A LiDAR, vagyis a Light Detection and Ranging egy távérzékelési módszer, amely lézerfényt használ a tárgyak távolságának és egyéb jellemzőinek meghatározására. A technológia lényege, hogy rövid lézerimpulzusokat küld ki egy adott terület felé, majd érzékeli és elemezi azoknak a fényimpulzusoknak a visszaverődését, amik visszaérkeznek a kiindulási pontra.
A visszaverődő fény időtartama és intenzitása alapján meghatározható a tárgyak helyzete, formája és egyéb tulajdonságai. Ezt a technikát gyakran alkalmazzák geológiai felmérésekben, erdészeti kartográfiában, és az autóiparban is, különösen az önvezető járművek fejlesztésekor.
Az American Geoscience Institute szerint a LiDAR impulzuslézer segítségével számítja ki egy objektum változó távolságát a Föld felszínétől. Ezek a fényimpulzusok – a légi rendszer által gyűjtött információkkal együtt – pontos 3D-s információt generálnak a földfelszínről és a céltárgyról.
A LiDAR műszernek három fő összetevője van – a szkenner, a lézer és a GPS-vevő. Az adatgyűjtésben és elemzésben fontos szerepet játszó további elemek a fotodetektor és az optika.
A technológia történeti fejlődése
A LiDAR technológia gyökerei az 1960-as évekbe nyúlnak vissza, amikor a lézertechnológia kezdeti fejlődése után először kezdték el alkalmazni a távérzékelésben. Az első jelentős alkalmazása a holdküldetések során történt, amikor az Apollo 15 misszió során a Hold felszínének pontos térképezésére használták. Az 1980-as és 1990-es évek technológiai fejlődéseivel a LiDAR rendszerek egyre hordozhatóbbá, pontosabbá és költséghatékonyabbá váltak, ami lehetővé tette szélesebb körű alkalmazásukat.
A 2000-es években a LiDAR technológia tovább bővült az önvezető járművek fejlesztésének köszönhetően, ahol kulcsfontosságú szerepet játszik a járművek környezetének érzékelésében és a navigációs rendszerek pontosításában. Napjainkban a LiDAR egyre inkább elterjed a kereskedelmi drónok, a városi tervezés és az okosváros-technológiák területén is, ahol fontos szerepet játszik a nagy pontosságú térképezés és területfelügyelet.
LiDAR rendszerek típusai
A LiDAR rendszereket funkcióik alapján két típusra osztják: Airborne LiDAR és Terrestrial LiDAR.
Légi LiDAR
Az Airborne LiDAR helikopterre vagy drónra van telepítve adatgyűjtés céljából. Amint aktiválódik, az Airborne LiDAR fényt bocsát ki a talaj felszíne felé, amely a tárgy eltalálása után azonnal visszatér az érzékelőhöz, pontos mérést adva annak távolságáról.
A légi LiDAR további két típusra oszlik: topológiai LiDAR és batimetrikus LiDAR.
Földi LiDAR
Az Airborne-tól eltérően a Terrestrial LiDAR rendszereket mozgó járművekre vagy állványokra telepítik a föld felszínén, hogy pontos adatpontokat gyűjtsenek.
Ezek meglehetősen gyakoriak autópályák megfigyelésére, infrastruktúra elemzésére vagy akár pontfelhők összegyűjtésére az épületek belsejéből és kívülről. A földi LiDAR rendszereknek két típusa van: a mobil LiDAR és a statikus LiDAR.
Hogyan működik a LiDAR?
A LiDAR rendszer kiszámítja, hogy mennyi időbe telik, amíg a fénysugarak eltalálnak egy tárgyat vagy felületet, és visszaverődnek a lézerszkennerre. A távolságot ezután a fénysebesség segítségével számítjuk ki. Ezeket „repülési idő”-nek nevezzük.
Tekintettel a fény haladási sebességére (körülbelül 299 792 458 méter/másodperc), a pontos távolság mérési folyamata a LiDAR-on keresztül hihetetlenül gyorsnak tűnik.
Ez azonban nagyon technikai. A képlet, amelyet az elemzők használnak a tárgy pontos távolságának meghatározásához, a következő:
A tárgy távolsága = (Fénysebesség x Repülési Idő)/ 2
A LiDAR számos fejlesztési cél megvalósítására használható, amelyek közül néhány:
Óceántan
Amikor a hatóságok tudni akarják az óceán felszínének pontos mélységét, hogy tengeri baleset esetén vagy kutatási célból megtalálják az objektumokat, a LiDAR technológiát használják küldetésük teljesítésére.
Az objektumok helymeghatározásán kívül a LiDAR-t a fitoplankton fluoreszcenciájának és az óceán felszínén lévő biomasszának számítására is használják, ami egyébként igen nagy kihívást jelent.
Digitális magassági vagy terepmodell
Az utak, nagy épületek és hidak építése során a terepemelkedés döntő szerepet játszik. A LiDAR technológia x, y és z koordinátákkal rendelkezik, ami hihetetlenül egyszerűvé teszi a magasságok 3D-s ábrázolását, hogy az érintett felek könnyebben levonhassák a szükséges következtetéseket.
Mezőgazdaság és régészet
A LiDAR technológia tipikus alkalmazásai a mezőgazdaságban a termésarányok elemzése, a termésfelderítés és a vetőmag-szórás. Ezen kívül kampánytervezésre, az erdő lombkorona alatti térképezésre és egyebekre is használható.
A LiDAR-t a fent említett alkalmazásokon kívül a geomorfológiai titkok feltárására használják a földtudósok, valamint a katonaság különböző biztonsági műveletek végrehajtására az országhatárok közelében.
Gépjárműipar
A LiDAR-ban az automatizálási alkalmazások is egyre nagyobb mértékben alkalmazzák. A kisebb, alacsony hatótávolságú LiDAR szkennerek segítik az autonóm járművek navigálását.
Űrutazás
Ha ez nem lenne elég, a LiDAR adatok nem csak a Földön hasznosak! A NASA kulcsfontosságúnak találta a holdjárművek biztonságos leszállásában.
A LiDAR szkennelési technológia magyarázata
Szóval, mi is az a LiDAR? Remélhetőleg kielégítettük a LiDAR (fényérzékelés és távolságmérés) iránti kíváncsiságodat.
Ennek az impulzuslézeres technológiának számos alkalmazási lehetősége van a térképezéshez, így részletes információkat és adatokat szolgáltat a környezetről.
Sőt, a LiDAR szkennelés végrehajtásakor biztos lehetsz a sebességben és a pontosságban.
