Kaasujen etähavainnointi lidarilla

Abstract

Lidar eli valotutka on optinen mittauslaite, joka käyttää laserpulsseja etäisyyksien määrittämiseen ja ympäristön skannaamiseen heijastuneen valon kulkuajan perusteella. Työ on kirjallisuuskatsaus, ja siinä tarkastellaan erilaisia lidar-tyyppejä, kuten takaisinsironta-lidaria, Raman-lidaria ja differentiaalista absorptio-lidaria (DIAL). Lähteenä on käytetty lidar-teknologiaa ja etähavainnointia käsitteleviä tieteellisiä artikkeleita ja kirjoja, merkittävimpänä Claus Weitkampin vuonna 2005 julkaistu kirja Lidar - Range-Resolved Optical Remote Sensing of the Atmosphere. Tutkielmassa syvennytään ilmakehän kaasujen havainnointiin kehitettyihin optisiin menetelmiin, joista keskeisimpiä ovat absorptiospektroskopia, dispersiospektroskopia (CLaDS) ja huokoisen piin optiset sensorit. Erityisesti huokoisen piin hyödyntäminen mahdollistaa entistä herkempien ja edullisempien sensorirakenteiden kehittämisen. Käytännön sovelluksissa lidaria hyödynnetään laajasti maastokartoituksessa, itseohjautuvissa ajoneuvoissa ja yleisesti robotiikassa. Maastokartoituksessa lidarin avulla voidaan luoda tarkkoja kolmiulotteisia karttoja kaupunkiympäristöistä ja luonnonalueista. Itseohjautuvissa ajoneuvoissa lidar tarjoaa ajotietokoneelle reaaliaikaista tietoa muista ajoneuvoista, jalankulkijoista sekä ympäristöstä. Sotilaallisissa sovelluksissa lidaria hyödynnetään etäisyyksien mittauksessa, kohteentunnistuksessa ja taistelukaasujen etähavainnoinnissa. Tutkielman tulokset osoittavat lidarin merkittävän potentiaalin nykyisissä ja tulevissa sovelluksissa, erityisesti ympäristön ja ilmakehän tutkimuksessa. Verrattuna esimerkiksi perinteiseen tutkaan, lidarin tarkkuus ja monipuolisuus tekevät siitä korvaamattoman työkalun monilla eri aloilla. Tulevaisuuden tutkimuksessa on tärkeää kehittää edelleen sensoriteknologiaa ja löytää uusia sovelluksia lidarin hyödyntämiseksi.