- إنضم
- 8 يونيو 2015
- المشاركات
- 25,134
- التفاعل
- الدولة
تُعدّ تقنيات
الليدار LiDAR
والرادار RADAR
والسونار SONAR
من تقنيات الاستشعار عن بُعد، ولكل منها مزاياها وعيوبها وتطبيقاتها المختلفة.
تُعدّ تقنيات الليدار والرادار والسونار ثلاث تقنيات أساسية للاستشعار عن بُعد
أحدثت ثورة في كيفية إدراكنا للعالم وتفاعلنا معه.
تُستخدم هذه التقنيات على نطاق واسع في مختلف الصناعات
للكشف عن الأجسام وقياس المسافات ورسم خرائط البيئات، إلا أن لكل تقنية منها آلية عمل فريدة.
يستخدم الليدار (الكشف الضوئي وتحديد المدى) ضوء الليزر
بينما يستخدم الرادار (الكشف الراديوي وتحديد المدى) الموجات الراديوية
ويستخدم السونار (الملاحة الصوتية وتحديد المدى) الموجات الصوتية.
ولكل تقنية نقاط قوتها وضعفها ومجالات استخدامها الخاصة، مما يجعلها مناسبة لمهام مختلفة.
سنستعرض بعضًا من أبرز هذه الاختلافات.
الليدار LiDAR
يستخدم الليدار (الكشف الضوئي وتحديد المدى) ضوء الليزر
يتم تركيب أنظمة LiDAR الأرضية على المركبات المتحركة أو على حوامل ثلاثية على سطح الأرض لجمع نقاط بيانات دقيقة تستخدم تقنية الليدار نبضات الليزر لقياس المسافات. ومن خلال حساب الوقت الذي تستغرقه النبضة للوصول إلى جسم ما والعودة، يمكن لأجهزة الليدار إنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد عالية الدقة للجسم أو البيئة المحيطة. ليزر ليدار تعتمد أنظمة الليدار على تقنية الليزر، وعادةً ما تكون على شكل ضوء تحت أحمر أو فوق بنفسجي. عندما يصطدم شعاع الليزر بجسم ما، ينعكس عائدًا إلى المستشعر. يُقاس زمن انتقال نبضة الليزر لتحديد المسافة بين المستشعر والجسم. يتيح استخدام الضوء لأنظمة الليدار تحقيق دقة عالية للغاية في قياساتها. سحب النقاط بتقنية الليدار تأتي البيانات الأولية المُولَّدة بواسطة تقنية الليدار على شكل سُحب نقاط . تتكون سُحب النقاط من ملايين، بل مليارات، من نقاط البيانات التي تُمثل سطح جسم أو منطقة. تُعالَج هذه النقاط لإنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد يُمكن تحليلها للكشف عن الهياكل والتضاريس والمعالم التي لا تُرى بالعين المجردة. تتميز سُحب نقاط الليدار بكثافتها العالية وتفاصيلها الدقيقة، مما يُتيح استخدامها في الكشف الدقيق عن الأجسام. دقة عالية من أهم مزايا تقنية الليدار قدرتها على التقاط بيانات عالية الدقة. فهي قادرة على إنشاء صور بالغة التفصيل للبيئة المحيطة، وتحديد حتى أدق التغيرات في ارتفاع السطح أو الأجسام الصغيرة. وهذا ما يجعلها مثالية لتطبيقات مثل رسم الخرائط الطبوغرافية، وعلم الآثار، وتوجيه المركبات ذاتية القيادة، حيث تُعدّ المعلومات الدقيقة ضرورية.
الرادار RADAR
يستخدم الرادار (الكشف الراديوي وتحديد المدى) الموجات الراديوية
للرادار فوائد عديدة للسيارات ذاتية القيادة.
فهو يؤدي وظيفة رائعة في منع التصادمات، وتوفير المساعدة في ركن السيارة، وتشغيل أنظمة تثبيت السرعة.
يستخدم الرادار موجات الراديو للكشف عن موقع وسرعة الأجسام.
وتشتهر هذه التقنية باستخدامها في التنبؤات الجوية والطيران والتطبيقات العسكرية.
راديو الرادار تُصدر أنظمة الرادار موجات راديوية ترتد عن الأجسام وتعود إلى المستشعر.
وتساعد قوة الإشارة المرتدة وتأخرها الزمني الرادار على تحديد بُعد الجسم وموقعه.
وتتأثر الموجات الراديوية بشكل أقل بالظروف البيئية كالضباب والمطر، مما يسمح للرادار بالعمل بكفاءة عالية في مختلف الظروف.
سرعة الجسم من أهم مزايا الرادار قدرته على قياس سرعة الأجسام المتحركة.
فعلى سبيل المثال، يستطيع رادار دوبلر رصد تغير تردد الموجات الراديوية المنعكسة
مما يسمح له بتحديد سرعة تحرك الجسم باتجاه نظام الرادار أو ابتعاده عنه.
وهذا ما يجعل الرادار ذا فائدة بالغة في مجالات الطيران، ومراقبة الحركة الجوية، ورصد الأحوال الجوية.
مدى بعيد يستطيع الرادار رصد الأجسام على مسافات طويلة، تصل أحيانًا إلى مئات الكيلومترات.
ولذلك يُستخدم على نطاق واسع في مراقبة الحركة الجوية، والملاحة البحرية، وحتى استكشاف الفضاء.
ويمنح المدى البعيد للرادار ميزةً في الحالات التي يكون فيها رصد الأجسام البعيدة أمرًا بالغ الأهمية.
السونار SONAR
يستخدم السونار (الملاحة الصوتية وتحديد المدى) الموجات الصوتية.
يعتمد السونار على الموجات الصوتية لاكتشاف الأجسام، وخاصة تحت الماء.
يعتمد السونار على الموجات الصوتية للكشف عن الأجسام، وخاصة تحت الماء.
وقد تم اعتماده على نطاق واسع في الاستكشاف البحري، والملاحة البحرية، وإدارة مصايد الأسماك.
موجة صوتية
تُصدر أنظمة السونار موجات صوتية تنتقل عبر الماء وتنعكس عند اصطدامها بجسم ما.ويساعد زمن عودة الصدى في تحديد المسافة إلى الجسم. ونظرًا لأن الموجات الصوتية تنتقل جيدًا في الماء، يُعد السونار التقنية الأمثل للكشف تحت الماء.
دقة المستوى
يتميز السونار بدقة عالية في البيئات تحت الماء حيث تعجز تقنيات الاستشعار الأخرى.فهو قادر على توفير قياسات دقيقة للعمق والمسافة وحجم الأجسام تحت الماء. مع ذلك، قد تنخفض دقته في ظروف المياه المضطربة أو الصاخبة.
خريطة تفصيلية
يُعدّ السونار أداةً بالغة الأهمية في إنشاء خرائط تفصيلية للبيئات تحت الماء. فبفضل تقنيات مثل السونار متعدد الحزم، يُمكنه توليد نماذج ثلاثية الأبعاد لقاع البحر، كاشفًا عن الخنادق وحطام السفن والموائل البحرية بدقة عالية. وهذا ما يجعله أداةً لا غنى عنها في أبحاث علوم المحيطات وعلم الآثار تحت الماء.مقارنة بين تقنيات الليدار والرادار والسونار من حيث الخصائص الرئيسية
اكتشاف الأجسام
تقنية الليدار :تكشف تقنية الليدار عن الأجسام عن طريق ارتداد نبضات الليزر عن الأسطح، مما يجعلها ممتازة لاكتشاف التفاصيل الدقيقة والهياكل الصغيرة.
الرادار :
الرادار أنسب لاكتشاف الأجسام الأكبر حجماً على مسافات بعيدة، حتى في ظروف الطقس السيئة.
السونار :
السونار متخصص في اكتشاف الأجسام في الماء، مما يجعله الخيار الأفضل للاستكشاف تحت الماء والتطبيقات البحرية.
قياس المسافة
تقنية الليدار :تقيس المسافة عن طريق حساب الوقت الذي تستغرقه نبضة الليزر للعودة، مما يسمح برسم خرائط دقيقة للسطح.
الرادار :
يستخدم وقت انتقال الموجات الراديوية لقياس المسافات، وهو فعال لكل من الأجسام الثابتة والمتحركة.
السونار :
يحدد المسافة من خلال انعكاسات الموجات الصوتية، وهو مثالي للبيئات تحت الماء ولكنه أقل فعالية على الأرض.
دقة
تقنية الليدار : توفر بيانات عالية الدقة، قادرة على اكتشاف المعالم الصغيرة على سطح الأرض.الرادار : يوفر دقة متوسطة، وهو جيد لاكتشاف الأجسام الكبيرة أو الأهداف المتحركة ولكنه يفتقر إلى التفاصيل الدقيقة التي يوفرها نظام الليدار.
السونار : يمكنه إنتاج خرائط مفصلة للتضاريس تحت الماء، لكن دقته أقل مقارنة بتقنية الليدار على الأرض.
يتراوح
تقنية الليدار : فعالة في المدى المتوسط، بشكل عام حتى عدة كيلومترات، ولكنها محدودة بخط الرؤية والعوامل البيئية مثل الضباب أو المطر.الرادار : يتميز بمدى واسع، يمتد أحيانًا لمئات الكيلومترات، مما يجعله مثاليًا للكشف عن الأهداف من مسافات بعيدة.
السونار : يقتصر استخدامه على التطبيقات تحت الماء، ويختلف مداه تبعاً لتردد الموجة الصوتية المستخدمة.
الظروف البيئية
تقنية الليدار : عرضة للتداخل من الظروف الجوية مثل المطر أو الضباب أو الغبار، والتي يمكن أن تشتت نبضات الليزر.الرادار : يعمل بشكل جيد في مختلف الظروف الجوية، بما في ذلك المطر والضباب والثلج، وذلك بسبب الأطوال الموجية الأطول للموجات الراديوية.
السونار : مثالي للبيئات تحت الماء، ولكن يمكن أن يتدهور الأداء في المياه المضطربة أو الصاخبة.
السفر عبر الأمواج
تقنية الليدار : تستخدم موجات الضوء (الليزر)، التي تنتقل بسرعة عبر الهواء ولكنها تتعرض للإعاقة بسبب الأجسام المعتمة والظروف البيئية.الرادار : يستخدم موجات الراديو، التي يمكنها اختراق السحب والأمطار ولكن يمكن أن تنعكس بواسطة الأجسام الصلبة الكبيرة.
السونار : يستخدم الموجات الصوتية، التي تنتقل بكفاءة عبر الماء ولكنها غير فعالة في الهواء أو الأرض الصلبة.
يكلف
تقنية الليدار : عادةً ما تكون أغلى ثمناً نظراً للدقة العالية ومعالجة البيانات المعقدة المطلوبة.الرادار : قد تختلف التكاليف ولكنها غالباً ما تكون أقل تكلفة من الليدار، خاصة بالنسبة للتطبيقات بعيدة المدى.
السونار : يمكن أن تتفاوت الأسعار بشكل كبير، من أجهزة كشف الأسماك ذات الأسعار المعقولة نسبيًا إلى أنظمة استكشاف أعماق البحار باهظة الثمن.
حالات استخدام الليدار والرادار والسونار
ليدار- التنقل الذاتي - تُستخدم أجهزة الليدار على نطاق واسع في المركبات ذاتية القيادة لرسم الخرائط وتحديد المواقع واكتشاف الأجسام في الوقت الفعلي. وبفضل قدرة الليدار على العمل في ظروف الإضاءة المنخفضة والظروف الجوية السيئة فإنه يوفر معلومات تكميلية بالغة الأهمية للمعلومات التي توفرها الكاميرات.
- الأتمتة الصناعية - تُستخدم أجهزة الليدار لأتمتة مهام مثل تقدير الحجم، ورسم خرائط المناجم تحت الأرض، وما إلى ذلك.
- علم الآثار - نظرًا لقدرة أجهزة الليدار على اختراق أوراق الشجر ورسم خرائط دقيقة للأشياء ثلاثية الأبعاد، فإنها تُستخدم بشكل متزايد لرسم خرائط الهياكل القديمة المخفية تحت الغطاء النباتي أو التضاريس.
رادار
- تُستخدم أجهزة الرادار تقليديًا في صناعات الطيران والبحرية لتتبع الأجسام ومراقبة الأحوال الجوية.
- كما تُستخدم هذه الأجهزة لمراقبة سرعة حركة المرور من قبل وكالات إنفاذ القانون.
- المركبات ذاتية القيادة - في السنوات القليلة الماضية، استُخدمت أجهزة الرادار أيضًا في المركبات ذاتية القيادة لرصد سرعة الأجسام على الطريق. ونظرًا لقدرة الرادار على تحديد معالم الأجسام البعيدة، فإنه يُعد بديلاً منخفض التكلفة لأجهزة الليدار.
السونار
- علم الأحياء البحرية - تُستخدم أجهزة السونار لتتبع الحياة البحرية ورسم خرائط النظم البيئية تحت الماء.
- تُستخدم أجهزة السونار تقليديًا في الملاحة البحرية وعلم الآثار تحت الماء.
خاتمة
تتميز كل من تقنية الليدار والرادار والسونار بمزايا فريدة تجعلها مناسبة لتطبيقات مختلفة.تتفوق تقنية الليدار في رسم الخرائط عالية الدقة وتُستخدم على نطاق واسع في مسح الأسطح
بينما يُفضل استخدام الرادار للكشف عن الأهداف بعيدة المدى وتتبع الحركة، لا سيما في الظروف الجوية الصعبة.
أما السونار، فهو لا غنى عنه في الاستكشاف تحت الماء، إذ يوفر خرائط تفصيلية لقاع المحيط.
يساعد فهم الاختلافات بين هذه التقنيات في اختيار النظام الأنسب لحالات الاستخدام المحددة، سواء على اليابسة أو في الجو أو تحت الماء.
