TECNOLOGÍA Y APLICACIONES

LiDAR

(LIght Detection And Ranging)

  • Técnica que consiste en la detección y medición de luz
  • Trabaja en el rango del espectro visible e infrarrojo
  • Capaz de realizar mediciones de distancia
  • Sensor activo. Transmite luz a un objeto 

Cambio en las propiedades de la luz reflejada

¿Mediciones? a partir de la distancia y propiedades del medio

En función del tiempo

R = c*t/2

Diferencia de fase

R = 1 / 4pi * c / f * ¢

¿Qué es LiDAR?

Distanciómetro láser

R =
distancia sensor-objeto		 c =
velocidad de la luz		 t =
tiempo  entre la emisión   y larecepción del pulso		 ​f =
frecuencia (Hz)		 ¢ =
diferencia de fase entre la señal emitida y la recibida

Sensores

A. Sistema de Leica AL670 

B. Sistema ALTM Pegasus de Optech

C. Sistema  Trimble Harrier 68i de Trimble

D. Sistema RIEGL LMS-Q680i

Transmisor Receptor Detector Contador de tiempo
Generar los pulsos de luz Recoge y procesa la luz de vuelta Convierte la luz en señal eléctrica Define la exactitud de la distancia

HARDWARE

Sistemas LiDAR aerotransportados

Sensores más utilizados por proporcionar coordenadas tridimensionales (x, y, z) mediante barridos láser sobre el terreno.

Compuestos por:

  • Escáner láser
  • Receptor GPS / Estación de referencia

  • Sistema de Navegación Inercial (INS)

  • Unidad de almacenamiento y proceso

  • Cámara digital

Posición (x, y, z) en coordenadas UTM y altura elipsoidal sobre ETRS89

Se obtiene

paso de alturas elipsoidales a ortométricas mediante el modelo del geoide EGM08-REDNAP

algoritmos de clasificación para discriminar árboles, superfícies, edificios, etc

Características sensores LiDAR

Capacidad de registro:

  • De pulso
    • ​Registran el último pulso
    • Registran el primero y el último
    • Registran los 3-4 primeros y el último
  • De onda continua
    • ​Descomponen la ondaen múltiples distribuciones de Gauss

Patrón de escaneo o trayectoria:

  • depende del mecanismo de escaneo 

Según la banda de emisión:

  • aplicaciones topográficas

  • aplicaciones batimétricas

  • LiDAR multiespectral 

Características sensores LiDAR

Frecuencia de emisión de pulsos

  • Kilohercios (KHz)
  • + frecuencia + precisión

Frecuencia de escaneo: nº líneas

 

Ángulo de escaneo: influye en el FOV y el tamaño de la huella.

 

Diámetro de la huella y distancia entre huella

  • huella pequeña (0'3cm a 3m)
  • huella grande (10 - 70m)

Divergencia: incremento del diámetro con la distancia

 

 

Densidad de puntos + densidad + Precisión
Altura de vuelo + altura - precisión
Ángulo escaneo + ángulo - precisión
Frecuencia pulsación + frecuencia + precisión
Frecuencia escaneado + frecuencia + precisión

Formato LAS

  • Formato público para intercambio de nubes de puntos 3D
  • Alternativa a los archivos ASCII
  • Mantiene la información total de los datos LiDAR

  • Estándar

Formato LAZ

CLASIFICACIÓN ATRIBUTO
0 No clasificado
1 Sin clasificar
2 Suelo
3 Vegetación baja
4 Vegetación media
5 Vegetación alta
6 Edificios
7 Ruido
8 Clave de modelo
9 Agua
Atributos de un LAS
Ángulo de escaneo
Tiempo GPS
Número retorno
Elevación
Clasificación
Intensidad
Color
Atributos LAS PNOA
Ángulo de escaneo
Tiempo GPS
Número retorno
Elevación
Clasificación
Intensidad
Color

LiDAR PNOA

  • Ficheros de 2x2 km de extensión.
  • Formato LAZ
  • ETRS89 UTM

  • Alturas ortométrica

  • Densidad de 0,5 puntos/m2

Los datos LiDAR nos permitirán generar

  • Modelos Digitales del Terreno.  Representan la distribución espacial de una propiedad de la superficie de terreno

 

  • Modelos Digitales de Superficie.  primera superficie reflexiva que es iluminada por un sensor
APLICACIONES BENEFICIOS
- Modelos hidrológicos
- Estudios de vegetación
- Riesgos
- Cuencas visuales
- Perfiles topográficos
- Planificación urbana
- Infraestructuras
- Orientaciones
- Movimientos de tierra
- Pendientes
- Propagación incendios forestales		 - Mayor cantidad de puntos por superficie.
- Adecuado para superficies grandes y de difícil acceso
- Más sensible a los cambios suaves de elevación
- Mayor precisión en el cálculo del MDE
- No necesario el solape entre pasadas ni la toma de puntos de apoyo.
- Automatización de los procesos y generación “rápida” de resultados.
- Independencia en las condiciones de iluminación. No afectan las sombras

Antes de generar un MDT...

Separar de la nube de puntos en:

puntos de tierra - no tierra 

Mediante: FILTROS

Punto a Punto

Punto a Puntos

Puntos a Puntos

Clasificación por número de pasos

  • Múltiples pasos (iterativos): acumularán más información
  • Paso único: + rápido, - preciso

 

Tipos de FILTROS

Basados en pendiente

  • Punto a puntos
  • Paso único
  •  Se mide la pendiente con los más cercanos
  • Mal comportamiento ante falsos puntos bajos
  • Preserva discontinuidades

Tipos de FILTROS

Basados en bloques mínimos

  • Punto a puntos
  • Iterativo
  • Malla sobre la que se define el bloque mínimo 
  • Mal comportamiento frente a objetos bajos

Basados en superficie

  • Puntos a puntos
  • Iterativo
  • Por interpolaciones + buffer con umbral
  • Mal comportamiento ante escenas complejas 

Basados en segmentaciones

  • Se clasifican grupos enteros con características similares

Pasos previos para trabajar con nubes de puntos LiDAR

  1. Clasificación puntos como suelo ó no suelo
  2. Primeros retornos = superficie más elevada
  3. Último registro = superficie de suelo
  4. Generar MDT, MDE o MDS mediante interpolaciones
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