光達技術
光達雷射掃瞄技術
地面光達技術
車載光達技術
空載陸域光達技術
空載測深光達技術

隨著高科技技術之不斷演進,以及蒐集資料之方法與儀器不斷更新,本公司自2002年起即引進各類先進之光達雷射掃瞄軟硬體設備;目前擁有2套地面光達雷射掃瞄系統、 1套車載光達雷射掃瞄系統及2套空載陸域光達雷射掃瞄系統,另外亦提供空載透水光達測深技術,可提供不同需求與目的之地表三維資訊蒐集服務。

光達(LiDAR)雷射掃瞄系統,基本原理是利用雷射脈衝或光柱、接收器時間系統、計數和光線行進時間來進行一連串的作業,因為雷射光束的速度是以光速傳遞,因此我們能以光束從發射至返回接收的時間來計算光束發射點與物體間距離,得到光束發射點與物體間距離後,再經計算得到載具在坐標系統的空間位置,即得物體在坐標系統的空間位置。其所計算而得眾多點之三維坐標資訊稱之為點雲(Points Cloud)。

地面光達雷射掃瞄系統:本公司目前具有2套專用地面光達系統;一是加拿大Optech公司製造之ILRIS-3D雷射掃瞄系統 (Intelligent Laser Ranging and Imaging System),屬長距離之脈衝式3D雷射掃瞄儀;另一款為德國Zoller+Fröhlich 公司所製造之Z+F IMAGER 5010相位式3D雷射掃瞄儀,主要的優點為測距精度高與掃瞄點數多(為目前世界上每秒掃瞄點數最多的工程用3D雷射掃瞄儀)。
 


項目

規格

ILRIS-3D雷射儀

尺寸

31.2cm × 31.2cm × 20.5cm

雷射波長

1540 nm

掃瞄距離

3m ~ 1200m

掃瞄水平視角

40°

垂直視角

40°

重量

12 kg

掃瞄頻率

2000 pts/sec

目標鎖定精度

4mm

模型精度

3mm

景深解析力

3mm


項目

規格

Z+F IMAGER 5010雷射掃瞄儀

測距能力

最長187 m
最短0.3 m

雷射測距精度

0.1~1 mm

資料獲取點數

1,000,000 pts/sec

測距雜訊(10m)

0.5 mm rms 反射率14% (黑色)
0.3 mm rms 反射率80% (白色)

解析力

水平方向 0.0002°
垂直方向 0.0004°

測角精度

± 0.007° rms (水平與垂直)

掃瞄時間

3:22 min (high resolutions)

雷射等級

一級安全雷射

回波數

單一回波

測距方式

相位式

相機

M-Cam 工業級相機



脈衝式3D雷射掃瞄儀點雲成果

相位式3D雷射掃瞄儀點雲成果


車載光達雷射掃瞄系統:車載雷射掃瞄之原理是利用近紅外光之脈衝雷射進行掃瞄,記錄反射訊號的回波及時間後再轉換為距離,載具則以DGPS精密的動態定位,同時利用IMU (Inertial Measurement Unit)獲取姿態參數,並透過DMI (Distance Measuring Instrument)輔助記錄行車的距離,經整合雷射掃瞄測距而獲得測點的三維坐標。雷射掃瞄系統主要包含:「雷射掃瞄組件」以及「定位與定向組件(Position and Orientation System, POS)」二大部份。

車載雷射掃瞄系統結合雷射測距、光學掃瞄、全球定位系統及慣型導航系統與DMI等技術,能快速獲得掃瞄點的三維坐標。本公司於2012年1月購置加拿大Optech公司製造之商業化Lynx M1車載3D雷射掃瞄系統,可快速應用於公路設施清查、道路鋪面平坦度調查、河川河床變異分析、公路邊坡變異分析及城市三維模型製作等服務。

車載光達掃瞄觀測示意圖

車載光達系統安裝照片


項目

規格說明

掃瞄成果

掃瞄系統

Optech Lynx M1

掃瞄器(每秒點數)

2組(各500KHz)

最大掃瞄距離

200m

旋轉鏡速度

80Hz~200Hz

測距精度
絕對精度

8mm (1 sigma)
±5cm (1 sigma)

工業級相機

4組(各500萬畫素)

車行速度

無限制


空載陸域光達雷射掃瞄系統:空載雷射掃瞄系統亦為整合雷射測距、光學掃瞄、全球定位系統及慣性導航系統等先進技術,利用飛行載具快速獲得地表面掃瞄點的瞬時三維坐標。

本公司於2003年引進全台灣第1部空載雷射掃瞄系統,為加拿大Optech公司所生產之ALTM3070系統,搭配同步拍攝的Rollei AIC Pro P45+數位相機系統,開啟的國內製作高精度高解析度之數值表面模型DSM(Digital Surface Model)、數值高程模型DEM(Digital Elevation Model)的新紀元。

國內外對於空載LiDAR資料的應用,已推廣到大面積的地表地形測繪、礦業開發、森林監測、海岸線監控、沙洲變化、防救災體系資源決策等多目標應用,除提高成果精度外並可節省測製之人力、物力、財力與時間。為有效解決台灣多高山與高植被密度影響光達點雲穿透率,公司於2012年再次投入研發經費,引進目前全世界高效能之加拿大Optech公司所生產之雙發雷射系統ALTM Pegasus系統,及搭配同步拍攝DiMAC Ultraligh P65+數位相機系統。利用此系統應用於經濟部中央地質調查所-民國99~101年度之「莫拉克災區LiDAR高解析度數值地形製作案」-101年度,與99、100年度使用ALTM3070系統比較結果,不管是根據整個外業飛航航線公里數、飛行時數,經統計可提升20%~30%之效益;而於光達點雲密度及穿透率約提高2倍,另外在光達點雲航帶平差資料精度比較上,ALTM Pegasus系統亦較ALTM3070系統提高,在在都顯示此系統之優越性。


空載光達雷射掃瞄系統示意圖

儀器設備名稱

說  明

空載雷射掃瞄儀

Optech ALTM 3070
.掃瞄旋角視域FOV:0~50度
.脈衝率PRF:33~70kHz
.掃瞄鏡頻率:0~70Hz, (50 Hz at 40º FOV)
.掃瞄形式:Oscillating, Mirror, Z-shaped
.高程精度:15公分 (1σ,航高1,200m)
30公分(1σ,航高3,000米)
.水平精度:1/2,000航高
.斜距解析度:1公分
.最大掃瞄帶寬:0~0.93航高
.GPS:Trimble
.Position Orientation System:Applanix POS 510
 

空載雷射掃瞄儀

Optech ALTM Pegasus
.掃瞄旋角視域FOV:0~60度
.脈衝率PRF:100~400kHz
.掃瞄鏡頻率:0~140Hz
.掃瞄形式:Oscillating, Mirror, Z-shaped
.高程精度:15公分 (1σ,航高1,200米)
25公分 (1σ,航高2500米)
.水平精度:1/5,500航高
.斜距解析度:1 公分
.最大掃瞄帶寬:0~0.93航高
.GPS:Trimble
.Position Orientation System:Applanix POS 510
 



空載陸域光達雷射掃瞄系統:空載雷射掃瞄系統亦為整合雷射測距、光學掃瞄、全球定位系統及慣性導航系統等先進技術,利用飛行載具快速獲得地表面掃瞄點的瞬時三維坐標。本公司於2003年引進全台灣第1部空載雷射掃瞄系統,為加拿大Optech公司所生產之ALTM3070系統,搭配同步拍攝的Rollei AIC Pro P45+數位相機系統,開啟的國內製作高精度高解析度之數值表面模型DSM(Digital Surface Model)、數值表面模型DEM(Digital Elevation Model)的新紀元。國內外對於空載LiDAR資料的應用,已推廣到大面積的地表地形測繪、礦業開發、森林監測、海岸線監控、沙洲變化、防救災體系資源決策等多目標應用,除提高成果精度外並可節省測製之人力、物力、財力與時間。為有效解決台灣多高山與高植被密度影響光達點雲穿透率,公司於2012年再次投入研發經費,引進目前全世界高效能之加拿大Optech公司所生產之雙發雷射系統ALTM Pegasus系統,及搭配同步拍攝DiMAC Ultraligh P65+數位相機系統。利用此系統應用於經濟部中央地質調查所-民國99~101年度之「莫拉克災區LiDAR高解析度數值地形製作案」-101年度,與99、100年度使用ALTM3070系統比較結果,不管是根據整個外業飛航航線公里數、飛行時數,經統計可提升20%~30%之效益;而於光達點雲密度及穿透率約提高2倍,另外在光達點雲航帶平差資料精度比較上,ALTM Pegasus系統亦較ALTM3070系統提高,在在都顯示此系統之優越性。



加拿大Optech公司透水光達SHOALS-1000T設備一覽圖


加拿大Optech公司透水光達SHOALS-1000T設備一覽圖


英國Blom公司透水光達 Hawk Eye II設備一覽圖


Hawk Eye II掃瞄成果-墾丁海域


Hawk Eye II系統台東測區成果(a)陸域與海域數值地形圖(b)鑲嵌影像
 

 
 

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