1550‑nm LiDAR für Luft/UAV‑Kartierung und das ROCK Ultra System: Whitepaper
Jul 29, 2025
Einleitung
LiDAR misst die Laufzeit von Laserpulsen. In Kombination mit GNSS und IMU entstehen hochgenaue 3D‑Punktwolken. Luft‑LiDAR durchdringt Vegetation und erzeugt Mehrfachechos, sodass „Bare‑Earth“‑Modelle auch unter dichter Krone möglich sind. Dieses Whitepaper erklärt, warum 1550 nm in Luft/UAV‑Systemen zunehmend wichtig wird und wie ROCK Ultra diese Vorteile nutzt, um Effizienz und Datenqualität zu steigern.
Warum 1550 nm?
Augensicherheit und Regulierung
- Sicherer fürs Auge. Wellenlängen >1,4 µm erreichen die Netzhaut kaum; höhere Ausgangsleistungen sind als Klasse‑1 möglich.
- Hoher Photonenhaushalt. Mehr Photonen pro Puls bedeuten längere Reichweite, höhere Auflösung und bessere Störsicherheit.
- Kompatibel mit bemannter Luftfahrt. Geringere Blendgefahr für Piloten/Nachtsicht.
Reichweite und Messpräzision
- Erweiterte Distanz. Lockerere Leistungsgrenzen ermöglichen >500 m bei geringer Reflektivität und bis ~1000 m bei hellen Zielen.
- Kleinere Spotgröße, bessere Kollimation. Höhere Bodenauflösung, weniger Mischpixel.
- Bessere Durchdringung von Dunst/Staub. Längere Wellenlängen streuen weniger als 905 nm.
Mehrfachechos und Kronendurchdringung
- Leistungsstarke Pulse mit mehreren Echos. Erhöhen Punktdichte und Bodenrückgewinnung unter dichter Krone.
Geringere Sonnen‑/Umgebungsstörung
- Niedrigere solare Irradianz bei 1550 nm und gute atmosphärische Transmission → höheres SNR bei Tageslicht.
Herausforderungen
- Kosten/Detektoren. InGaAs teurer als Silizium (Lücke schrumpft).
- Wasser/Schnee‑Dämpfung. 1550 nm absorbiert stärker bei Regen/Schnee.
- Wärme/Leistungsaufnahme. Höhere Leistungen erfordern Thermomanagement.
Vorteile für Luft/UAV‑Kartierung
- Hohe Flughöhen. Reichweite erlaubt Flüge in größerer Höhe bei ausreichender Punktdichte – größere Streifenbreite, mehr Sicherheit.
- Dichte Punktwolken mit Mehrfachechos. Bis zu 7 Returns pro Puls für Schichttrennung im Kronendach.
- Sichere, flexible Einsätze. Geringeres Risiko für Unbeteiligte; Einsätze nahe Flugplätzen einfacher.
- Weniger anfällig für Sonnenlicht und Dunst. Konsistente Daten über den Tag.
ROCK Ultra: 1550 nm für UAVs optimiert
ROCK Ultra vereint 1550‑nm‑Vorteile mit leichtem Design und integriertem Workflow:
- 1550‑nm‑Laser mit 7 Returns. Bis zu 1 Mio. Punkte/s; 90° FOV nach unten für maximale Nutzpunktdichte.
- Lange Reichweite. ~500 m bei 20 % Reflektivität, ~1000 m bei 80 %; 5‑mm Distanzpräzision; PPK‑Genauigkeit 1 cm H / 2 cm V dank taktischer IMU und Multi‑GNSS.
- Geringes Gewicht. 1,21 kg (Sensor), 1,40 kg mit kalibrierter RGB‑Kamera (26 MP/45 MP); kompatibel mit DJI M300/M350.
- Einfache Einsatzplanung. Hoch und schnell fliegen reduziert Linien und Risiken; 2–3× mehr Fläche pro Flug.
- Integriertes Ökosystem. ROCK Desktop für PPK & QC, ROCK Cloud zum Visualisieren/Messen, ROCK Pro Services für DTMs, Konturen und Planimetrie per Klick.
Spezifikationen im Überblick
| Parameter | ROCK Ultra | Nutzen |
|---|---|---|
| Wellenlänge | 1550 nm, Klasse 1 | Hohe Leistung sicher und große Reichweite |
| Reichweite | 500 m @ 20 %, 1000 m @ 80 % | Höhere Flüge, weniger Linien |
| Punktrate/FOV | bis 1 Mio. Pkt/s, 90° | Dichte auf Zielgebiet konzentriert |
| Echos pro Puls | 7 Returns | Starke Vegetationsdurchdringung |
| Distanzpräzision | 5 mm | Hochauflösende DEMs, genaue Volumina |
| IMU‑Genauigkeit | 0,006° Nick/Roll, 0,03° Kurs | Minimale Streifenfehlpassung |
| Positionierung | Multi‑GNSS + PPK (1 cm H / 2 cm V) | Vermessungstaugliche Geolokalisierung |
| Gewicht | 1,21 kg (Sensor), 1,40 kg mit Kamera | Lange Flugzeiten, gängige Drohnen |
| Kamera | 26 MP oder 45 MP RGB | Farbpunktwolken, hochauflösende Orthos |
| Software | Desktop/Cloud/Pro Services | Einfacher Feld‑zu‑Finish‑Workflow |
Anwendungen
- Vermessung und Bauwesen: Korridore, Straßen, Infrastruktur; Bare‑Earth unter dichter Vegetation.
- Forst/Umwelt: DTMs unter Kronendächern; Biomasse, Kronenhöhe, Brandlast.
- Energiekorridore: Sichere Inspektion in größerer Höhe; 1000 m Reichweite.
- Bergbau/Bau: Volumina, Halden, Wege; höhere Sicherheit.
- Einsatz/Notfall: Schnelle Geländemodelle nach Naturereignissen.
Fazit
1550 nm bietet Augensicherheit, große Reichweite, hohe Auflösung und Mehrfachechos bei geringerer Empfindlichkeit gegenüber Sonnenlicht und Dunst. Dem stehen höhere Kosten und thermische Anforderungen sowie Nachteile bei starkem Regen/Schnee gegenüber. ROCK Ultra bündelt die Vorteile in einem leichten System mit integriertem Workflow – für einfache Planung und schnelle Ergebnisse vom Feld bis zum Deliverable.