Introduction au lidar

Question 1

Cours magistral video 1

Answer 1

le laser: principes physique et historique du lidar

Question 2

représentation de l’OEM (Onde électro magnétique)dans le temps, il est fonction de quoi?

Answer 2

1- Période: T(s), temps pour compléter un cycle (d’un sommet à un deuxième sommet).

2-Fréquence f(Hz)= 1/T. nombre de cycles par secondes.

3-Féruqnce angulaire: w(oméga) rad/s= 2xPixf = 2xpi/T.
c’est le nombre de radians par secondes

4- Longueur d’onde: A (Lambda) (m): distance pour compléter un cycle

5- N’ombre d’onde: K (rad/m)= 2xPi/ A
nombre de cycles par mètres

Question 3

Principe de mesure

Answer 3

onde avec une fréquence qui voyage à la vitesse de la lumière, connaissant sa vitesse on peut en déduire la distance avec le temps pris pour un enregistrement

Question 4

Si c’est le même principe qu’un station totale, alors quelle est la différence?

Answer 4

pour une station totale on a un prisme que l’on vise qui permet le retour de toute l’énergie laser envoyée.

avec un LIDAR toute cette énergie part dans toutes les directions, car on vise une surface et non un prisme

Question 5

Vitesse de phase (v) en m/s

Answer 5

v = delta_x/delta_T
v = A(Lambda)/ T
v = A(lambda) x (1//T)
v = A(Lambda) x f
v = 2 x Pi x f x A(Lambda) / 2 x Pi
v = 2 x Pi x f / (2 x Pi / A (Lambda)))

Question 6

Quelle est la vitesse de propagation (ou célérité) de la lumière?

Answer 6

définition du mètre est la longueur d’une onde parcourue pendant
1/ 299 792 458 secondes
la célérité (c)= 299 792 458 m/s

Question 7

OEM

Answer 7

longueur d’onde est inversement proportionnel à leur fréquence
c’est à dire, plus la longueur d’onde est petite plus la fréquence est élévée.

donc:

longueur d’onde petite (bleu), fréquence haute

longueur d’onde grande (rouge)
fréquence basse

Question 8

ordre de grandeur du spectre électromagnétique

Answer 8

nanomètre, soit 10^-9 m

bleu 400 nm (plus petit)
rouge 700nm (plus grand)

Question 9

le spectre d’émission va déprendre de quoi?

Answer 9

sa température, cette énergie est fonction de sa température

Question 10

Émission d’énergie électromagnétique

Answer 10

toute substance émet de l’énergie électromagnétique selont sa température.
Plus les niveaux énergétique des photons sont élevés c’est plus leur température est élevé.

Question 11

Cours magistral partie 2

Answer 11

Cours magistral partie 2

Question 12

l’énergie d’un photon est fonction de quoi?

Answer 12

il est fonction de sa fréquence ou inversement proportionnel à sa longueur.
Ce qui veut dire, que plus sa longueur d’onde est petite, plus son énergie est grande

Question 13

formules

Lambda = longueur d’onde

Answer 13

1- f= c/ A(lambda), ce qui veut dire que plus la longueur d’onde est courte, plus la fréquence est haute

2- f= E/h

3- E= h x c / A(lambda)

h= 6.62606896 (33) x 10^-34

Question 14

Énergie d’un photon

Answer 14

4^-19 joules

Question 15

valeur d’un electon volt (eV)

Answer 15

1.6^-19 joules

Question 16

longueur d’onde du visible

Answer 16

1.8 eV(rouge)
3.1 eV (violet)

Question 17

Acronyme LASER

Answer 17

Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

Question 18

Stimulated emission of radiation

Answer 18

les Électrons peuvent se déplacer sur différents orbites par ÉMISSION ou ABSORPTION d’un photon avec l’énergie correspondante à une différence de potentiel entre 2 orbites.

donc c’est la capacité d’émettre ou d’absorber de la radiation

Question 19

la distance entre 2 orbites correspond à quoi?

Answer 19

la distance entre 2 orbites correspond à une certaines quantité d’énergie qui peuvent varier selon les atomes et molécules

Question 20

Émission Stimulée **

ce phénomène fait du laser

Answer 20

électron autour d’un orbite excité par application de lumière. l’électron dans un état d’excitation va émettre un photon par ÉMISSION SPONTANÉE.

SI UN PHOTON frappe un électron excité avant l’émission spontanée, le photon relâché par la collision sera identique au photon qui a provoqué la collision. c’est une émission STIMULÉE

Question 21

ÉMISSION STIMULÉE PROPRIÉTÉS

Answer 21

1- meme l’ongueur d’onde que photo ayant provoqué collision.

2- les photons sont en phase ()

3- Ils voyagent dans la même direction

4- Ils ont la même polarisation

RÉSULTAT:
lumière laser est:
1- monochromatique (une seule même longueur d’onde)

2-directionnelle

3-cohérente (en phase), regroupé en faisceau

Question 22

Interaction d’une onde avec une surface.

Answer 22

Lorsqu’un faisceau atteint une surface (Incident I) il y a 3 possibilités

1- (R) réfléchie, renvoi dans le milieu incident sans modification de la longueur d’onde.

2- (A) absorbée, absorption de l’énergie par la cible
3-(T) Transmise, transmission du faisceau à travers la cible, provoque changement de la direction, propagation et longueur d’onde lorsque célérité change (quand n change)

CES INTERACTIONS DÉPENDENT DES PROPRIÉTÉS SPECTRALES DES ÉLÉMENTS EN SURFACES ET DE PROBABILITÉ ET PROPRIÉTÉ DES ATOMES IMPLIQUÉES.

Question 23

LE CAPTEUR ENREGISTRE QUOI?
LA RÉFLECTANCE

Answer 23

la réflections, donc les rayons refléchies des différentes surfaces et leur propriétés spectrales

Question 24

longueur d’onde populaire pour aéroportée normale

Answer 24

1064nm, soit du proche infrarouge
car cette longueur d’onde perçoit un plus grand pourcentage de réflectance pour un plus grand nombre de cible.

NE CAPTE PAS L’EAU

Question 25

longueur d’onde pour bathymétrie?

Answer 25

532 nm (1064/2), ce retrouve dans la longueur d’onde du vert qui pénètre bien dans l’eau

Question 26

Propriété spectrales

Answer 26

E_I_Lambda= E_R_Lambda + E_T_Lambda + E_A_Lambda

I= R + T+ A

Question 27

transmittance de la végétation graphique 18m51

Answer 27

proche du infrarouge (1000 nm) on remarque grosse réflectance et transmittance et donc une petite absorptance.

donc bonne chance d’etre transmis à une autre surface

Question 28

Type de réflexion

Answer 28

1. réflexion diffuse, sur des surface lambertienne. photon réfléchie de façon aléatoire

2.Réflexion spéculaire, sur de type spéculaire, eau calme, miroir, donc moins de chance d’avoir un retour

Question 29

absorption par l’atmosphère

Answer 29

certaines région du spectre OEM sont presque entièrement absorbé par l’atmosphère

Question 30

Chapitre 1 video 3 partie 3

Answer 30

Amplitude modulated continuous wave

Pour le phase shift
1. La plus basse fréquence (longueur d’onde la plus grande) détermine la portée théorique maximale.

2. La plus haute fréquence (longueur d’onde courte, détermine précision)

précision 1m27 ***

Question 31

Données de base du Lidar terrestre

Answer 31

données enregistrées: une nuage de points qui comprend
1.points en xyz
2. Intensité du signal
3. intensité du RGB enregistré par camera (si présente)

certains instrument pour les enregistrement: à voir plus tard
1. retours multiples
2. FWF (full wave form)
3.déviation standard de l’impulsion reçu

Question 32

27m59

Answer 32

alignement des scan

Question 33

3 façons d’aligner les scans terrestre

scan à gps et compas pour azimuth pour se placer plus ou moins

Answer 33

1. Direct: se mettre en station et faire back sight sur point connu, à l’aide de d’autres instruments
2. Indirect #1 utilisation de cibles, des boules ou target ou ruban reflechissante (retour du signal vrmt fort), un minimum de 3 cibles visibles, cette cible est. Les cibles doivent etre reparti avec un Z différents, donc pas tous au même niveau, avoir une solutions soilde

Inidrect#2: image de points à nuage de points, avec des algorithme avec scans relativement proche et place le scan avec un autre pour que le plus de points correspondent le plus possible (scan à scan)

Question 34

positionnement de scanneurs

Answer 34

1. couverture maximale de la zone
   relever
2. angle d’incidence et distance des objets à scanner.

Question 35

points fantômes**

Answer 35

7m52 video 4

exemple lidar aéroporté: les longueur de l’onde en aéroporté sont plus grande, approximativement 2m, s’il y a par exemple 2 points frappés à une distance inférieure à ce 2 m, l’enregistrement va se retrouver entre ces deux points puisque les 2 objets sont trop proche et sont alors fondu ensemble.