مهندسی نقشه برداری

لیدار یا لایدار چیست؟ و کاربرد LIDAR در نقشه برداری

لایدار LIDAR که مخفف عبارت “نوری‌سنجی و تشخیص و فاصله‌سنجی بر اساس نور” است، یکی از فناوری‌های پیشرفته و پرکاربرد در علوم مهندسی و علوم زمین است. این فناوری از توانایی ارسال پالس‌های نوری و سپس دریافت بازتاب آنها برای تشخیص و اندازه‌گیری فواصل میان اشیاء و سطوح استفاده می‌کند. در این مقاله از پورتال جامع مهندسین ایران، به بررسی و کاربردهای لیدار یا لایدار (LIDAR) در نقشه‌ برداری خواهیم پرداخت.

لایدار چیست؟

لایدار (LIDAR) که مخفف عبارت Light Detection and Ranging به معنی “تشخیص و تعیین فاصله با استفاده از نور” است، یک فناوری سنجش از دور فعال است که از پالس‌های لیزر برای اندازه‌گیری فاصله، ارتفاع و سایر ویژگی‌های سطح زمین و اشیاء استفاده می‌کند.

عملکرد لایدار

عملکرد لایدار

عملکرد LIDAR به صورت زیر است:

ارسال پالس‌های لیزری: در سیستم LIDAR، پالس‌های لیزری از یک اسکنر لیزری به سمت هدف تابانده می‌شوند. این اسکنر لیزری می‌تواند به صورت دوبعدی یا سه‌بعدی عمل کند و پالس‌های لیزری را به زوایای مختلف در فضا هدایت می‌کند.

بازتاب پالس‌ها: پالس‌های لیزری پس از برخورد با سطح هدف، به حسگر لیدار بازتاب می‌شوند. زمانی که یک پالس لیزری بازتاب می‌شود، حسگر لیدار زمان رفت و برگشت پالس را ثبت می‌کند.

تحلیل سیگنال‌های بازتابی: با تحلیل سیگنال‌های بازتابی، می‌توان اطلاعات دقیق و جامعی از فاصله، ارتفاع، شکل و سایر ویژگی‌های سطح هدف را استخراج کرد. با توجه به زمانی که پالس لیزری برای رفت و برگشت به حسگر لیدار نیاز دارد، می‌توان فاصله تا هدف را محاسبه کرد. همچنین، با تجزیه و تحلیل بازتاب پالس‌ها و تغییرات زمانی آن‌ها، اطلاعاتی درباره ساختار سطح هدف نیز بدست می‌آید.

کاربردهای LIDAR

لیدار LIDAR به دلیل دقت بالا و قابلیت جمع‌آوری داده‌های سه‌بعدی، در طیف وسیعی از کاربردها استفاده می‌شود. به‌طور کلی، کاربردهای LIDAR عبارتند از:

۱- نقشه‌برداری: LIDAR یکی از ابزارهای اصلی در نقشه برداری مدرن است. با استفاده از LIDAR، می‌توان نقشه‌های توپوگرافی دقیق و مدل‌های سه‌بعدی زمین را تهیه کرد. این فناوری به دقت بالا و قدرت تجزیه و تحلیل داده‌های سه‌بعدی اجازه می‌دهد تا اطلاعاتی درباره شکل، ارتفاع و سایر ویژگی‌های سطح زمین به دست آید.

۲- باستان‌شناسی: LIDAR در کاوش‌های باستان‌شناسی و کشف آثار باستانی مدفون در زیر زمین استفاده می‌شود. با تهیه نقشه‌های سه‌بعدی از مناطق باستانی، می‌توان به طور دقیق ساختارها، تپه‌ها و سایر آثار را شناسایی و بررسی کرد.

۳- جنگلداری: در صنعت جنگلداری، LIDAR برای اندازه‌گیری ارتفاع درختان، حجم جنگل‌ها و بررسی تغییرات پوشش گیاهی استفاده می‌شود. این اطلاعات به مدیران جنگل‌ها کمک می‌کند تا به طور دقیق مدل‌های جنگلی را تهیه و مدیریت بهینه منابع جنگلی را انجام دهند.

۴- هواشناسی: LIDAR در مطالعه ابرها، بارندگی، باد و سایر پدیده‌های هواشناسی استفاده می‌شود. با استفاده از LIDAR، می‌توان مشخصات ابرها را به دقت بالا دریافت کرد و الگوهای هواشناسی را بررسی کرد.

۵- هیدروگرافی: در زمینه هیدروگرافی، LIDAR برای اندازه‌گیری عمق آب، بررسی بستر دریا و مطالعه سواحل استفاده می‌شود. این فناوری به ماهیگیران، محققان محیط زیست و مدیران منابع آب کمک می‌کند تا به طور دقیق و جامع اطلاعات درباره محیط زیست آبی را بدست آورند.

۶- شهرسازی: LIDAR در حوزه شهرسازی نقش مهمی دارد. از جمله کاربردهای آن می‌توان به برنامه‌ریزی شهری، طراحیزیرساخت‌ها و ساختمان‌ها، و بررسی خطرات طبیعی مانند سیل و رانش زمین اشاره کرد. با استفاده از LIDAR، می‌توان نقشه‌های سه‌بعدی شهر و اطلاعات دقیقی درباره تراکم ساختمانی، ارتفاع ساختمان‌ها و سایر ویژگی‌های شهر را به دست آورد. این اطلاعات در فرآیندهای برنامه‌ریزی شهری و طراحی زیرساخت‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند و به مدیران شهری کمک می‌کنند تا بهبودهای لازم را در برنامه‌ها و ساختارهای شهری اعمال کنند.

با توجه به کاربردهای متنوع LIDAR، این فناوری به یک ابزار قدرتمند در زمینه‌های مختلف تبدیل شده است. دقت بالا، توانایی جمع‌آوری داده‌های سه‌بعدی و توانایی تجزیه و تحلیل داده‌ها، این فناوری را به یک ابزار جهت‌دهنده و کمکی برای تحقیقات، برنامه‌ریزی و مدیریت می‌کند.

مزایای استفاده از لیدار در نقشه برداری

  1. دقت بالا: یکی از مزایای اصلی استفاده از LIDAR، دقت بالای آن است. با استفاده از لیدار، می‌توان اطلاعات بسیار دقیقی درباره ارتفاع و موقعیت اشیاء را جمع‌آوری کرد. این اطلاعات دقیق از ارتفاع و فاصله بین اشیاء، در تهیه نقشه‌های دقیق و با کیفیت بالا بسیار مفید است.
  2. قابلیت جمع‌آوری داده‌های سه‌بعدی: LIDAR توانایی جمع‌آوری داده‌های سه‌بعدی از سطح زمین و اشیاء را دارد. این امکان به نقشه‌برداران اجازه می‌دهد تا به طور جامع و کامل از فرم و شکل سه‌بعدی مناطق مورد مطالعه خود مطلع شوند.
  3. سرعت بالا: یکی از مزایای دیگر استفاده از LIDAR، سرعت بالای آن در جمع‌آوری اطلاعات است. با توجه به توانایی LIDAR در اسکن سریع و دقیق محیط، می‌توان به سرعت بالا در جمع‌آوری داده‌ها و ایجاد نقشه‌های گسترده اشاره کرد. این امر به نقشه‌برداران کمک می‌کند تا در مدت زمان کوتاهی مساحت‌های وسیعی را بررسی و نقشه برداری کنند.
  4. قابلیت نفوذ در پوشش گیاهی: LIDAR توانایی نفوذ به خوبی از طریق پوشش گیاهی را دارد و می‌تواند اطلاعات دقیق در مورد سطح زمین را جمع‌آوری کند. این قابلیت به نقشه‌برداران اجازه می‌دهد تا حتی در مناطقی با پوشش گیاهی فراوان، از جمله جنگل‌ها و بوم‌شناسی‌های چشمه‌دار، اطلاعات دقیقی را جمع‌آوری کنند.
  5. قابلیت استفاده در شرایط مختلف آب و هوایی: LIDAR به خوبی قابلیت استفاده در شرایط مختلف آب و هوایی را دارد. معمولاً LIDAR قادر به انجام اسکن در شب و در شرایط ابری است. این امر به نقشه‌برداران اجازه می‌دهد تا در هر زمان و آب و هوایی، از جمله شرایط نامساعد، از LIDAR استفاده کنند.

معایب استفاده از لیدار در نقشه برداری

  1. هزینه بالا: یکی از معایب اصلی استفاده از LIDAR، هزینه بالای آن است. سیستم‌های LIDAR معمولاً گران قیمت هستند و نیاز به سرمایه‌گذاری قابل توجهی دارند. این هزینه ممکن است برای برخی پروژه‌های کوچک و محدود منابع، محدودیت‌هایی ایجاد کند.
  2. پیچیدگی: استفاده از سیستم‌های LIDAR به تخصص و دانش فنی نیاز دارد. نقشه‌برداران باید با تکنولوژی LIDAR آشنا باشند و بتوانند از داده‌های حاصل از آن به درستی استفاده کنند. پیکربندی و عیب‌یابی سیستم‌های LIDAR نیز می‌تواند پیچیده و زمان‌بر باشد.
  3. محدودیت در وضوح: وضوح تصاویر LIDAR به نوع سیستم LIDAR و شرایط محیطی بستگی دارد. در برخی موارد، وضوح تصاویر LIDAR ممکن است محدود باشد و اطلاعات جزئی‌تری را ارائه ندهد. همچنین، وجود پوشش گیاهی فراوان، ابرها یا شرایط نامساعد دیگر ممکن است به کاهش وضوح و دقت تصاویر LIDAR منجر شود.

با این وجود، با توجه به مزایای بالا و توانایی‌های خاص LIDAR، این تکنولوژی به طور گسترده در صنایع نقشه برداری، جغرافیایی و بسیاری از برنامه‌های مکانیابی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تفاوت دوربین های لیدار و فتوگرامتری

ویژگی لیدار فتوگرامتری
نوع سنجش فعال غیرفعال
نوع داده ابر نقاط تصاویر
دقت ارتفاعی بالا (تا چند سانتی متر) متوسط (تا چند دسی متر)
دقت مکانی بالا (تا چند سانتی متر) متوسط (تا چند دسی متر)
نفوذ در پوشش گیاهی خوب ضعیف
کارایی در نور کم خوب ضعیف
هزینه بالا پایین
پیچیدگی بالا پایین
کاربردها نقشه برداری دقیق، توپوگرافی، باستان شناسی، جنگلداری، هیدروگرافی نقشه برداری، مدل سازی سه بعدی، معماری، شهرسازی

توضیحات:

نوع سنجش: لیدار از یک سیستم فعال برای سنجش محیط استفاده می‌کند، به این معنی که پالس‌های لیزر را به سمت هدف تابانده و سیگنال‌های بازتابی را دریافت می‌کند. در مقابل، فتوگرامتری از یک سیستم غیرفعال استفاده می‌کند و فقط از نور موجود در محیط برای تصویربرداری استفاده می‌کند.
نوع داده: لیدار داده‌ها را به صورت ابر نقاط جمع‌آوری می‌کند، که شامل مجموعه‌ای از نقاط سه‌بعدی با اطلاعات ارتفاعی و مکانی است. فتوگرامتری داده‌ها را به صورت تصاویر دو بعدی جمع‌آوری می‌کند.
دقت: لیدار به طور کلی دقت ارتفاعی و مکانی بالاتری نسبت به فتوگرامتری دارد.
نفوذ در پوشش گیاهی: لیدار می‌تواند به طور موثر از طریق پوشش گیاهی نفوذ کند و اطلاعات دقیق از سطح زمین را جمع‌آوری کند، در حالی که فتوگرامتری در این زمینه ضعیف‌تر عمل می‌کند.
کارایی در نور کم: لیدار می‌تواند در شرایط نور کم و حتی در شب نیز کار کند، در حالی که فتوگرامتری به نور کافی برای تصویربرداری نیاز دارد.
هزینه: سیستم‌های لیدار به طور کلی گران‌تر از سیستم‌های فتوگرامتری هستند.
پیچیدگی: استفاده از سیستم‌های لیدار به تخصص و دانش فنی بیشتری نسبت به فتوگرامتری نیاز دارد.
کاربردها: لیدار برای کاربردهایی که نیاز به دقت بالا دارند، مانند نقشه برداری دقیق، توپوگرافی، باستان شناسی و جنگلداری مناسب‌تر است. فتوگرامتری برای کاربردهایی که نیاز به دقت کمتری دارند، مانند نقشه برداری، مدل سازی سه بعدی، معماری و شهرسازی مناسب‌تر است.

تفاوت دوربین های لیدار و فتوگرامتری
انتخاب بین لیدار و فتوگرامتری به عوامل مختلفی از جمله نوع کاربرد، دقت مورد نیاز، بودجه و تخصص موجود بستگی دارد.

نتیجه‌گیری

لیدار یک فناوری سنجش از دور قدرتمند و انعطاف‌پذیر است که کاربردهای گسترده‌ای در نقشه برداری و سایر زمینه‌ها دارد. لیدار به دلیل دقت بالا، قابلیت جمع‌آوری داده‌های سه‌بعدی و سرعت بالا، به عنوان یک ابزار ضروری در نقشه برداری مدرن شناخته می‌شود.

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

لینک های مفید
دکمه بازگشت به بالا

دانلود فایل

لطفا برای دریافت لینک دانلود اطلاعات خواسته شده را وارد نمایید.