What is LiDAR technology and how does it work
LiDAR، أو Light Detection and Ranging، هو طريقة استشعار عن بعد شائعة تستخدم لقياس المسافة الدقيقة لجسم ما على سطح الأرض. على الرغم من أنه تم استخدامه لأول مرة في الستينيات عندما تم تركيب الماسحات الضوئية الليزرية على الطائرات، إلا أن LiDAR لم يحصل على الشعبية التي يستحقها إلا بعد عشرين عامًا. فقط خلال الثمانينيات بعد إدخال نظام تحديد المواقع العالمي GPS أصبح طريقة شائعة لحساب القياسات الجيومكانية الدقيقة. الآن بعد أن انتشر نطاقها عبر العديد من المجالات، يجب أن نعرف المزيد عن تقنية رسم خرائط LiDAR وكيف تعمل. ما هي تقنية LiDAR وكيف تعمل؟ فيما يلي بعض الأفكار التي من الجيد معرفتها حول هذا الموضوع.
تقنية LiDAR
وفقًا لمعهد علوم الأرض الأمريكي، يستخدم LiDAR ليزرًا نبضيًا لحساب المسافات المتغيرة للجسم من سطح الأرض. تولد هذه النبضات الضوئية- مجتمعة مع المعلومات التي تم جمعها بواسطة النظام المحمول جواً- معلومات ثلاثية الأبعاد دقيقة حول سطح الأرض والجسم المستهدف.
هناك ثلاثة مكونات أساسية لأداة LiDAR- الماسح الضوئي والليزر وجهاز استقبال GPS. العناصر الأخرى التي تلعب دورًا حيويًا في جمع البيانات وتحليلها هي جهاز الكشف الضوئي والبصريات. تستخدم معظم المنظمات الحكومية والخاصة طائرات الهليكوبتر والطائرات بدون طيار والطائرات للحصول على بيانات LiDAR.
أنواع أنظمة الـ LiDAR
1- Airborne LiDAR
يتم تثبيت Airborne LiDAR على طائرة هليكوبتر أو طائرة بدون طيار لجمع البيانات. بمجرد تفعيله، يُصدر Airborne LiDAR الضوء باتجاه سطح الأرض، والذي يعود إلى المستشعر فور اصطدامه بالجسم، مما يعطي قياسًا دقيقًا لمسافته. تنقسم بطارية LiDAR المحمولة جواً إلى نوعين- Topological LiDAR و قياس أعماق Bathymetric LiDAR.
2- Terrestrial LiDAR
على عكس Airborne، يتم تثبيت أنظمة Terrestrial LiDAR على مركبات متحركة أو حوامل ثلاثية القوائم على سطح الأرض لجمع نقاط بيانات دقيقة. هذه شائعة جدًا لمراقبة الطرق السريعة أو تحليل البنية التحتية أو حتى تحديد نقاط معينة من داخل المباني وخارجها. أنظمة LiDAR الأرضية لها نوعان- Mobile LiDAR و Static LiDAR.
كيف يعمل LiDAR؟
يتبع LiDAR مبدأ بسيطًا- إلقاء ضوء الليزر على جسم ما على سطح الأرض وحساب الوقت المستغرق للعودة إلى مصدر LiDAR. بالنظر إلى السرعة التي ينتقل بها الضوء (حوالي 186000 ميل في الثانية)، فإن عملية قياس المسافة الدقيقة عبر LiDAR تبدو سريعة بشكل لا يصدق. ومع ذلك، فهي تقنية للغاية. الصيغة التي يستخدمها المحللون للوصول إلى المسافة الدقيقة للكائن هي كما يلي:
مسافة الجسم = (سرعة الضوء × زمن الرحلة) / 2
يمكن استخدام LiDAR لتحقيق العديد من الأهداف التنموية، ومنها ما يلي:
علم المحيطات
عندما تريد الجهات المختصة معرفة العمق الدقيق لسطح المحيط لتحديد موقع أي جسم في حالة وقوع حادث بحري أو لأغراض البحث، فإنها تستخدم تقنية LiDAR لإنجاز مهمتها. بخلاف تحديد موقع الأجسام، يتم استخدام LiDAR أيضًا لحساب العوالق النباتية والكتلة الحيوية في سطح المحيط، وهو أمر صعب للغاية بخلاف ذلك.
نموذج الارتفاع الرقمي أو التضاريس
تلعب ارتفاعات التضاريس دورًا مهمًا أثناء تشييد الطرق والمباني الكبيرة والجسور. تحتوي تقنية LiDAR على إحداثيات x و y و z، مما يجعل من السهل للغاية إنتاج تمثيل ثلاثي الأبعاد للارتفاعات لضمان أن الأطراف المعنية يمكنها استخلاص الاستنتاجات الضرورية بسهولة أكبر.
الزراعة وعلم الآثار
تشمل التطبيقات النموذجية لتكنولوجيا LiDAR في قطاع الزراعة تحليل معدلات الغلة واستكشاف المحاصيل وتشتت البذور. إلى جانب ذلك، يتم استخدامه أيضًا لتخطيط الحملات ورسم الخرائط وغيرها.
