Lidar 3D

El Lidar es un método utilizado para determinar distancias variables, apuntando a un objeto con un láser y midiendo el periodo que tarda la luz reflejada en volver al receptor. Gracias a los diferentes tiempos de retorno del láser y a las distintas longitudes de onda del mismo, puede utilizarlo para realizar representaciones digitales en 3D de fondos oceánicos y zonas de la superficie terrestre.

Este artículo examina el desarrollo de los sistemas lidar 3D, sus aplicaciones y los modernos sistemas de escaneo láser 3D. El desarrollo del lidar 3D comenzó en la década de 1980 y ha continuado hasta la aparición de los versátiles escáneres modernos.

Además, el artículo analiza los dos tipos principales de sistemas lidar 3D -sistemas lidar aéreos y terrestres- y sus situaciones de uso.

Entonces, ¿qué es el lidar 3D? Lidar es una combinación única de escaneo láser y escaneo 3D y a veces se denomina escaneo láser 3D. Esta tecnología se utiliza sobre todo para elaborar mapas de alta resolución, en geomática, geografía, topografía, geología, física atmosférica, sismología, altimetría láser, silvicultura, arqueología y cartografía de franjas láser aerotransportadas (ALSM), entre otras aplicaciones.

Desarrollo de sistemas Lidar

El desarrollo de los sistemas lidar no escaneados en el aire comenzó a principios de la década de 1980, y los topógrafos utilizaron la cartografía topográfica. Por ejemplo, Krabill et al. (1984) cartografiaron la topografía de una cuenca hidrográfica cerca de Memphis, en Tennessee, utilizando un sistema lidar aerotransportado. A mediados de la década de 1980, los investigadores utilizaron sistemas lidar 3D para determinar la altura del dosel de la vegetación y los cambios en la densidad del dosel.

Sin embargo, estos sistemas no eran de barrido, y sólo se puede obtener una única línea de datos. Los datos obtenidos fueron un perfil transversal bajo la aeronave. Por lo tanto, había más limitaciones, sobre todo cuando había que cubrir vastas zonas.

El lidar de escaneo aerotransportado estuvo disponible a mediados de la década de 1990. La tecnología se utilizó por primera vez para cartografiar terrenos y realizar mediciones forestales. Esto se debe a que los sistemas de escaneo pueden barrer una banda de paisajes mediante la desviación lateral de los haces láser emitidos que se produce cuando la aeronave avanza. Como resultado, el escáner lidar 3D aerotransportado puede escanear una gran área en una serie de bandas. Esto se debe a que el diámetro de la huella del rayo láser es relativamente pequeño y oscila entre 10 y 30 cm en el suelo.

En general, las aplicaciones de visores lidar se dividen en tipos aéreos y terrestres. Ambos tipos requieren escáneres con diferentes especificaciones. Las especificaciones requeridas se seleccionaron en función de la finalidad de los datos necesarios, el tamaño de la zona a cubrir, el coste del equipo, el rango de las mediciones a realizar, entre otros requisitos.

Aplicaciones Lidar en el aire

En este caso, se utiliza un escáner láser para crear modelos de nubes de puntos en 3D de un paisaje mientras está acoplado a un avión durante el vuelo. Actualmente es el método más preciso y exacto para desarrollar modelos digitales de elevación. En comparación con la fotogrametría, este sistema puede filtrar los reflejos de la vegetación para crear modelos digitales del terreno que representen mucho mejor las superficies del suelo, como los sitios del patrimonio cultural y los ríos.

Los sistemas lidar de escaneo de gran tamaño se utilizan en la teledetección forestal a gran escala desde satélites. Tienen una huella mayor que abarca entre 10 y 25 metros de diámetro. Además, se obtienen desde una mayor altitud, lo que da lugar a franjas de imagen más amplias.

Los principales componentes del visor lidar aerotransportado son los modelos digitales de superficie y los modelos digitales de elevación. Cuando se necesita una interpretación de las grietas de tensión, la erosión o los desprendimientos bajo la cubierta vegetal, se utiliza el lidar aéreo. Esto se debe a que pueden ver fácilmente a través de las copas de los árboles.

Aplicación terrestre de Lidar

Se trata de procesos de escaneo láser terrestre en la superficie de la Tierra y pueden ser móviles o estacionarios. Sin embargo, se espera que el escaneo estático sirva para vigilar, forense y documentar el patrimonio cultural como método de estudio.

El lidar 3D móvil consiste en utilizar dos o más escáneres acoplados a un vehículo en movimiento para recoger datos a lo largo de una trayectoria.

Alcance de la luz

El Lidar utiliza el infrarrojo cercano, el ultravioleta y la luz visible para obtener imágenes de una amplia gama de objetos, como rocas, compuestos químicos, nubes, lluvia, aerosoles, moléculas individuales e incluso objetos no metálicos.

Los rayos láser son potentes y pueden obtener imágenes de objetos con una resolución muy alta. Los aviones, por ejemplo, pueden cartografiar terrenos con una resolución de 30 centímetros o incluso superior.

Escaneo estático Lidar

Un dispositivo moderno de escaneo 3D-lidar estándar es el ScanX3D. Utiliza el escaneo láser 3D para obtener productos de datos en tres dimensiones. También utiliza un escáner RIEGL VZ400i que produce nubes de puntos completas de 1000×3600 de calidad topográfica. Además, captura imágenes de alta definición para una verdadera coloración.

Los datos del escáner láser son bastante accesibles y pueden ser georreferenciados y descargados en cualquier momento en tiempo real. Además, los datos están vinculados a un datum vertical u horizontal específico del lugar para facilitar el acceso.

Además del RIEGL VZ400i, ScanX3D utiliza una cámara 3D para medir espacios en 3D, a la vez que captura imágenes de ultra alta definición en 4K. Esta herramienta es muy útil para crear modelos 3D y planos esquemáticos.