Apa Itu Teknologi LiDAR? Semua Hal Yang Wajib Kamu Tahu!

Artikel lengkap tentang apa itu teknologi LiDAR, selain itu dijelaskan bagaimana cara kerja LiDAR, komponen LiDAR dan apa saja aplikasi LiDAR diberbagai proyek.

Apa Itu Teknologi LiDAR?

Apa Itu LiDAR?

Apa arti LiDAR

Apa Itu Teknologi LiDAR?

Arti LiDAR kependekan dari Light Detection and Ranging. Teknologi LiDAR pada dasarnya adalah teknologi jarak jauh. Dari pesawat terbang atau helikopter, sistem LiDAR mengirim cahaya ke tanah.

Pulse ini menyentuh tanah dan kembali ke sensor. Kemudian, ini mengukur berapa lama pulse cahaya untuk kembali ke sensor.

Dengan mencatat waktu kembali inilah bagaimana LiDAR mengukur jarak. Bahkan, ini juga bagaimana LiDAR mendapatkan namanya, Deteksi Cahaya dan Jarak- Light Detection and Ranging.

Jadi Apa itu LiDAR?

LiDAR adalah sebuah teknologi remote sensing optikal yang mengukur pulse cahaya yang tersebar dengan tujuan menemukan jarak dan/atau informasi lainnya objek target dari jarak jauh.

Untuk lebih jelasnya apa itu LiDAR, kita bahas bagaimana cara kerja LiDAR.

Bagaimana Cara Kerja LiDAR?

Pada bagian ini akan diceritakan cara kerja LiDAR secara singkat.

Secara prinsip cara kerja LiDAR adalah sebagai alat untuk pengambilan sampel. Cara kerja LiDAR dimaksud adalah bahwa mereka mengirimkannya 160.000 pulsa per detik. Untuk setiap detiknya, setiap piksel seluas 1 meter akan mendapat sekitar 15 pulsa.

Inilah mengapa LiDAR cloud point akan menghasilkan jutaan poin.

Sistem LiDAR sangat akurat karena dikendalikan di platform. Misalnya, akurasi sampai dengan sekitar 15 cm secara vertikal dan 40 cm secara horizontal.

Saat pesawat terbang di udara, unit LiDAR memindai tanah dari sisi ke sisi. Sementara beberapa pulsa akan langsung di bawah pada titik nadir, sebagian besar pulsa bergerak pada sudut (off-nadir). Jadi ketika sistem LiDAR menghitung ketinggian, juga memperhitungkan sudut.

Pada umumnya, LiDAR linier memiliki lebar petak 3.300 kaki (feet). Namun teknologi baru seperti LiDAR Geiger yang dapat memindai lebar 16.000 kaki. Tipe LiDAR ini dapat memiliki footprints jauh lebih luas dibandingkan dengan LiDAR tradisional.

Apa Itu Data LiDAR?

Apa itu data LiDAR atau data yang dihasilkan oleh LiDAR? Setidaknya ada 7 jenis data LiDAR yang bisa dihasilkan.

1. Jumlah Pengembalian Pulsa (numbers of Return) – Apa Itu Teknologi LiDAR?

Bayangkan Kamu sedang melakukan hiking di sebuah hutan. Kemudian, kamu melihat ke arah langit.

Jika Kamu bisa melihat cahaya yang masuk, ini artinya pulsa LiDAR juga bisa masuk. Hal ini juga berarti bahwa LiDAR dapat mengenai Bumi atau vegetasi pendek.

Sejumlah besar cahaya menembus kanopi hutan seperti sinar matahari. Tapi LiDAR tidak hanya menyentuh tanah kosong. Di daerah yang tidak berhutan, ia dapat memantulkan bagian hutan yang berbeda sampai pulsa  akhirnya menyentuh tanah.

Dengan menggunakan LiDAR, Kamu mendapatkan titik pada tanah, bukan melakukan rontgen (x-ray) melalui vegetasi. Sebaliknya, Kamu benar-benar mengintip melalui celah di dedaunan. Ketika menyentuh cabang, Kamu mendapatkan beberapa hits atau pengembalian pulsa.

jadi data LiDAR yang dihasilkan pertama adalah jumlah pengembalian pulsa (numbers of return).

2. Nomor Pengembalian (return number)

Data LiDAR kedua yang dihasilkan adalah nomor pengembalian (return number). Di hutan, pulsa laser turun. Ketika cahaya mengenai bagian hutan yang berbeda, Kamu mendapatkan “nomor pengembalian (return number)“. Misalnya, Kamu akan mendapatkan pengembalian 1, 2, 3 hingga akhirnya menyentuh tanah kosong. Jika tidak ada hutan, pulsa itu hanya akan mengenai permukaan tanah.

Terkadang pulsa cahaya tidak memantulkan satu hal pun. Seperti halnya pohon, satu pulsa cahaya bisa memiliki beberapa pengembalian. Sistem LiDAR dapat merekam informasi mulai dari bagian atas kanopi sampai seluruh kanopi hingga ke tanah. Ini membuat LiDAR dapat untuk menafsirkan struktur dan bentuk pohon/hutan.

3. Model Ketinggian Digital (Digital Elevation Models) – Apa Itu Teknologi LiDAR?

Data LiDAR akan menghasilkan beberapa model, model yang pertama adalah model ketinggian digital (digital elevation models).

Digital Elevation Model (DEM) adalah model tanah gundul (topografi) permukaan bumi. Dengan hanya menggunakan pengembalian tanah, dapat dibangun DEM. Tetapi ini berbeda dari Digital Terrain Model (DTM) karena DTM menggabungkan kontur.

Dengan menggunakan DEM, Kamu dapat menghasilkan produk tambahan. Misalnya, Kamu dapat membuat:

• Kemiringan (naik atau turun dinyatakan dalam derajat atau persen)
• Aspek (arah kemiringan)
• Hillshade (relief berbayang mempertimbangkan sudut iluminasi)

4. Model Permukaan Digital (Digital Surface Models)

Seperti dijelaskan diatas, LiDAR bisa mengintip isi hutan. Sampai akhirnya pulsa cahaya bisa mencapai tanah. Hasilnya, kita mendapatkan gambaran tanah kosong.

Tapi bagaimana dengan pengembalian pertama yang mengenai pohon?

Model permukaan digital (digital surface models) menggabungkan ketinggian dari permukaan alami dan buatan. Misalnya, itu menambah ketinggian dari bangunan, tajuk pohon, kabel listrik dan fitur lainnya.

Model kedua dari data LiDAR adalah model permukaan digital (digital surface models).

5. Model Tinggi Kanopi- Apa Itu Teknologi LiDAR?

Model Tinggi Kanopi atau Canopy Height Models (CHM) akan memberikan informasi ketinggian sebenarnya dari fitur topografi di permukaan tanah. Kami juga menyebut model elevasi jenis ini sebagai Normalized Digital Surface Model (nDSM).

Pertama, ambil DSM yang mencakup fitur alami dan dibangun seperti pohon dan bangunan. Selanjutnya, kurangi ketinggian ini dari tanah kosong (DEM). Ketika Kamu mengurangi keduanya, Kamu mendapatkan permukaan fitur yang mewakili ketinggian nyata dari tanah.

Model terakhir dari data LiDAR adalah model permukaan digital (digital surface models).

6. Intensitas Cahaya

Kekuatan pengembalian LiDAR bervariasi dengan komposisi objek permukaan yang mencerminkan pengembalian. Persentase reflektif disebut sebagai intensitas LiDAR.

Tetapi sejumlah faktor mempengaruhi intensitas cahaya. Misalnya, rentang, sudut datang, balok, penerima dan komposisi permukaan memengaruhi intensitas cahaya. Contohnya adalah ketika pulsa dimiringkan lebih jauh, energi balik berkurang.

Intensitas cahaya sangat berguna dalam membedakan fitur dalam penggunaan / tutupan lahan (Land Use Land Cover – LULC). Misalnya, permukaan yang tidak tembus cahaya menonjol dalam gambar intensitas cahaya. Inilah sebabnya mengapa intensitas cahaya baik untuk klasifikasi gambar seperti analisis gambar berbasis objek.

7. Klasifikasi Titik – Apa Itu Teknologi LiDAR?

Ada satu set kode klasifikasi yang American Society for Photogrammetry dan Remote Sensing (ASPRS) memberikan klasifikasi titik LiDAR.

Misalnya, kelas dapat mencakup tanah, vegetasi (rendah, sedang dan tinggi), bangunan dan air, dll. Kadang-kadang, klasifikasi titik dapat jatuh ke dalam lebih dari satu kategori. Jika demikian, titik-titik ini dimasukkan ke dalam kelas sekunder.

Kode-kode tersebut dihasilkan oleh pulsa laser yang dipantulkan dengan cara semi-otomatis. Tidak semua vendor menambahkan bidang klasifikasi LAS ini.

Tipe Sistem LiDAR – Apa Itu Teknologi LiDAR?

Tipe sistem LiDAR dapat dikategorikan berdasarkan beberapa parameter. Parameter tersebut dibagi menjadi beberapa kategori berdasarkan:

• Ukuran tapak kaki (size of footprint)
• Panjang gelombang (wavelength)
• Penjajaran posisi

Pembuatan profil LiDAR (Profiling LiDAR)

Profiling LiDAR adalah sistem pertama yang pernah digunakan pada 1980-an. Ini khusus dalam fitur garis lurus seperti saluran listrik. Profiling LiDAR mengirimkan pulsa individual dalam satu baris. Pada titik tetap, ia mengukur ketinggian di sepanjang transek tunggal.

Jejak Kecil LiDAR (Small Footprint LiDAR) – Apa Itu Teknologi LiDAR?

Jejak kecil LiDAR adalah apa yang kebanyakan kita gunakan saat ini. Ini memindai sekitar 20 derajat pemindaian sudut. Kemudian, ia bergerak mundur dan maju. Jika melampaui 20 derajat, instrumen LiDAR mungkin mulai melihat sisi pohon bukannya lurus ke bawah.

• LiDAR topografi memetakan lahan yang biasanya menggunakan near-infrared light.
• LiDAR batimetri menggunakan cahaya hijau yang dapat menembus air untuk mengukur ketinggian dasar laut dan dasar sungai.

Jejak Kaki Besar LiDAR (Large Footprint LiDAR)

Large Footprint LiDAR menggunakan bentuk gelombang penuh dengan footprint 20 meter. Tetapi akurasinya rendah karena pengembalian pulsa dapat mencakup medan miring.

Dua percobaan penting dari NASA menggunakan LIDAR jenis ini:

• SLICER (Scanning Lidar Imager of Canopies by Echo Recovery)
• LVIS (Laser Vegetation Imaging Sensor)

LiDAR Darat (Ground-based LiDAR) – Apa Itu Teknologi LiDAR?

LiDAR darat duduk di atas tripod dan memindai belahan bumi. Ini sangat baik untuk memindai bangunan. Tetapi ada juga aplikasi dalam geologi, kehutanan dan konstruksi.

LiDAR Mode Geiger

LiDAR mode geiger masih dalam kondisi percobaan. Tetapi ia berspesialisasi dalam pemindaian ketinggian tinggi. Karena memiliki petak yang sangat lebar, dapat menutupi lebih banyak tanah dibandingkan dengan jenis LiDAR lainnya.

Komponen LiDAR – Apa Itu Teknologi LiDAR?

Ada 4 bagian utama komponen LiDAR yang dioperasikan di udara. Semua komponen LiDAR ini bekerja bersama untuk menghasilkan data LiDAR yang sangat akurat dan dapat digunakan.

Berikut adalah 4 komponen LiDAR utama, sebagai berikut:

LiDAR Sensors: Komponen LiDAR pertama adalah sensor LiDAR-nya itu sendiri. Saat pesawat berjalan, sensor memindai tanah dari sisi ke sisi. Pulsa biasanya dalam band gelombang hijau atau near-infrared.

GPS Receivers: Penerima sinyal GPS akan melacak ketinggian dan lokasi pesawat. Trek ini penting untuk nilai terrain dan ketinggian yang akurat. GPS receiver adalah komponen LiDAR yang kedua.

Inertial Measurement Units (IMU): Saat pesawat terbang, IMU melacak kemiringannya. Sistem LiDAR menggunakan kemiringan untuk secara akurat mengukur sudut datangnya pulsa.

Data Recorders: Saat LiDAR memindai permukaan, komputer merekam semua pulsa kembali. Kemudian, rekaman-rekaman ini diterjemahkan ke dalam elevasi.

Jadi itulah 4 komponen LiDAR utama untuk mendapatkan data-data yang diinginkan.

Selanjutnya, dibahas bagaimana jenis gelombang yang dikembalikan oleh system LiDAR.

Gelombang Penuh vs Gelombang Diskrit

Sistem LiDAR menyimpan gelombang pengembalian LiDAR dalam dua cara:

• Gelombang Penuh LiDAR
• Gelombang Diskrit LiDAR

Gelombang Diskrit LiDAR – Apa Itu Teknologi LiDAR?

Bayangkan pulsa LiDAR memindai melalui area berhutan. Pengembalian akan mendapatkan hasil pertama, kedua, ketiga karena pulsa mencapai beberapa cabang. Kemudian, selain itu akan didapatkan pulsa yang besar dan terakhir dengan return dari tanah kosong.

Ketika perekaman data sebagai pengembalian terpisah, ini adalah “pengembalian LiDAR diskrit”. Singkatnya, LiDAR terpisah mengambil setiap puncak dan memisahkan setiap pengembalian.

Gelombang Penuh LiDAR – Apa Itu Teknologi LiDAR?

Saat Kamu merekam seluruh pengembalian sebagai satu gelombang kontinu, ini adalah LiDAR bentuk gelombang penuh. Jadi, Kamu cukup menghitung puncak, ini membuatnya terpisah.

Meskipun data bentuk gelombang penuh lebih rumit, LiDAR bergerak menuju sistem bentuk gelombang penuh.

Proyek Dan Aplikasi LiDAR

Saat ini aplikasi lidar digunakan dalam berbagai proyek dan berbagai bidang. Sebagai contoh, berikut adalah aplikasi LiDAR:

• Kehutanan: Rimbawan menggunakan aplikasi LiDAR untuk lebih memahami struktur dan bentuk pohon;
• Mobil Self-driving: Mobil yang dapat mengemudi sendiri menggunakan pemindai LiDAR untuk mendeteksi pejalan kaki, pengendara sepeda, rambu lalulintas dan hambatan lainnya. Hal ini menjadi salah satu aplikasi LiDAR;
• Arkelogi: Arkeolog menggunakan LiDAR untuk menemukan pola persegi di tanah, yang merupakan bangunan kuno dan piramida yang dibangun oleh peradaban Maya dan Mesir. Aplikasi LiDAR menjadi salah satu bidang paling besar.
• Hidrologi: Ahli hidrologi mendelineasi aliran dan anak sungai menggunakan aplikasi LiDAR.

Ringkasan: Apa Itu Teknologi LiDAR?

Light Detection and Ranging (LiDAR) menggunakan laser untuk mengukur ketinggian fitur.

Ini adalah teknologi jarak yang sampel dengan jumlah dan akurasi yang luar biasa.

Ini mirip dengan sonar (gelombang suara) atau radar (gelombang radio) karena mengirimkan pulsa dan mengukur waktu yang diperlukan untuk kembali. Tapi LiDAR berbeda dari sonar dan radar karena menggunakan cahaya.

Terima kasih telah membaca artikel “Apa Itu Teknologi LiDAR? Semua Hal Yang Wajib Kamu Tahu!” di website Geofisika Indonesia ini.

Semoga Bermanfaat!!!