Beneficios y Aplicaciones de la Tecnología LiDAR

La tecnología LiDAR, o “Light Detection and Ranging“ por sus siglas en inglés, es un sistema de medición en base a impulsos de luz. Estos sensores son equipos laser de gran precisión, similar a una estación total, con la diferencia de emitir millones de rayos al mismo tiempo que permiten calcular la posición de puntos en el espacio de una forma masiva. Esencialmente, la tecnología se basa en un sensor laser sobre una plataforma móvil que barre el área de trabajo emitiendo pulsos regularmente y registrando los rebotes o ecos que se producen sobre la superficie impactada. Aquí puedes leer más sobre cómo se diferencian la topografía, fotogrametría y el LiDAR.

A partir de las coordenadas conocidas del emisor laser y de las mediciones efectuadas de ángulos y distancias, se calculan las coordenadas de puntos en el espacio. Se obtiene así una nube de puntos de los que se conocen sus coordenadas X, Y, Z y que representan la posición de los objetos contra los que impactaron los pulsos emitidos.  El sistema no puede discriminar en principio los tipos de superficies contra las que impactan los pulsos y por tanto no se distingue entre los puntos que corresponden a vegetación, suelo, edificios u otros objetos.  El tratamiento posterior de la nube de puntos brutos mediante filtrado con algoritmos específicos permite la separación de puntos de suelo, vegetación, edificios y otros.

No es que LiDAR tenga la capacidad de atravesar la cobertura, lo que sucede es que de tantos rayos emitidos un buen porcentaje se cuela entre las hojas de la cobertura forestal, llegan hast el suelo y rebotan de vuelta al sensor logrando mediciones precisas del suelo que no se logra ver a simple vista desde el aire.  Definitivamente la densidad de mediciones que produce el escaner presenta la mayor ventaja por la oportunidad de los rayos de alcanzar el suelo. Esta densidad de mediciones es posible por la frecuencia de oscilación de la señal.  Entre mayor la frecuencia, mayor la capacidad de densidad en las mediciones.

Precisión de las Mediciones con Tecnología LiDAR

Por lo general, los levantamientos LiDAR desde una aeronave tripulada, aunque capaces de cubrir gran cantidad de territorio, resultan algo menos precisos que aquellos que se realizan desde un drone. Siempre la precisión absoluta va a depender de la altura de vuelo y las especificaciones del sensor. Por ejemplo, con un equipo Riegl LMS-Q680i a una altura de vuelo de 300m sobre el nivel del suelo (AGL) hemos conseguido precisiones absolutas en el orden de 10cm en horizontal y 10 cm en vertical.

Por otro lado, un sistema LiDAR desde un drone estará limitado por la capacidad del drone. Sin embargo, su capacidad de realizar vuelos mucho más bajos permite también lograr mejores precisiones. Por ejemplo, con un sensor Zenmuse L1 desde un DJI Matrice 300 hemos conseguido precisión absoluta 10cm en horizontal y 5 cm vertical. Definitivamente que resulta una excelente herramienta en proyectos pequeños. Tan solo como referencia en un proyecto realizado a una altura sobre el suelo de 100m se necesitaron 4 vuelos para cubrir un área de 0.8km2. Llega un punto donde la cantidad de vuelos requeridos para cubrir un área de interés es tal que los costos y logística sobrepesan las ventajas en comparación a un vuelo tripulado.

Resulta importante hacer notar que, en el caso de misiones fotogramétricas desde aeronaves tripuladas, la precisión es significativamente superior a la que ofrece la tecnología LiDAR. Sin embargo, las ventajas tecnológicas que ofrece el LiDAR pueden resultar más relevantes en proyectos específicos.

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Aplicaciones de la Tecnología LiDAR

La tecnología LiDAR ha sido aplicada en múltiples campos tales como:

• Topografía: creación de ortofotos o fotografías de determinadas áreas de la superficie terrestre, determinación del uso de la tierra e investigación de deslizamientos de tierra.
• Infraestructura: Diseño de grandes obras, inventarios, medición de catenarias en líneas de transmisión.
• Cálculo de volúmenes.
• Mantenimiento de vegetación cercana a líneas de transmisión y redes de distribución.
• Representación 3D de ciudades.
• Agricultura: exploración y estudio de la estructura del suelo, con lo cual se permite identificar qué especies son idóneas para el cultivo.
• Arqueología: detección de vestigios y ciudades ocultas escondidas bajo la vegetación.
• Ciencias forenses: reconstrucción de escenas del crimen y detección de zonas de entierro de cadáveres debido a la presencia de anomalías en la tierra.
• Fotografía: su inclusión en los últimos modelos del iPhone Pro causó sensación, ya que ayudó a que las funciones de realidad aumentada y de fotografía de dicho teléfono fueran más especializadas y ayudaran a mejorar la experiencia de los usuarios.
• Meteorología: medición y monitorización de fenómenos atmosféricos y calidad del aire.
• Automotriz: en aquellos autos que poseen modo de piloto automático, el sensor ayuda a detectar la naturaleza y proximidad de objetos que circunden el vehículo. Esto permite que el auto no requiera de un sujeto que lo maneje, lo que también ayuda a disminuir el número de accidentes de tráfico.

Para cerrar este artículo, les dejamos los principales beneficios de la Tecnología LiDAR:

1. Recopilación de datos precisos de manera rápida

LiDAR es un método para recopilar datos de manera masiva a través de sensores láser disparados desde una aeronave.

2. Gran densidad de mediciones desde mayor altura

Debido a que LiDAR es capaz de llegar hasta el suelo y proporcionar modelos detallados del objeto que se está estudiando, proporciona una densidad de superficie mucho más alta. Esto puede ser muy útil para aplicaciones como la delineación de llanuras de inundación y se prefiere para estudios que requieren una mayor densidad de superficie que otros métodos como la fotogrametría.

3. Recopilación de datos a través de la vegetación

El LiDAR es capaz de penetrar en la vegetación espesa como las copas de los árboles para recoger datos de elevación de la superficie y crear modelos precisos. Mientras que la fotogrametría sólo es capaz de crear modelos basados en imágenes bidimensionales y no puede leer la elevación a través de densos bosques o matorrales.

4. No se ve afectado por distorsiones

LiDAR no se ve afectado por distorsiones geométricas como un paisaje angular que puede afectar el resultado de los modelos en algunos de los métodos utilizados.

5. Puede integrarse con otra tecnología

A veces, analizar e interpretar los datos recopilados de la detección LiDAR puede ser difícil. Sin embargo, al tratarse de datos digitales estos pueden ser integrados con otras tecnologías para permitir el análisis automático de datos complejos.

6. Procedimiento eficiente

LiDAR no depende en gran medida de la interacción humana y puede funcionar por sí solo para la mayoría de las aplicaciones, ya que es un sistema automatizado. Por lo tanto, se ahorra un tiempo valioso que se puede aprovechar trabajando con los datos resultantes para avanzar en el proyecto general.

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