Lidar består av en laser som sender ut lyspulser med en fast frekvens (bølgelengde), en skanner og en GPS-mottaker som angir nøyaktig geografisk lokalisering og posisjon, samt et inertial måleinstrument. Laseren sendes ut millioner av lyspulser per sekund. Lyskilden i pulslaseren kan være ultrafiolett stråling (UV), synlig lys (VIS), kortbølget eller langbølget infrarød stråling (IR), og brukt slik at det ikke gir øyeskader. Lidar kan være bakkebasert eller luftbåren for å skanne store områder (fly, helikopter, UAV («Unmanned Aerial Vehicle»), eller satellitt). Nanosekundpulsene med lyserlys er avhengig, av type lidar, og finnes i bølgelengdeområdet fra 250 nanometer (nm) til 10 mikrometer (µm). Topografisk lidar kan bruke en nært infrarød laser (e.g.bølgelngde1064 nanometer (nm) eller 2053 nm). Batymetrisk lidar for topografiske kart av sjøbunn bruker grønt lys (e.g. 532 nm) fordi grønne bølgelengder trenger best gjennom vann.
Elektromagnetisk stråling reflekteres tilbake fra overflatene og spres via Rayleigh-, Mie-, Raman-spredning eller fluorescens. Tiden pulsen bruker tilbake for å bli registrert angir avstand. Fordelingen av reflekterte lysbølger lager en bølgeform, en intensitet, og jo flere fotoner som blir reflektert, desto mer energi blir registrert. Refleksjon måles som diskrete punkter eller hele bølgen, en tett samling av høydepunkter bestående av xy-koordinater i planet og z-koordinater som viser høyde. Dataformatet for punktskyene er .las eller mer komprimert som .laz. Lidar-skanner også i mobiltelefoner i samvirke med gyroskop, kamera og posisjoneringssystem.
Lidar og anvendelser
Arkeologi
For å finne kulturminner som fangstgroper, bygdeborger og forsvarsverk, gravhauger og gravrøyser. Slike finn utgjør en viktig del kulturarv og identitet.
Økologi
Høyoppløselig luftbåren laserskanning for å beskrive vegetasjonsdekke, bladarealindeks, avskoging, vertikal struktur (stammer, greiner, bladverk), tetthet og høyde av vegetasjon over mindre lokale eller større regionale områder.
Studier av hjortedyr og valg av habitatprefearnse. Halbånd montert på hjortedyrmed GPS-sender og GPS-telemtri kombinert høydedatabasekart fra lidar. Radioamerket fisk og bestemmelse av dybde lokalisering i vannmassene kombinert med bathymetrisk lidar.
Meteorologi
Brukt til å måle aerosoler inkludert bioaderosoler (suspenderte partikulært biologisk materiale), skyer, vindhastigheter, ozon, vanndamp, CO2, Vindprofiler koherent-deteksjon lidar (heterodyne) eller direkte deteksjon lidar. Koherent doppler lidar for tredimensjonalt bilde av vindprofiler og vindkart, brukt bl.a. i vurdering av plassering av vindmølleparker.
Doppler lidar måler vind og vindhastigheter via spredning ("scattering") og Doppler effekt (skifte i frekvens) fra elektromagnetisk stråling reflektert fra aerosoler brukt i bl.a. fly for å registrere mulig turbulens.
Typer pulslaser
Nd:YAG-laser (Neodynium dopet yttrium-aluminium-garnet (Nd:Y3Al5O12,) er en faststofflaser, som vanligvis sender ut lys ved1064nm, Høyintensitetspulser kan få doblet frekvens slik at det også kan sendes ut lys med bølgelengder 532 nm og 355 nm.
Nd:YAG-laser kan også sende ut ultrafiolett strpling 266 nm og hvor den reflekterte strålingen blir registrert som fluorescens med bølgelengde mellom 300-400 nm.
Er:YAG- laser (Erbium dopet YAG-laser) sender ut infrarød stråling med bølgelengde 2940 nm.
CO2-laser er en gasslaser som sender ut langbølget infrarød stråling med bølgelengde 10.6 mikrometer (µm). Gassutladningsrøret inneholder CO2, nitrogen (N2) og små mengder hydrogen (H2) eller xenon (Xe). Langbølget infrarød (varmestråling) trenger forholdsvis lett gjennom atmosfæren og kan bli brukt til avstandsmåling.
Dobbelt bølgelengde Echidna lidar bruker samtidig pulset nært infrarød (1064 nm) og kortbølget infrarød (1548 nm).
Inertial måleinstrument (treghetsmåler)
Et inertial måleinstrument («Inertial Measurement Unit», IMU), en elektronisk treghetsmåler som måler vinkelhastigheter og plassering av et objekt. IMU blir anvendt for flybåren lidar. IMU er satt sammen av gyroskop, et aksellerometer, posjosjoneringssystem (GPS) og detektor som registrerer den reflekterte strålingen. Det er forskjellige typer IMU, e.g. RLG (ringlaser gyro), FOG (fiberoptikk gyro) og MEMS (mikroelektromekanisk system). En IMU som avleser signalet korrigerer for roll (roll), pitch (stamp) and yaw (giring) som er rotasjon om de tre hovedaksene i flyet, roll-akse, pitch-akse og yaw-akse, også kalt Tait-Bryan rotasjoner. Vinklene med de engelske betegnelsene Roll-pitch-yaw blir for fartøyer kalt slingring, stamping og giring.
Eulervinkler beskriver plasseringen og rotasjon av et fast objekt i et fast koordinatsystem med tre hovedaksene, seinere videreutviklet av Peter Guthrie Tait og George Bryan. Når et objekt beveger seg forover i x-retning Avstand (range) Et fly eller skip eller fly kan ha rotasjon rundt tre akser: roll er rotasjon rundt x-retningen med bevegelse rett fram, pitch er rotasjon rundt y-retningen på tvers av x-retningen, og yaw er rotasjon rundt z-aksen normalt på xy-planet. Grad av rotasjonen kan beskrives med vinkelhastigheter.