Light detection and ranging

Light detection and ranging, lidar (även ljusradar, laserradar, laser mapping, LADAR, LIDAR, LiDAR), är ett optiskt mätinstrument som mäter egenskaper hos reflekterat ljus för att finna avståndet till och/eller andra egenskaper hos ett avlägset föremål. Exempel på vardagliga applikationer är optiska avståndsmätare i byggindustri och trafikhastighetsövervakning. Lidar används även för att göra avstånds- och koncentrationsmätningar av till exempel aerosoler eller gaser, exempelvis ozon. Ordet är bildat som ett teleskopord från ”light” och ”radar”.

Lidar på Zugspitze för detektion av vattenånga.

Denna lidar (Leica) kan svepa av sin omgivning, vilket kan ge en tredimensionell modell av stadskvarter, byggarbetsplatser, klippområden osv.

Funktion

Lidar påminner om radar, Radio Detection and Ranging, med ljus som grund istället för radiovågor. En lidar beräknar avståndet till ett objekt genom att dividera ljushastigheten med halva den tid som förflyter mellan att en laserpuls sänds ut och dess reflex från objektet registreras, Om objektet är en aerosol eller gas, sker återspridningen genom fluorescens, Ramanspridning eller Miespridning.

Lidar för fjärranalys av atmosfären

Vid fluorescerande återspridning kan det utsända laserljuset avstämmas till absorptionsvåglångden, och även detektionen kan fokuseras på den för ämnet specifika våglängden. Med denna metod kan man bland annat studera ytterst förtunnade metallångor i mesosfären (100 km).

Ramanspridning innebär att det återsända ljuset har förskjutits mot ökad våglängd. Eftersom förändringen i våglängd svarar mot ett för den undersökta molekylen specifikt och känt vibrationskvantum, kan detektionen av ljuset fokusera på rätt våglängd. Eftersom Ramanspridning är en mycket svag process fungerar metoden endast vid höga koncentrationer och korta avstånd (i storleksordningen 100 m). Ett viktigt användningsområde är mätning av vattenånga.

Miespridningen från partiklar ger däremot stark återspridning. Metoden används bland annat för att studera stratosfäriskt damm från vulkanutbrott. Genom så kallad differential absorptionslidar (DIAL) kan man även utföra tredimensionella kartläggningar av luftföroreningar.

Jämförelse mellan radar och lidar för detektion av fasta objekt

Lidar har betydligt sämre förmåga att se genom moln, regn och snö än radar, och laserljus är till skillnad från radarvågor skadligt för ögat, så den maximala energimängd som får sändas ut i icke avspärrade områden är betydligt mer begränsad.

Spridningsvinkeln är typiskt mycket smalare än vad som normalt är fallet för radar. Detta är en fördel när man ska detektera ett objekt som befinner sig i ett kluster, det vill säga är omgivet av många andra, men en nackdel om man försöker hitta ett objekt över stora ytor.

Se även

• Laseravståndsmätare
• Sodar
• SLAM