)果的速度令人印象深刻。它加速了我們的理解——結(jié)果表明普韋布洛比我們之前想象的更廣泛?！?/span>
- 克羅峽谷考古中心研究所執(zhí)行副所長 Mark D. Varien
l快速現(xiàn)場勘察。配備激光雷達(dá)傳感器的無人機(jī)可以幫助考古學(xué)家勘察潛在的挖掘地點(diǎn)，甚至無需拿起鏟子。
l無損傷。激光雷達(dá)使考古學(xué)家能夠檢查感興趣的區(qū)域，而不必?fù)?dān)心會破壞地表以下的東西，這是該領(lǐng)域的一個緊迫問題。
l揭示隱藏的內(nèi)容。研究人員可以找到肉眼看不見的隱藏的、雜草叢生的或幾乎被掩埋的證據(jù)。事實(shí)上，激光雷達(dá)傳感器可以在不干擾地面的情況下發(fā)現(xiàn)從人行道到墓地的一切。
激光雷達(dá)傳感器無人機(jī)提供的信息可以非常有效地幫助政府和其他機(jī)構(gòu)維護(hù)和保護(hù)其自然資源。
事實(shí)上，美國的許多州已經(jīng)開始使用航空激光雷達(dá)掃描儀來更好地了解本國境內(nèi)的資產(chǎn)。這種密集、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)收集可以更好地記錄，進(jìn)而可以更好地保護(hù)我們的自然資源。
其他州，如愛荷華州，擁有完整的數(shù)據(jù)庫，其中包含從激光雷達(dá)傳感器收集的信息。該州的地理信息系統(tǒng) (GIS) 充滿了愛荷華州自然資源部從 LiDAR 系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)。
“激光雷達(dá)數(shù)據(jù)，包括等高線圖、數(shù)字高程模型、山影投影等衍生品，正在協(xié)助廣泛的自然資源保護(hù)應(yīng)用?！?nbsp;
- 明尼蘇達(dá)大學(xué)水資源中心
l森林保護(hù)。繪制森林地圖以保護(hù)它們。
l節(jié)約用水。激光雷達(dá)無人機(jī)可以繪制從洪泛區(qū)到水盆地的一切地圖，通過這些區(qū)域的準(zhǔn)確、高保真度地圖，州和地方政府既可以為自然災(zāi)害做好準(zhǔn)備，也可以更準(zhǔn)確地預(yù)測其每年的資源使用情況。
l沙丘保護(hù)。繪制沙丘地圖，追蹤沙丘的擴(kuò)散和對周邊生態(tài)系統(tǒng)的入侵，并保護(hù)它們。
激光雷達(dá)無人機(jī)在檢查和其他基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的用例是顯而易見的。
從勘察建筑工地到測量電線周圍植被的數(shù)量，帶有激光雷達(dá)有效載荷的無人機(jī)可以大大減少手動勘察或檢查的時間和成本。
目前，帶有激光雷達(dá)傳感器的無人機(jī)被用來檢查和維護(hù)鐵路、管道、渦輪機(jī)等。
l歷史記錄。獲取整個資產(chǎn)的精 確 3D 快照，可以將其與資產(chǎn)過去和未來的狀況進(jìn)行比較。
l規(guī)劃。獲取資產(chǎn)或空間的詳細(xì) 3D 渲染可以幫助規(guī)劃未來的工作并確保不會遺漏任何細(xì)節(jié)。
l安全。使用無人機(jī)數(shù)據(jù)而不是親自收集數(shù)據(jù)，避免手動進(jìn)入危險的密閉空間或高空作業(yè)。
l節(jié)省。通過加快檢查速度并減少停機(jī)時間，利用航空 LiDAR 數(shù)據(jù)制作的 3D 地圖可以為工業(yè)檢查節(jié)省大量成本。
州政府用于保護(hù)工作的地圖也可以被保險業(yè)用來更好、更準(zhǔn)確地服務(wù)于他們的顧客和客戶。
這是因?yàn)榧す饫走_(dá)傳感器無人機(jī)提供的地圖有助于為洪水或財產(chǎn)保險等項(xiàng)目制作高度個性化的報價，并調(diào)查此類事件的索賠。
通常，保險理賠員在發(fā)生洪水等事件后，會挨家挨戶詢問問題并做筆記來評估損失。
但激光雷達(dá)無人機(jī)徹底改變了這一過程，因?yàn)樗鼈兛梢栽诙潭處追昼妰?nèi)繪制出大片城市地區(qū)的地圖。
l證明。在保險索賠方面，激光雷達(dá)傳感器提供的記錄可以證明受極端天氣或其他事件影響的特定地點(diǎn)到底發(fā)生了什么。
l安全。在屋頂檢查中，空中激光雷達(dá)可以代替人員親自登上屋頂，從而提高檢查過程的安全性。
l速度?？焖僬{(diào)查保險索賠。
林務(wù)人員已經(jīng)在使用激光雷達(dá)無人機(jī)來測量從樹冠高度到單片葉子面積的所有數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)被用于對土地進(jìn)行分類、管理森林火災(zāi)、了解生態(tài)系統(tǒng)以及對商業(yè)森林進(jìn)行盤點(diǎn)。
激光雷達(dá)對于測量大而茂密的森林中單棵樹的高度和位置特別有用，而且該技術(shù)在樹頂周圍工作的能力也使其非常適合收集地面信息。
由于激光雷達(dá)技術(shù)忽略了樹木投射的陰影，因此其激光可以一路反射到森林地面，從而提供其他方法無法提供的地面信息。
l節(jié)省?？罩屑す饫走_(dá)比步行在某個區(qū)域進(jìn)行樹木調(diào)查要快得多，因此成本也便宜得多。
l速度。傳統(tǒng)的森林測量方法效率低下、耗時，而且在沒有燈光的情況下幾乎無法使用。
l研究。激光雷達(dá)數(shù)據(jù)對于提高我們對森林的了解至關(guān)重要，這些數(shù)據(jù)來自特定樹木和整個樹林的數(shù)據(jù)。
l資源管理。激光雷達(dá)數(shù)據(jù)可以幫助清查、編目和跟蹤林業(yè)的幾個重要數(shù)據(jù)點(diǎn)，包括一個地區(qū)的樹木總數(shù)、類型、分布，甚至健康狀況。
l改善商業(yè)和保護(hù)。改善林業(yè)數(shù)據(jù)對保護(hù)工作和依賴世界森林的行業(yè)（如紙張、糖漿和家具行業(yè)）都有影響。
對于大多數(shù)人來說，執(zhí)法可能是他們在生活中已經(jīng)看到激光雷達(dá)技術(shù)投入使用的領(lǐng)域之一。
這是為什么？
嗯，因?yàn)樽允兰o(jì)之交以來，世界各地的警察部門一直在將雷達(dá)槍換成激光雷達(dá)槍，利用準(zhǔn)確而精 確的技術(shù)來更好地測量過往車輛的速度。
但激光雷達(dá)在執(zhí)法中的用途遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了測速槍的范圍。我們已經(jīng)討論過激光雷達(dá)無人機(jī)如何幫助繪制事故現(xiàn)場圖，即使是在黑暗中，但它們對于分析活躍的犯罪現(xiàn)場也 至關(guān)重要。
l戰(zhàn)術(shù)信息。在發(fā)生人質(zhì)劫持事件時，警方可以使用激光雷達(dá)無人機(jī)從遠(yuǎn)處全面了解威脅情況。無論白天還是夜晚，警員都可以使用無人機(jī)充分了解和評估危險情況。
l搜尋及救援。尋找在偏遠(yuǎn)地區(qū)迷路的人——即使是在晚上。
l水上救援。使用測深激光雷達(dá)傳感器（一種產(chǎn)生穿透水的綠光的激光雷達(dá)，而不是地形激光雷達(dá)的近紅外激光），急救人員可以快速識別殘骸，甚至可能部分或完全淹沒在水中的幸存者。
激光雷達(dá)技術(shù)使檢查、測量和測繪變得更加高效和安全的最后一個領(lǐng)域是采礦業(yè)。
在采礦業(yè)，配備激光雷達(dá)的無人機(jī)被用來在計劃爆炸后檢查礦井，以確保在派遣任何人類工人之前該地區(qū)是安全的。激光雷達(dá)無人機(jī)還用于測量礦石體積和礦石開采空間。
地下采礦環(huán)境使得無人機(jī)無法進(jìn)行 GPS 操作，因此激光雷達(dá)和視覺傳感器對于使無人機(jī)能夠在沒有 GPS 的情況下在地下操作至關(guān)重要。
l提高礦石開采量。使用 LiDAR 數(shù)據(jù)制作的 3D 地圖可以幫助識別潛在的剩余礦石，這可以為礦業(yè)公司帶來巨額額外收入。
l規(guī)劃。與地面掃描儀配合使用，激光雷達(dá)無人機(jī)可以將新的表面數(shù)據(jù)與之前的掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以確定礦井的哪些區(qū)域資源豐富或下一步應(yīng)該作為目標(biāo)。
l安全。繪制不穩(wěn)定區(qū)域的地圖，以便評估其安全性。
l節(jié)省。提高對礦山關(guān)鍵挖掘的了解可以提高礦石開采量和整體效率，從而帶來巨大的潛在節(jié)約。
價格：130 美元
它重量輕，耗電量小，射程約為 40 米
2.LEDDARTECH VU8
價格：$693
這款 LiDAR 傳感器可檢測范圍達(dá) 215 米的目標(biāo)，重量僅為 75 克，是一款出色的輕型 LiDAR 傳感器，可與多種無人機(jī)配合使用。
價格：319 美元
該 LiDAR 傳感器重 340 克，范圍約為 6 米。
該傳感器旨在用于機(jī)器人、避障和路線規(guī)劃，在無人機(jī)上的可行性有限，但仍然是某些功能或應(yīng)用的正確選擇。
價格：1,400 美元
這款堅固耐用的 Velodyne LiDAR 傳感器的探測范圍可達(dá) 100 米。它具有 360° 水平 FOV，重量不到 2 公斤，使其成為適用于無人機(jī)的堅固 LiDAR 傳感器。
價格：2,100 美元
這款 Velodyne 傳感器專為大規(guī)模生產(chǎn)而設(shè)計，是目前市場上價值最 高的 LiDAR 無人機(jī)傳感器之一。比類似價格的傳感器更具成本效益，對于那些想花更多錢的人來說，這是一個不錯的選擇。
除了傳感器的價格差異很大之外，無人機(jī)本身和任何兼容軟件的成本也會迅速增加，尤其是對于業(yè)余愛好者來說，因此購買支持激光雷達(dá)的無人機(jī)是一項(xiàng)相當(dāng)大的投資。
激光雷達(dá)無人機(jī)及其相關(guān)傳感器可能會在許多不同領(lǐng)域節(jié)省數(shù)百萬美元，因此隨著進(jìn)入成本持續(xù)下降，幾乎可以肯定的是，激光雷達(dá)無人機(jī)技術(shù)將繼續(xù)在許多不同領(lǐng)域?qū)嵤┬袠I(yè)。
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