لیدار و نقش آن در نقشه برداری
لیدار و نقش آن در نقشه برداری
لیدار و نقش آن در نقشه برداری – در این مقاله قصد داریم تا شما عزیزان را با مفهوم واژه‌ی لایدار یا همون لیدار LIDAR” در کاربردهای مهندسی نقشه برداری آشنا سازیم. آیا می‌دانید کاربرد لیدار در نقشه برداری چیست؟ و یا اینکه سیستم تصویربرداری لایدار چگونه کارمی‌کند و یا با چه تصویرسازی ادغام می‌شود؟
ما همچنان شاهد پیشرفت علم و بر روی کار آمدن تکنولوژی در فعالیت‌های مختلف هستیم که حوزه های مهندسی نقشه برداری و رشته‌های عمرانی از این قاعده مستثنی نیستند. همراه ما باشید تا در ادامه مطلب درباره‌ی پرسش‌هایی که در بالا اشاره کردیم بحث نموده و به آنها پاسخ دهیم.
لایدار یا لیدار چیست؟
لیدار (LIDAR) یک فناوری است که از امواج نوری لیزری استفاده می‌کند تا فواصل و ویژگی‌های محیطی را اندازه‌گیری و تصویربرداری کند. نام “لیدار” مخفف عبارت “نوری پراکنده طی مسافت و تشدید شده با بازتاب” (Light Detection and Ranging) است.
در این فناوری، یک دستگاه لیدار شامل یک لیزر و یک سیستم شناسایی بازتاب استفاده می‌شود. لیزر نوری با طول موج کوتاه و بالا به سمت محیط فرستاده می‌شود و با برخورد با اشیاء، از طریق پراکندگی و بازتاب نور، اطلاعاتی درباره فاصله، شکل، ساختار و ویژگی‌های سطحی آن اشیاء جمع‌آوری می‌شود.
این دستگاه ، سیستم شناسایی بازتاب دریافت شده از لیزر را ثبت و تحلیل می‌کند تا فواصل به دقت بالا و نقشه‌های سه‌بعدی از محیط تهیه شود. با جمع‌آوری داده‌های لیدار به صورت پیوسته در طول یک مسیر حرکتی، می‌توان نقشه‌های دقیق و جامعی از یک منطقه تهیه کرد که شامل اطلاعات فاصله، ارتفاع، سطح زمین، ساختمان‌ها، درختان و سایر اشیاء موجود در آن است.
لیدار در بسیاری از حوزه‌ها کاربرد دارد، از جمله نقشه برداری، مهندسی نقشه برداری، رباتیک، خودروهای خودران، علوم زمین، مطالعات محیطی و غیره. این فناوری به دلیل دقت بالا، قابلیت تصویربرداری سه‌بعدی، اندازه‌گیری فاصله به سرعت بالا و توانایی در تفکیک اشیاء، یکی از ابزارهای مهم در مطالعه و تحقیقات محیطی و فناوری می‌باشد.
بررسی کامل کاربردهای لایدار یا لیدار در نقشه برداری
لیدار یا همون لایدار LIDAR به عنوان یک فناوری پرقدرت و دقیق در نقشه برداری و به وسیله پهپاد انجام می‌گیرد و دارای کاربردهای گسترده‌ای نیز می‌باشد. در ادامه به بررسی برخی از کاربردهای اصلی لیدار در نقشه برداری اشاره خواهیم نمود:
تهیه نقشه‌های سه‌بعدی
سیستم لیدار امکان تهیه نقشه‌های سه‌بعدی دقیق و جامعی از سطح زمین را فراهم می‌کند. از طریق اندازه‌گیری فواصل و بازتاب نور لیزر از اشیاء، اطلاعات دقیق درباره ارتفاع سطح زمین، ساختمان‌ها، درختان و سایر اشیاء موجود در منطقه جمع‌آوری می‌شود. این اطلاعات می‌توانند در برنامه‌ریزی شهری، طراحی زیرساخت‌ها، توسعه مناطق صنعتی و تجاری و سایر پروژه‌های نقشه برداری مورد استفاده قرار گیرند.
اندازه‌گیری فاصله و ارتفاع
این سیستم تصویربرداری در مهندسی نقشه برداری، به مهندسان این امکان را می‌دهد که فواصل و ارتفاعات دقیق از سطح زمین و اشیاء را اندازه‌گیری کنند. این اطلاعات می‌توانند در تعیین ارتفاع سازه‌ها، حفره‌ها، درختان، آب‌های سطحی و سایر عناصر مورد استفاده قرار گیرند. همچنین، این اطلاعات به ما اجازه می‌دهند تغییرات ارتفاعی در طول زمان را نیز مشاهده کنیم.
تفکیک ساز اشیاء
از ان‌جایی که این نوع تکنولوژی برای تصویر برداری توسط پهپاد و مانند نقشه‌های هوایی گرفته می‌شود، قادر است اشیاء مختلف را با دقت تفکیک کند. از طریق تحلیل بازتاب نور لیزر، می‌توان اشجار را از ساختمان‌ها، خطوط برق، خطوط تلفن و سایر عناصر جدا کرد. این اطلاعات می‌توانند در تحلیل تراکم سبز، بررسی تداخل ساختمانی، برنامه‌ریزی منابع طبیعی و سایر کاربردهای مرتبط مورد استفاده قرار گیرند.
تهیه نقشه‌های زمینی
با استفاده از اطلاعاتی که لایدار یا همون لیدار ، می‌توان نقشه‌های زمینی دقیق و جامعی از یک منطقه تهیه کرد. این نقشه‌ها شامل اطلاعات مکانی دقیق، حدود زمرزها، جزئیات ساختاری و سایر اطلاعات مفید هستند. این نقشه‌ها می‌توانند در برنامه‌ریزی شهری، مهندسی نقشه برداری، مدیریت منابع طبیعی، مطالعات زمین‌شناسی و سایر حوزه‌های مرتبط استفاده شوند.
تحلیل تغییرات زمین‌شناسی
با استفاده از داده‌هایی که لیدار، می‌توان تغییرات زمین‌شناسی را در طول زمان مشاهده کرد. این شامل تحلیل تغییرات سطح زمین، جابجایی رودخانه‌ها، تغییرات سواحل و سایر پدیده‌های زمین‌شناسی است. این اطلاعات برای مطالعه تغییرات اقلیمی، پدیده‌های طبیعی و برنامه‌ریزی مدیریت منابع طبیعی بسیار مفید هستند.
تکمیل داده‌های دوره‌ای
این نوع داده ها و اطلاعات می‌تواند به عنوان یک روش مکمل برای تکمیل داده‌های دوره‌ای مورد استفاده قرار بگیرد. در مواردی که داده‌های ماهواره‌ای یا هوایی محدودیت‌هایی دارند، لیدار می‌تواند داده‌های دقیق تر و جامع‌تری را فراهم کند. این کاربرد در تکمیل داده‌های زیرسطحی، تجزیه و تحلیل تراکم شهری، مطالعه پوشش گیاهی و سایر حوزه‌های مرتبط مورد استفاده قرار می‌گیرد.
به‌طور خلاصه، لیدار در نقشه برداری از مناطق مختلف، به عنوان یک فناوری قدرتمند از آن یاد می‌شود و از دقت بالا، تصویربرداری سه‌بعدی، تفکیک اشیاء و تهیه نقشه‌های جامع شما را بهره‌مند می‌سازد. این فناوری در حوزه‌های مختلفی از جمله برنامه‌ریزی شهری، مهندسی نقشه برداری، زمین‌شناسی، منابع طبیعی و سایر علوم مرتبط با فعالیت‌های ساختمان‌سازی و عمران و همچنین نقشه‌های مربوط به محیط زیست، جنگیريا، اراضی مختلف و … بسیار مفید واقع می‌شود.
بررسی انواع سیستم های لایدار LIDAR
سیستم‌های تصویربرداری و یا خدمات نقشه برداری لایدار (Lidar) متناسب با نیازهای مختلف، در انواع مختلفی طراحی و استفاده می‌شوند. در قسمت زیر به برخی از انواع رایج سیستم‌های لیدار اشاره خواهیم نمود.
Airborne Lidar
در سیستم لیدار هوایی، سنسور لیدار روی یک هواپیما یا هلیکوپتر نصب شده و از ارتفاع بالا به سطح زمین تابش لیزر انجام می‌دهد. با توجه به ارتفاع بالا و پوشش گسترده، این سیستم معمولاً برای جمع‌آوری داده‌های سه‌بعدی در مناطق گسترده و نقشه برداری زیرسطحی مناسب است.
Terrestrial Lidar
لیدار زمینی، سنسور لیدار روی یک ستون یا توزیع‌کننده ثابت نصب شده است و به صورت دستی یا اتوماتیک به اطراف خود می‌چرخد. این سیستم معمولاً در نقشه برداری محدوده‌ای و دقیق مورد استفاده قرار می‌گیرد، مانند اندازه‌گیری جزئیات ساختمان‌ها، اندازه‌گیری شیب‌ها و سازه‌های مهندسی، یا جمع‌آوری دقیق داده‌های ساختمانی.
Mobile Lidar
در سیستم تصویربرداری لیدار متحرک، سنسور لیدار روی یک وسیله نقلیه مانند اتومبیل، ون یا قطار نصب شده است. با حرکت وسیله نقلیه در محیط، داده‌های سه‌بعدی از محیط اطراف جمع‌آوری می‌شود. این سیستم مناسب برای نقشه برداری شهری، جمعیت‌شناسی، مدیریت راه‌ها و سازه‌های عمومی و محیط شهری است.
Bathymetric Lidar
سیستم لیدار باتیمتریک برای اندازه‌گیری عمق آب و بررسی امواج آبی استفاده می‌شود. در این سیستم، لیزر به آب تابیده و بازتاب آن اندازه‌گیری می‌شود. این سیستم‌ها معمولاً برای تهیه نقشه‌های دریاچه‌ها، سواحل و مناطق ساحلی، و همچنین بررسی تغییرات سطح آب در طول زمان استفاده می‌شوند.
Satellite Lidar
در سیستم لیدار ماهواره‌ای، سنسور لیدار روی یک ماهواره نصب شده است و از فضا به سطح زمین تابش لیزر می‌کند. این سیستم‌ها بهتوجه داشته باشید که این فهرست تنها چند نوع رایج سیستم‌های لیدار را شامل می‌شود و هنوز توسعه و پیشرفت در این حوزه ادامه دارد. هر نوع سیستم لیدار دارای ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود است و بسته به نیازهای پروژه و محیط، ممکن است انتخاب شود.
بررسی مزیت خروجی دوربین های لیدار و فتوگرامتری
خروجی لیدار و فتوگرامتری دو روش متفاوت در نقشه برداری هستند که هرکدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. برخی‌ها ممکن است که تصور کنند که هر دو روش کارایی یکسانی دارند و یا اینکه لایدار یا همون لیدار دارای ارجحیت در نقشه برداری است؛ اما اینگونه نیست؛ همراه ما باشید تا بطور کامل شما را با این دو روش آشنا سازیم.
خروجی لیدار:
همانطور که قبل‌تر هم اشاره کردیم لیدار از یک لیزر متوسطه به عنوان منبع نور استفاده می‌کند و با اندازه‌گیری فواصل و زمان بازتاب نور لیزر از سطح‌ها و اشیاء، اطلاعات سه‌بعدی درباره محیط جمع‌آوری می‌کند. خروجی لیدار عموماً شامل ابرنقشه‌های سه‌بعدی است که شامل اطلاعات ارتفاعی و مکانی اشیاء هستند.
این اطلاعات می‌توانند به صورت نقاط سحابی (point cloud)، مدل سطح (surface model) یا مدل سه‌بعدی (3D model) ارائه شوند. ابرنقشه‌های سه‌بعدی حاوی اطلاعات دقیق درباره ساختمان‌ها، درختان، خطوط برق، خطوط تلفن و سایر اشیاء در محیط هستند. این خروجی‌ها قابلیت تفکیک دقیق بین اشیاء را دارند و می‌توانند در تحلیل‌های زمین‌شناسی، مهندسی نقشه برداری، برنامه‌ریزی شهری و سایر کاربردهای مرتبط استفاده شوند.
خروجی فتوگرامتری:
فتوگرامتری از تصاویر هوایی یا ماهواره‌ای استفاده می‌کند تا اطلاعات مکانی و رنگی اشیاء را جمع‌آوری کند. خروجی فتوگرامتری معمولاً شامل مجموعه‌ای از تصاویر دیجیتالی با دقت بالا است که بر روی یک شبکه مکانی قرار گرفته‌اند. این تصاویر می‌توانند تصاویر رنگی (RGB) یا تصاویر چندطیفه (multispectral) باشند که اطلاعات درباره رنگ و بازتاب نور اشیاء را ارائه می‌دهند. با استفاده از تصاویر فتوگرامتری، می‌توان مواردی مانند تشخیص کشاورزی، تحلیل پوشش گیاهی، بررسی تغییرات سطح زمین و سایر کاربردهای مرتبط را انجام داد.
به‌طور کلی، مزیت‌های خروجی لیدار شامل دقت بالا، تصویربرداری سه‌بعدی، تفکیک دقیق اشیاء و تحلیل تغییرات زمین‌شناسی است. از طرف دیگر، مزیت‌های خروجی فتوگرامتری شامل تصاویر با رزولیشن و کیفیت متوسطه، اطلاعات رنگی و مکانی دقیق، استفاده آسان از تصاویر دیجیتالی و قابلیت تحلیل پوشش گیاهی است.
در کاربردهای نقشه برداری و تحلیل محیطی، استفاده از هر دو روش می‌تواند مفید باشد. به طور کلی، لیدار برای محیط‌های پیچیده‌تر و نیاز به دقت سه‌بعدی بیشتر مناسب است، در حالی که فتوگرامتری برای تحلیل پوشش گیاهی، تشخیص تغییرات زمین و بررسی مصرف آب در کشاورزی می‌تواند مفید باشد. همچنین، استفاده از هر دو روش در یکپارچه‌سازی داده‌ها و ترکیب اطلاعات سه‌بعدی و رنگی می‌تواند به دقت و دقت تحلیل‌ها کمک کند.
سخن نهایی
به بررسی مفهوم واژه لایدار یا لیدار پرداختیم و همچنین پس از برررسی کاربرد این نوع تصیربرداری در خدمات مهندسی و نقشه برداری، به بررسی و نوع خروجی لایدار و دوربین فتوگرامتری پرداختیم. امیدواریم که از این مقاله آموزشی بهره کامل را برده باشد و توانسته باشیم در راستای یادگیری مطالب مهندسی و نقشه برداری به شما عزیزان کمکی کرده باشیم.