2.2 Исследование Земли

Вместо установки лидара на земле, где принимаемый отражённый свет будет зашумлён из-за рассеяния в загрязнённых нижних слоях атмосферы, «атмосферный» лидар может быть поднят в воздух или на орбиту, что существенно улучшает соотношение сигнал-шум и эффективный радиус действия системы.

С широких просторов космоса можно наблюдать за состоянием атмосферного воздуха (наиболее яркий пример – американо-французский исследовательский спутник СALIPSO с лидаром CALIOP для наблюдения облаков и аэрозолей (рис. 2)), сканировать рельеф земной поверхности с помощью геодезических лидаров. Лидары могут применяться не только на орбите Земли, но и других планет. Например, американская беспилотная исследовательская станция «Марс Глобал Сервейор» исследует поверхность планеты Марс [7].

Лидары широко применимы в геодезии при изучении тектонических процессов, выявлении сейсмоопасных зон и составлении соответствующих карт. Например, благодаря лидарному зондированию удалось изучить разлом в Сан-Андреасе США и получить снимки, которые во много раз лучше обычных (рис. 3) [11].

Авиационные лидары (рис. 4) широко применимы для создания топографических карт, производится наблюдения за уровнем мирового океана и др.

Космические и авиационные лидары позволяют определить высоту растительности, в частности леса. Таким образом, появляется возможность уточнить распространение лесов, вычислить их параметры (фитомасса, запас древисины) и осуществлять мониторинг за динамикой лесного покрова [7]. В Тасмании случился удивительный случай: сотрудники Лесной службы ввели данные лидарной съемки в ГИС с целью моделирования и картирования лесов, произрастающих на о. Тасмания в южной части Австралии. В ходе обработки данных, включавшей анализ общего состояния деревьев, густоты древесного полога, объемов древостоя, они обнаружили самое высокое в мире лиственное дерево. Им оказался гигантский эвкалипт, названный «Центурионом» (рис. 5) [12].

Лидарные методы полезных ископаемых в наши дни широко внедряется при поиске месторождений полезных ископаемых. С их помощью можно оценить запасы и создать, используя ГИС программы, 3Д-модель месторождения.

На нефтегазовых месторождениях прошел проверку наземный вариант лидарного зондирования, показавший превосходный результат. При относительно низких фоновых значениях метана его величина в контуре месторождения повышается в несколько раз. Минимальное содержание регистрируемого метана может составлять одну миллионную долю от объема воздуха [13].

2.3 Морские технологии

Для измерения глубины моря используется дифференциальный лидар авиационного базирования. Красные волны почти полностью отражаются поверхностью моря, тогда как зелёные частично проникают в воду, рассеиваются в ней, и отражаются от морского дна. Технология пока не применяется в гражданской гидрографии из-за высокой погрешности измерений и малого диапазона измеряемых глубин.

Аналогичными средствами можно обнаруживать признаки косяков рыбы в приповерхностных слоях воды. Специалисты американской государственной лаборатории ESRL утверждают, что поиск рыбы лёгкими самолётами, оборудованных лидарами, как минимум на порядок дешевле, чем с судов, оборудованных эхолотами.

Помимо этого лидары дают возможность обнаруживать людей с помощью авиационных лидаров, находить и обезвреживать мины (лидары, погруженные в воду), изучать морские толщи (применяются водолазами и аквалангистами) [7].