Lidar 3D

O Lidar é um método utilizado para determinar distâncias variáveis, visando um objecto com um laser e medindo o período que leva a luz reflectida a regressar ao receptor. Devido aos diferentes tempos de retorno do laser e aos diferentes comprimentos de onda do laser, pode utilizá-lo para fazer representações digitais em 3-D dos fundos oceânicos e das áreas da superfície terrestre.

Este artigo aborda o desenvolvimento de sistemas de lidar 3D, aplicações, e sistemas modernos de digitalização laser 3D. O desenvolvimento do lidar 3D começou nos anos 80 e continuou até ao surgimento de scanners modernos versáteis.

Além disso, o artigo discute os dois principais tipos de sistemas de lidar 3D – sistemas de lidar aéreos e terrestres, e as suas situações de utilização.

Então, o que é o 3D lidar? Lidar é uma combinação única de varrimento a laser e varrimento 3-D e é por vezes denominada varrimento a laser 3-D. A tecnologia é predominantemente utilizada para fazer mapas de alta resolução, com geomática, geografia, topografia, geologia, física atmosférica, sismologia, altimetria laser, silvicultura, arqueologia, e mapeamento de faixa de laser aéreo (ALSM), entre outras aplicações.

Desenvolvimento de Sistemas Lidar

O desenvolvimento de sistemas de lidar aéreos não digitalizantes começou no início dos anos 80, e os topógrafos utilizavam o mapeamento topográfico. Por exemplo, Krabill et al. (1984) cartografaram a topografia de uma bacia hidrográfica perto de Memphis, no Tennessee, utilizando um sistema de lidar aerotransportado. Em meados da década de 1980, os investigadores utilizaram sistemas de lidar 3D para determinar as alturas de copa da vegetação e as alterações das densidades de copa.

No entanto, estes sistemas eram não digitalizados, e só se pode obter uma única linha de dados. Os dados obtidos foram um perfil transversal sob a aeronave. Havia, portanto, mais limitações, especialmente onde vastas áreas precisavam de ser cobertas.

O lidar de exploração aérea tornou-se disponível em meados da década de 1990. A tecnologia foi utilizada pela primeira vez para cartografia topográfica de terrenos e realização de medições florestais. Isto porque os sistemas de varrimento podem varrer uma faixa de paisagens através da deflexão lateral dos feixes laser emitidos, ocorrendo quando a aeronave avança. Como resultado, o scanner de lidar 3D aerotransportado pode digitalizar uma grande área numa série de bandas. Isto deve-se ao diâmetro relativamente pequeno do raio laser, que varia entre 10 a 30 cm no solo.

Geralmente, as aplicações de lidar viewer estão divididas em tipos aéreos e terrestres. Estes dois tipos requerem scanners com especificações variáveis. As especificações exigidas foram seleccionadas em função do objectivo dos dados necessários, dimensão da área a cobrir, custo do equipamento, gama de medidas a tomar, entre outros requisitos.

Aplicações Lidar Aéreas

É aqui que um scanner laser é utilizado para criar modelos de nuvens de pontos 3-D de uma paisagem enquanto ligado a uma aeronave durante o voo. É actualmente o método mais preciso e preciso de desenvolver modelos de elevação digital. Em comparação com a fotogrametria, este sistema pode filtrar os reflexos das vegetações para criar modelos digitais do terreno que representam as superfícies do solo, tais como sítios do património cultural e rios, de uma forma muito melhor.

Os sistemas de lidar de digitalização de impressões de grandes pés são utilizados na detecção remota de florestas em grande escala a partir de satélites. Têm uma pegada maior, cobrindo entre 10 a 25 metros de diâmetro. Além disso, são obtidos a partir de uma maior altitude, resultando em faixas de imagem mais amplas.

Os principais componentes do visor de lidar aerotransportado são modelos digitais de superfície e modelos de elevação digital. Quando é necessária uma interpretação de fissuras de tensão, erosão ou deslizamentos de terras sob coberto de vegetação, é utilizado o lidar aéreo. Isto porque podem ver facilmente através das copas das florestas.

Aplicação Terrestre de Lidar

Estes são processos terrestres de varrimento a laser na superfície da Terra e podem ser móveis ou estacionários. No entanto, espera-se que a digitalização estática monitorize, forense e documente o património cultural como método de levantamento.

O lidar 3D móvel é quando dois ou mais scanners ligados a um veículo em movimento são utilizados para recolher dados ao longo de um caminho.

Gama de luz

A Lidar utiliza luz quase infravermelha, ultravioleta, e visível para imaginar uma vasta gama de objectos tais como rochas, compostos químicos, nuvens, chuva, aerossóis, chuva, moléculas únicas, e mesmo objectos não metálicos.

Os feixes de laser são potentes e podem imaginar objectos com altíssimas resoluções. Os aviões, por exemplo, podem mapear terrenos com uma resolução de 30 centímetros ou mesmo superior.

Exploração Estática de Lidar

Um dispositivo padrão moderno de digitalização 3D-lidar é o ScanX3D. Utiliza a digitalização a laser 3D para obter produtos de dados em 3D. Também utiliza um scanner RIEGL VZ400i que produz nuvens de pontos de levantamento completas de 1000×3600. Além disso, capta imagens de alta definição para uma verdadeira colorização.

Os dados de varrimento a laser são bastante acessíveis e podem ser georeferenciados e descarregados em qualquer altura e em tempo real. Além disso, os dados estão ligados a dados verticais ou horizontais específicos do local para fácil acesso.

Além do RIEGL VZ400i, ScanX3D utiliza uma câmara 3D para medir espaços 3D, ao mesmo tempo que capta imagens de ultra-alta definição 4K. Esta ferramenta é útil na criação de modelos 3D e plantas esquemáticas do chão.