¿Cómo funciona el LiDAR?

¿Qué es esta tecnología láser que hace posible la cartografía a través de la vegetación?
en situaciones de bajo contraste o sombra?

7 de agosto de 2018

Detección y alcance de la luz

Detección y alcance de la luz (LiDAR) es una tecnología de teledetección basada en láser. La idea detrás de LiDAR es bastante simple: apuntar un pequeño láser a una superficie y medir el tiempo que tarda el láser en volver a su fuente.

Esta tecnología se utiliza en los sistemas de información geográfica (SIG) para producir un modelo digital de elevación (DEM) o un modelo digital del terreno (DTM) para la cartografía en 3D.

Principio de funcionamiento LiDAR

  • Emisión de un pulso láser
  • Registro de la señal retrodispersada
  • Medición de distancia (tiempo de recorrido x velocidad de la luz)
  • Recuperación de la posición y altitud del plano
  • Cómputo de la posición exacta del eco

LiDAR para los drones concuerda perfectamente:

  • Áreas pequeñas para sobrevolar (<10 sq. km or 100 km linear)
  • Mapeo bajo la vegetación
  • Zonas de acceso difícil
  • Datos necesarios en tiempo casi real o regularmente
  • Se requiere una precisión de entre 2,5 y 10 cm

¿ Cómo funciona LiDAR ?

Puede que ya hayas oído hablar de LiDAR pero no tienen ni idea de esta tecnología. Aprenderás en lo que sigue los principios básicos detrás de LiDAR. También descubrirá varias aplicaciones para el mapeo láser en 3D con vehículos aéreos no tripulados (también conocidos como UAV, UAS o drones).

Entender cómo funciona el LiDAR

La Detección y Alcance de la Luz (LiDAR) es una tecnología similar al radar, que utiliza láser en lugar de ondas de radio.
El principio LiDAR es bastante fácil de entender:

  1. Emite un pulso de láser en una superficie
  2. Atrapa el láser reflejado de vuelta a la LiDAR fuente del pulso con sensores
  3. Mide el tiempo que el láser viajó
  4. Calcula la distancia de la fuente con la fórmula "Distancia = (Velocidad de la luz x Tiempo transcurrido) / 2

Este proceso es repetido un millón de veces por los instrumentos LiDAR y termina produciendo un complejo mapa del área estudiada conocido como una nube de puntos 3D.

Comprender cómo se construye un sistema LiDAR

El equipo necesario para medir un millón de distancias desde los sensores hasta los puntos de la superficie es un sistema LiDAR. Esta avanzada tecnología opera muy rápido ya que es capaz de calcular la distancia entre LiDAR y su objetivo (como recordatorio, la velocidad de la luz es de 300.000 kilómetros por segundo). Los sistemas LiDAR integran 3 componentes principales ya sea que estén montados en vehículos automotores, aviones o aviones no tripulados:

1. Escáner láser
Los sistemas LiDAR pulsan una luz láser desde varios sistemas móviles (automóviles, aviones, aviones no tripulados...) a través del aire y la vegetación (láser aéreo) e incluso el agua (láser batimétrico). Un escáner recibe la luz de vuelta (ecos), midiendo distancias y ángulos. La velocidad de exploración influye en el número de puntos y ecos que son medidos por un sistema LiDAR. La elección de la óptica y el escáner influye en gran medida en la resolución y el rango en el que se puede operar el sistema LiDAR.

2. Sistemas de navegación y posicionamiento
Ya sea que un sensor LiDAR esté montado en un avión, un automóvil o un UAS (sistemas aéreos no tripulados), es crucial determinar la posición absoluta y la orientación del sensor para asegurarse de que los datos capturados sean datos utilizables. Los Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS) proporcionan información geográfica precisa sobre la posición del sensor (latitud, longitud, altura) y una Unidad de Medición Inercial (IMU) define en este lugar la orientación precisa del sensor (inclinación, balanceo, guiñada). Los datos registrados por estos 2 dispositivos se utilizan para generar datos en puntos estáticos: la base de la nube de puntos de cartografía 3D.

3. Tecnología informática
Para aprovechar al máximo los datos: se requiere un cálculo para que el sistema LiDAR funcione definiendo la posición precisa del eco. Se requiere para la visualización de datos en vuelo o para el post-procesamiento de datos, así como para aumentar la precisión y la exactitud de la nube de puntos de la cartografía 3D.

Definir un ajuste entre las necesidades y especificaciones LiDAR de su proyecto

Escáner láser: ¿Cuál es el nivel de precisión, el nivel de precisión, la densidad de puntos, el rango, la hilera que se ajusta a las necesidades de su proyecto?

GNSS: ¿ La estación de referencia GNSS (terrestre) + receptor GNSS (en movimiento) están compatibles con los GNSS utilizados (GPS, GLONASS, BEiDOU o Galileo) ? ¿ Necesito una estación terrestre o no ?

Baterías: ¿ Son las baterías internas o externas ? ¿ Cuál es la autonomía requerida para cubrir la superficie que desea mapear ?

Montaje: ¿ Puede el sistema LiDAR ser montado fácilmente en la plataforma aérea (avión, drone) o plataforma automotriz (coche) que usted utiliza ?

Archivo de datos: ¿ Cuál es el formato del archivo de datos generado ?

Post-proceso de datos: ¿Qué tan fácil es usar los datos y entregar la mejor nube de puntos de cartografía 3D a su cliente final? Clasificación, coloración, generación de DTM, orl ? ¿Qué hacer con los datos post-procesados?

Descubra las aplicaciones de los UAV LiDAR

Utilidades eléctricasEstudio de la línea eléctrica para detectar problemas de hundimiento de la línea o para planificar las actividades de recorte.

Minería: cálculo de superficie/volumen para optimizar las operaciones mineras (arsenales, excavaciones) o decidir la extensión de la mina

Petróleo : sondeo de tuberías para optimizar las operaciones y el mantenimiento

Ingeniería civil: mapeo para ayudar a nivelar, planificar y optimizar la infraestructura (carreteras, ferrocarriles, puentes, tuberías, campos de golf) o renovar después de desastres naturales, encuesta de erosión de playa para construir plan de emergencia

Arqueología: mapeo a través del dosel del bosque para acelerar los descubrimientos

Silvicultura: mapeo de bosques para optimizar actividades o ayudar a contar árboles

Investigación medioambiental: medición de la velocidad de crecimiento, propagación de enfermedades

Los últimos conocimientos

Qué hay de nuevo en YellowScan
Excavando en el Día D: Cómo el escaneo láser de la UAS ayuda a encontrar estructuras enterradas de la Segunda Guerra Mundial

Excavando en el Día D: Cómo el escaneo láser de la UAS ayuda a encontrar estructuras enterradas de la Segunda Guerra Mundial

El día D, Normandía fue el teatro de un masivo tiroteo. 75 años después, todavía no hemos encontrado todas las estructuras enterradas de ese período. En un campo, no muy lejos de la playa de Omaha, Josh Gates, presentador del programa de televisión de EE.UU. "Expedición Desconocida", está buscando nuevos sitios enterrados de la Segunda Guerra Mundial.