The building shadow problem of airborne lidar

Abstract

Airborne lidar systems are equipped with a scanning mechanism that produces a swath of 3D coordinated points to form a cloud in each flight strip. The scanning is perpendicular to the direction of flight. The density of the point cloud is one of the major quality measures for the data collected with such systems. Point density, shade (occlusion of the laser beam) and penetration rate are major factors to be considered in the flight design. For practical operations, flight missions may be designed with overlaps ranging from 5 to 50%. Aside from the percentage overlap, the field of view is another important parameter for flight design. An evaluation scheme to assess the percentage overlap between flight strips and the selection of the field of view is proposed in this study. The influences of overlap and field of view are also demonstrated with real data gathered by an airborne lidar system.Resume Les systemes lidar aeroportes sont equipes d'un mecanisme de balayage qui engendre un couloir de nuages de points pour chaque ligne de vol. Le balayage est perpendiculaire la direction de vol. La densite du nuage de point est l'un des principaux criteres de qualite pour les donnees acquises par de tels systemes. La densite des points, l'ombre et le taux de penetration sont les principaux facteurs prendre en compte dans la planification d'un vol. Pour des operations classiques, les missions de vol peuvent etre concues avec des recouvrements compris entre 5 et 50%. De meme que le pourcentage de recouvrement, le champ de vue est un autre parametre important pour la conception du vol. Cette etude propose une methode d'evaluation pour guider le choix du pourcentage de recouvrement entre couloirs de vol et celui du champ de vue. Les influences du recouvrement et du champ de vue sont aussi demontrees avec des donnees reelles issues d'un systeme lidar aeroporte.Zusammenfassung Flugzeuggestutzte Lidarsysteme sind mit einem Scanmechanismus ausgestattet, der fur jeden Flugstreifen eine Punktwolke in Schwadbreite generiert. Die Scanrichtung ist senkrecht zur Flugrichtung. Die Dichte der Punktwolke ist eines der wesentlichen Qualitatsma ss e fur die erfassten Daten. Punktdichte, Abschattung und Durchdringungsrate sind wesentliche Faktoren, die bei der Flugplanung berucksichtigt werden mussen. Fur die Anwendungen in der Praxis werden Uberlappungen von 5 bis 50% bei der Flugplanung vorgesehen. Neben der prozentualen Uberlappung ist aber auch das Sichtfeld ein weiterer wichtiger Parameter fur die Flugplanung. In dieser Studie wird ein Schema zur Bewertung der prozentualen Uberlappung zwischen den Flugstreifen und der Auswahl des Sichtfeldes vorgestellt. Deren Einflusse werden auch an realen Daten eines flugzeuggestutzten Lidarsystems demonstriert.Resumen Los sistemas lidar aerotransportados van equipados con un mecanismo de escaneado que traza una franja de nubes de puntos en cada pasada de vuelo. El escaneado es perpendicular a la direccion de vuelo. La densidad de la nube de puntos es una de las principales medidas de calidad de los datos obtenidos con estos sistemas. La densidad de puntos, la sombra y la tasa de penetracion son los factores mas importantes a tener en cuenta en la planificacion del vuelo. Por razones operativas las misiones de vuelo se disenan con recubrimientos que oscilan entre un 5 y un 50%. Aparte del porcentaje de solapamiento, el angulo de campo es otro parametro importante a tener en cuenta. Este estudio aporta unos procedimientos de evaluacion del recubrimiento entre pasadas y de seleccion del angulo de campo. La influencia de estas dos variables se ha determinado con datos de campo obtenidos mediante un sistema lidar aerotransportado.