¿QUÉ SON LOS DATOS LIDAR?

¿QUÉ SON LOS DATOS LIDAR?

El LIDAR (de light detection and ranging) es una técnica de teledetección óptica que utiliza la luz de láser para obtener una muestra densa de la superficie de la tierra produciendo mediciones exactas de x, y y z. LIDAR, que se utiliza principalmente en aplicaciones de representación cartográfica láser aéreas, está surgiendo como una alternativa rentable para las técnicas de topografía tradicionales como una fotogrametría. LIDAR produce datasets de nube de puntos masivos que se pueden administrar, visualizar, analizar y compartir usando ArcGIS.

Los componentes de hardware principales de un sistema lidar incluyen un vehículo de recolección (avión, helicóptero, vehículo y trípode), sistema de escáner láser, GPS (Sistema de posicionamiento global) e INS (sistema de navegación por inercia). Un sistema INS mide la rotación, inclinación y encabezamiento del sistema lidar.

LIDAR es un sensor óptico activo que transmite rayos láser hacia un objetivo mientras se mueve a través de rutas de topografía específicas. El reflejo del láser del objetivo lo detectan y analizan los receptores en el sensor lidar. Estos receptores registran el tiempo preciso desde que el pulso láser dejó el sistema hasta cuando regresó para calcular la distancia límite entre el sensor y el objetivo. Combinado con la información posicional (GPS e INS), estas medidas de distancia se transforman en medidas de puntos tridimensionales reales del objetivo reflector en el espacio del objeto.

Los datos de punto se procesan posteriormente después de que la recopilación de datos lidar se reconocen dentro de las coordenadas x,y,z georeferenciadas con alta precisión al analizar el rango de tiempo láser, ángulo de escaneo láser, posición del GPS e información del INS.

Ejemplo de lidar aerotransportado

Devolución láser de LIDAR

Los pulsos láser emitidos desde un sistema lidar se reflejan desde objetos sobre y por encima de la superficie del suelo: vegetación, edificios, puentes y así sucesivamente. Un pulso láser emitido puede regresar al sensor lidar como uno o muchas devoluciones. Cualquier pulso láser emitido que encuentre varias superficies de reflejo a medida que viaja hacia el suelo se divide en tantas devoluciones como superficies reflectoras existen.

El primer pulso láser devuelto es el más importante y se asociará con la entidad más grande en el panorama como una copa de árbol o la parte superior de un edificio. La primera devolución también puede representar el suelo, en cuyo caso el sistema lidar solo detectará un regreso.

Varias devoluciones pueden detectar las elevaciones de varios objetos dentro de la huella láser de un pulso láser saliente. Las devoluciones intermedias, en general, se utilizan para la estructura de la vegetación, y la última devolución para los modelos de terreno de suelo desnudo.

La última devolución no siempre será de una devolución del suelo. Por ejemplo, considere un caso en donde un pulso golpee una rama gruesa en su camino hacia el suelo y el pulso no llega en realidad al suelo. En este caso, la última devolución no es desde el suelo pero sino desde la rama que reflejó el pulso láser completo.

Ejemplo de retornos LIDAR

Atributos del punto lidar

La información adicional se almacena junto con cada valor posicional x, y, y z. Los siguientes atributos del punto lidar se mantienen para cada pulso láser registrado: intensidad, número de devolución, cantidad de devoluciones, valores de clasificación de punto, puntos que están en el borde de la línea de vuelo, valores RGB (rojo, verde y azul), tiempo del GPS, ángulo de escaneo y dirección de escaneo. La siguiente tabla describe los atributos que se pueden proporcionar con cada punto lidar.

Nota:

Los atributos lidar enumerados a continuación no siempre se proporcionan en los archivo lidar de salida final. Utilice el dataset LAS para revisar los atributos y la clasificación asociada con los datos lidar.

Atributo lidarDescripción
IntensidadLa fortaleza de la devolución del pulso láser que genero el punto LIDAR.
Número de devoluciónUn pulso láser emitido puede tener hasta cinco devoluciones dependiendo de las entidades en las que se refleja y las capacidades del escáner láser que se utiliza para recopilar los datos. La primera devolución se etiquetará como devolución número uno, la segunda como devolución número dos, etc.
Número de devolucionesEl número de devoluciones es el número total de devoluciones para un pulso dado. Por ejemplo, un punto de datos láser puede ser la devolución dos (número de devolución) dentro de un número total de cinco devoluciones.
Clasificación de puntosCada punto LIDAR que es postprocesado puede tener una clasificación que define el tipo de objeto que reflejó el pulso láser. Los puntos LIDAR se pueden clasificar en varias categorías que incluyen suelo o terreno desnudo, parte superior de cubierta forestal y agua. Las diversas clases se definen mediante códigos numéricos de enteros en el archivo LAS.
Borde de la línea de vueloLos puntos se simbolizarán en base a un valor de 0 o 1. A los puntos etiquetados en el borde de la línea de vuelo se les proporcionará un valor de 1 y a todos los otros puntos se les proporcionará un valor de 0.
RGBLos datos lidar se pueden atribuir con bandas RGB (rojas, verdes y azules). Esta atribución con frecuencia viene de las imágenes recopiladas al mismo tiempo que la topografía lidar.
Tiempo del GPSLa fecha de registro del GPS en la que se emitió el punto láser desde el avión. El tiempo está en segundos del GPS de la semana.
Ángulo de escaneoEl ángulo de escaneo es un valor en grados entre -90 y +90. A 0 grados, el pulso láser está directamente debajo del avión en nadir. A -90 grados, el pulso láser está en el lado izquierdo del avión, mientras que a +90, el pulso láser está a la derecha del avión en la dirección de la luz. La mayoría de sistemas lidar actualmente tienen menos de ±30 grados.
Dirección de escaneoLa dirección de escaneo es la dirección en la que estaba viajando el espejo de escaneo en el momento del pulso láser de salida. Un valor de 1 es una dirección de escaneo positiva, y un valor de 0 es una dirección de escaneo negativa. Un valor positivo indica que el escáner se está moviendo del lado izquierdo al lado derecho de la dirección de vuelo en pista y un valor negativo es el opuesto.

¿Qué es una nube de punto?

Los datos LIDAR organizados espacialmente postprocesados se conocen como datos de la nube de punto. Las nubes de punto inicial son grandes colecciones de puntos de elevación 3D, que incluyen x, y, z, junto con atributos adicionales como marcas de tiempo GPS. Las entidades de superficie específicas que el láser encuentra se clasifican después de que la nube de punto LIDAR inicial es postprocesada. Las elevaciones de la tierra, los edificios, canopea forestal, pasos elevados de autopista, y todo lo demás que el rayo láser encuentra durante la encuesta constituye los datos de nube de punto.

Ejemplo de nube de punto

Más información sobre la clasificación LIDAR, consulte Clasificación de punto LIDAR.

Los datos de la nube de punto en ArcGIS se representan más frecuentemente como una serie de rásteres o TIN, un dataset LAS, un dataset de terreno o un dataset de mosaico.

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