How Does LiDAR Remote Sensing Work? Light Detection and Ranging

Summary

LiDAR, o detección y medición por luz, utiliza pulsos de láser para medir la altura de objetos como el terreno, bosques y edificios. Este sistema aéreo incluye componentes como el láser, GPS, unidad de medición inercial (IMU) y una computadora que procesa los datos. El láser emite pulsos hacia el suelo y, al medir el tiempo que tarda en regresar, calcula la distancia y la elevación de la superficie. Lo que hace único a LiDAR es su capacidad para penetrar el dosel forestal y analizar la estructura interna de los bosques, proporcionando datos valiosos sobre la vegetación y el terreno.

Takeaways

• 😀 LiDAR (Detección y Rango por Luz) utiliza láseres para medir la elevación de objetos como el suelo, bosques y edificios.
• 😀 A diferencia del sonar y el radar, LiDAR usa pulsos de luz en lugar de ondas sonoras o radio, lo que lo hace más preciso en ciertas aplicaciones.
• 😀 Los sistemas LiDAR pueden recopilar datos desde el suelo, aviones o incluso desde el espacio, pero los datos más comunes provienen de LiDAR aéreo.
• 😀 El sistema LiDAR aéreo consta de cuatro componentes clave: láser, GPS, unidad de medición inercial (IMU) y una computadora para procesar los datos.
• 😀 El láser del sistema LiDAR emite pulsos de luz hacia el suelo, y la reflexión de estos pulsos es capturada para determinar la distancia.
• 😀 Un 'pulso' es un estallido de energía luminosa emitido por el sistema LiDAR, mientras que un 'retorno' es la luz reflejada que vuelve al sensor.
• 😀 La distancia se calcula midiendo el tiempo que tarda la luz en viajar hacia el suelo y regresar, usando la velocidad de la luz.
• 😀 Para calcular la elevación real del suelo, se resta la distancia medida del altímetro del avión (obtenido con GPS) de la distancia total.
• 😀 Los sistemas LiDAR también deben considerar el ángulo de inclinación del avión (registrado por la IMU) y el ángulo del pulso para obtener datos precisos.
• 😀 Una característica única de LiDAR es su capacidad para penetrar a través de la cobertura del dosel forestal, lo que permite medir tanto la parte superior como el interior de los árboles y el suelo debajo.

Q & A

¿Cómo funciona un sistema LiDAR?

Un sistema LiDAR utiliza pulsos de luz emitidos por un láser para medir la distancia entre el avión y el suelo. El tiempo que tarda la luz en viajar hasta el suelo y regresar se usa para calcular la altura y la ubicación exacta de los objetos en la superficie.

¿Qué componentes principales conforman un sistema LiDAR?

Los principales componentes de un sistema LiDAR son el dispositivo LiDAR (que emite los pulsos láser), un receptor GPS (que rastrea la altitud y ubicación del avión), una unidad de medición inercial (IMU, que mide la inclinación del avión), y una computadora (que graba y procesa los datos).

¿Qué es un 'pulso' en el contexto de LiDAR?

Un 'pulso' se refiere a una ráfaga de energía luminosa que el sistema LiDAR emite hacia el suelo para medir la distancia entre el avión y los objetos en el terreno.

¿Qué significa el término 'retorno' en LiDAR?

El 'retorno' es la primera señal de energía luminosa que se refleja desde el suelo u objeto y regresa al sensor LiDAR, lo que permite calcular la distancia.

¿Cómo se calcula la distancia entre el avión y el suelo en un sistema LiDAR?

La distancia se calcula multiplicando el tiempo que tarda el pulso en ir y regresar por la velocidad de la luz y dividiendo el resultado por 2 (porque el pulso recorre la distancia de ida y vuelta).

¿Cómo se determina la elevación del terreno con LiDAR?

La elevación del terreno se obtiene restando la distancia medida por LiDAR (desde el avión hasta el suelo) de la altitud del avión, que se obtiene a través del receptor GPS.

¿Por qué es importante tener en cuenta la inclinación del avión (IMU) al calcular la elevación?

La inclinación del avión puede afectar las mediciones de altura debido a la turbulencia y otros movimientos, por lo que la IMU asegura que estos cambios se tengan en cuenta para obtener datos precisos.

¿Cómo afecta el ángulo de los pulsos láser a la precisión de las mediciones de LiDAR?

Los pulsos láser no siempre viajan verticalmente, sino que pueden viajar en ángulos. Por lo tanto, el sistema debe ajustar los cálculos de elevación teniendo en cuenta el ángulo de los pulsos para garantizar la precisión de los datos.

¿Qué ventajas ofrece el LiDAR para estudiar la estructura de los bosques?

LiDAR es capaz de atravesar las copas de los árboles y captar información de dentro del dosel forestal, lo que permite estudiar la forma de los árboles, la densidad de las hojas y la estructura general del bosque, incluso los arbustos en el suelo.

¿Qué tipos de datos adicionales puede obtenerse al usar LiDAR en estudios de bosques?

LiDAR permite obtener datos sobre la forma de los árboles, la densidad del follaje, y la estimación de la vegetación en el suelo, lo cual es útil para evaluar la salud y el tipo de ecosistemas forestales.