Jenis lidar: udara, terestris, bergerak, batimetrik

Jawaban singkat: Jenis utama lidar adalah udara (dari pesawat dan drone), terestris (pemindai tripod statis), bergerak (sistem kendaraan, ransel, dan SLAM genggam), serta batimetrik (sistem laser hijau yang mengukur menembus air). Lidar satelit adalah kategori khusus lainnya. Semuanya menggunakan prinsip deteksi dan pengukuran jarak dengan cahaya yang sama, tetapi berbeda dalam platform, jangkauan, kepadatan titik, dan akurasi, mulai desimeter untuk pemetaan regional hingga milimeter untuk pemindaian terestris.

Poin utama

Jenis lidar terutama diklasifikasikan berdasarkan platform: udara, terestris, bergerak, dan batimetrik, ditambah lidar satelit.
Pemindai laser terestris memberikan akurasi tertinggi, biasanya milimeter pada jarak pendek; lidar udara mencakup area terluas dengan akurasi sentimeter hingga desimeter.
Lidar batimetrik menggunakan cahaya hijau (sekitar 532 nm) karena menembus air, sedangkan lidar topografi biasanya menggunakan panjang gelombang inframerah dekat.
Waktu tempuh pulsa, pergeseran fase, dan gelombang kontinu termodulasi frekuensi (FMCW) adalah tiga metode utama pengukuran jarak lidar.
Radar menggunakan gelombang radio yang menembus awan dan beberapa bahan; lidar menggunakan cahaya dan memberikan resolusi jauh lebih halus.

Apa jenis utama lidar?

Jenis lidar utama adalah sistem udara, terestris, bergerak, dan batimetrik, dikelompokkan berdasarkan platform pembawa sensor serta permukaan yang diukur. Setiap jenis merupakan sistem lidar lengkap: laser, receiver, mekanisme pemindaian, unit pengukur waktu, serta cara mengetahui posisi dan orientasi sensor.

Lidar merupakan singkatan light detection and ranging. Secara sederhana, apa itu teknologi lidar? Ini adalah metode mengukur jarak dengan mengirim cahaya laser ke permukaan dan mengukur waktu pantulannya, diulang ratusan ribu hingga jutaan kali per detik untuk membangun point cloud 3D. Pengantar apa itu lidar kami membahas prinsip dasarnya; di sini kami membandingkan jenisnya agar Anda dapat melihat mana yang sesuai untuk proyek.

Jenis	Platform	Akurasi umum	Cakupan umum	Kegunaan utama
Topografi udara	Pesawat, helikopter, drone	Sekitar 3–15 cm vertikal	Hektare hingga ribuan km²	Model medan, kehutanan, pemetaan banjir, koridor
Batimetrik / topobatimetrik	Pesawat atau drone dengan laser hijau	Tingkat desimeter, bergantung pada air	Garis pantai, sungai, dasar laut dangkal	Zona pesisir, alur sungai, pemetaan habitat
Terestris (TLS)	Tripod statis	Milimeter pada jarak pendek	Satu ruangan hingga bangunan atau fasilitas industri	BIM, fasilitas industri, warisan budaya, pemantauan deformasi
Bergerak (kendaraan)	Mobil, kereta, kapal dengan GNSS/INS	Tingkat sentimeter dengan GNSS yang baik	Berkilometer jalan atau rel per hari	Jalan, rel, aset jalan, model kota
SLAM genggam / ransel	Operator berjalan kaki	Sekitar 1–3 cm relatif	Bangunan, terowongan, hutan	Pemetaan dalam ruangan, tambang, perekaman kondisi terbangun cepat
Satelit	Wahana antariksa yang mengorbit Bumi	Bervariasi; dirancang untuk sains	Profil global	Es, tinggi hutan, elevasi global

Apa itu lidar udara dan bagaimana cara kerjanya?

Lidar udara adalah pemindai laser pada pesawat atau drone yang menyapu tanah di bawahnya, sementara receiver GNSS dan unit pengukuran inersial (IMU) merekam lintasan sensor secara tepat. Gabungan jarak, sudut pemindaian, dan lintasan menghasilkan koordinat untuk setiap pantulan.

Sensor lidar udara biasanya menggunakan cahaya inframerah dekat dan memancarkan ratusan ribu hingga lebih dari sejuta pulsa per detik. Keunggulan utamanya adalah pantulan ganda: satu pulsa dapat dipantulkan sebagian oleh daun, cabang, dan akhirnya tanah, sehingga pemindaian lidar udara dapat memodelkan tanah kosong di bawah tajuk hutan. Karena itu, teknologi ini mendominasi program elevasi nasional dan pemodelan banjir.

Ada dua skala pekerjaan udara:

Pesawat berawak: area luas, ketinggian lebih tinggi, dan tingkat kualitas seperti dalam spesifikasi dasar lidar United States Geological Survey (USGS). Quality Level 2 yang banyak digunakan mensyaratkan setidaknya 2 titik per meter persegi dan RMSE vertikal 10 cm pada area tanpa vegetasi.
Lidar drone: lokasi lebih kecil dengan kepadatan titik jauh lebih tinggi, diterbangkan lebih rendah; lihat panduan drone survei dan pemetaan UAV kami untuk pilihan muatan.

Banyak data udara publik tersedia gratis. Untuk mengunduh lidar di Amerika Serikat, 3D Elevation Program (3DEP) dari USGS menyediakan cakupan nasional, dan penampil 3DEP LidarExplorer memungkinkan Anda menemukan serta mengunduh petak data. Banyak negara lain menerbitkan kumpulan data nasional serupa.

Apa itu lidar batimetrik dan topobatimetrik?

Lidar batimetrik mengukur kedalaman air dan bentuk dasar di bawahnya menggunakan laser hijau, biasanya sekitar 532 nm, yang menembus air jauh lebih baik daripada cahaya inframerah dekat. Lidar topobatimetrik menggabungkan kanal inframerah dekat untuk daratan dengan kanal hijau untuk air, memetakan batas darat-air secara mulus.

Sistem merekam pantulan dari permukaan air dan pantulan lain dari dasar; selisih waktu, yang dikoreksi terhadap pembiasan dan kecepatan cahaya lebih lambat dalam air, memberikan kedalaman. Kedalaman penetrasi sangat bergantung pada kejernihan air: di perairan pesisir jernih dapat mencapai puluhan meter, sedangkan di sungai keruh mungkin hanya beberapa meter atau kurang.

Kegunaan umum meliputi pemantauan erosi pantai, alur pendekatan pelabuhan, model alur sungai dan dataran banjir, serta pemetaan habitat. Jika air keruh atau dalam, sonar multibeam dari kapal merupakan alternatif umum.

Apa itu lidar terestris dan pemindai lidar pada tripod?

Lidar terestris adalah pemindaian laser dari posisi tripod statis di darat dan memberikan akurasi serta kepadatan tertinggi di antara semua jenis lidar. Pemindai lidar terestris berputar horizontal sementara cermin membelokkan sinar vertikal, mencakup hampir satu bola penuh pada setiap pemasangan.

Beberapa pemasangan diregistrasi menjadi satu point cloud. Akurasinya umumnya tingkat milimeter pada jarak pendek, sehingga pemindaian laser 3D lidar terestris menjadi standar untuk BIM, pemeriksaan struktur, fasilitas industri, dan warisan budaya. Pemindai laser 3D terestris kami merekam hingga 2 juta titik per detik dalam bodi 4,4 kg, dengan versi jangkauan 70 m dan 150 m (pada target putih 90%) serta versi jarak jauh, ditambah warna HDR. Untuk lokasi luas, pemindai laser terestris berkecepatan tinggi kami memindai hingga 1000 kHz pada bidang pandang 360° × 282° menggunakan laser Kelas 1 yang aman bagi mata.

Jika data pemindaian harus terikat pada kontrol survei presisi, seperti pada terowongan dan pemantauan, total station pemindai menggabungkan sudut serta jarak total station dengan pemindaian 3D dalam satu instrumen. Alur kerja statis lengkap dijelaskan dalam artikel pemindaian laser terestris kami.

Apa itu lidar bergerak? Sistem kendaraan, ransel, dan genggam

Lidar bergerak adalah pemindaian laser dari platform bergerak, seperti kendaraan, kereta, kapal, ransel, atau unit genggam, sementara sistem terus menghitung lintasannya sendiri. Sistem kendaraan menggunakan GNSS dan IMU kelas tinggi; sistem genggam serta ransel terutama mengandalkan lokalisasi dan pemetaan simultan (SLAM).

Pemetaan bergerak dengan kendaraan: jalan, rel, dan aset jalan direkam pada kecepatan lalu lintas. Akurasi mencapai tingkat sentimeter dengan GNSS yang baik, tetapi menurun di koridor gedung perkotaan dan terowongan kecuali titik kontrol ditambahkan.
SLAM ransel dan genggam: bangunan, tambang, hutan, dan lokasi tanpa GNSS. Pemindai laser SLAM genggam kami berbobot 925 g, mengukur dari 0,1 hingga 70 m, dan memberikan ketebalan point cloud 1 cm atau lebih baik setelah pascapengolahan.

Pemetaan lidar bergerak mengorbankan sebagian akurasi demi kecepatan: bangunan yang memerlukan satu hari pemasangan tripod sering dapat ditelusuri dengan berjalan dalam waktu kurang dari satu jam. Penjelasan apa itu SLAM kami menguraikan cara sistem ini melacak diri dan mengendalikan pergeseran.

Apa komponen lidar dan metode pengukuran jaraknya?

Setiap sistem pemindaian lidar memiliki komponen inti yang sama: pemancar laser, mekanisme pengarahan sinar, receiver, elektronik pengukur waktu presisi, dan sistem penentuan posisi. Cara pengukuran jarak lidar berbeda dalam tiga metode.

Pemancar lidar: laser pulsa atau kontinu, umumnya 905 nm, 1064 nm, atau 1550 nm untuk topografi dan 532 nm untuk air.
Pemindai: cermin berputar, prisma, atau kepala berputar; beberapa sensor baru menggunakan teknologi solid-state.
Penerima: sensor laser lidar (fotodetektor) yang merekam cahaya balik dan intensitasnya.
Posisi dan orientasi: GNSS/IMU pada sistem udara dan kendaraan, SLAM pada unit genggam, atau pemasangan tetap untuk pemindai terestris.

Metode pengukuran jarak	Cara mengukur	Keunggulan umum
Waktu tempuh pulsa	Mengukur waktu perjalanan pulang-pergi setiap pulsa	Jarak jauh, pantulan ganda; pemindai udara dan jarak jauh
Pergeseran fase	Membandingkan fase sinar kontinu termodulasi	Kecepatan sangat tinggi dan derau rendah pada jarak pendek hingga menengah
FMCW	Mengukur selisih frekuensi sinar dengan sapuan frekuensi	Juga mengukur kecepatan; mulai digunakan pada sensor otomotif

Resolusi lidar, yaitu detail terkecil yang dapat dibedakan sistem, bergantung pada jarak antartitik, divergensi sinar (ukuran titik sinar pada jarak tertentu), dan derau jarak, bukan hanya laju titik.

Radar vs lidar: apa perbedaannya?

Radar menggunakan gelombang radio dan lidar menggunakan cahaya, sehingga radar dapat melihat menembus awan, hujan, dan beberapa bahan tetapi dengan resolusi lebih kasar, sedangkan lidar membedakan detail halus tetapi terhalang kabut, hujan lebat, dan permukaan padat. Panjang gelombang lidar sekitar 1 mikrometer; panjang gelombang radar berkisar milimeter hingga meter.

Kriteria	Lidar	Radar
Sinyal	Cahaya laser (tampak atau inframerah dekat)	Radio atau gelombang mikro
Resolusi	Milimeter hingga sentimeter	Umumnya lebih kasar
Cuaca	Berkurang akibat kabut, hujan, debu	Sebagian besar tidak terpengaruh
Penetrasi	Melalui celah vegetasi; cahaya hijau menembus air	Ke dalam tanah, beton, atau es untuk radar penembus tanah
Penggunaan survei	Pemetaan permukaan 3D	Pemetaan bawah permukaan dan deformasi dengan satelit

Dalam survei, survei radar biasanya berarti salah satu dari dua hal: survei radar tanah dengan ground-penetrating radar (GPR, disebut juga survei georadar) untuk menemukan utilitas tertanam dan rongga, atau interferometri radar satelit untuk mengukur pergerakan tanah. Keduanya tidak menggantikan lidar; masing-masing mengukur hal berbeda.

Cara memilih jenis lidar, perangkat lunak, atau penyedia jasa lidar

Pilih jenis lidar berdasarkan akurasi, luas, dan lingkungan proyek Anda; lalu periksa apakah perangkat lunak lidar dapat mengolah serta menyerahkan data dalam format yang digunakan klien.

Tentukan akurasi: milimeter mengarah ke pemindaian terestris; sentimeter ke lidar bergerak atau drone; desimeter ke lidar udara berawak.
Tentukan luas dan bentuk: ruangan serta bangunan (terestris atau SLAM), lokasi (drone), koridor (bergerak atau drone VTOL), wilayah (pesawat).
Pertimbangkan lingkungan: vegetasi, air, ketersediaan GNSS, dan akses.
Rencanakan kontrol: kontrol GNSS dan total station mengikat semua jenis lidar ke grid proyek.
Periksa pengolahan: perangkat lunak pengolahan lidar untuk registrasi, klasifikasi, dan pemodelan; perangkat lunak pemetaan lidar serta alat GIS lidar untuk produk medan dan analisis.

Banyak perusahaan membeli pemindai terestris atau genggam untuk pekerjaan harian dan menggunakan jasa pemetaan lidar untuk proyek udara atau batimetrik, ketika pesawat serta sensor khusus membuat alih daya lebih ekonomis. Untuk membandingkan pemindai sesuai aplikasi Anda, minta penawaran harga dengan menyertakan ukuran proyek umum dan persyaratan akurasi.

Pertanyaan yang sering diajukan

Apa perbedaan radar dan lidar?

Radar mengirim gelombang radio dan lidar mengirim cahaya laser. Radar bekerja menembus awan dan hujan serta dapat menembus tanah dalam bentuk radar penembus tanah, tetapi resolusinya lebih kasar. Lidar mengukur permukaan dengan detail halus dan dapat memetakan tanah di bawah vegetasi melalui celah tajuk, tetapi kabut, hujan, dan debu mengurangi jangkauannya.

Apa itu ladar?

Ladar merupakan singkatan laser detection and ranging. Ini adalah istilah lama, terutama digunakan dalam konteks militer dan pertahanan, untuk prinsip yang sama dengan lidar: mengukur jarak berdasarkan waktu pantulan cahaya laser. Sensor ladar dan sensor lidar bekerja dengan cara yang sama; dalam survei dan pemetaan, istilah lidar kini menjadi standar.

Seberapa jauh lidar dapat mendeteksi?

Bergantung pada jenisnya. Pemindai SLAM genggam umumnya menjangkau puluhan meter, pemindai terestris sekitar 70 m hingga beberapa ratus meter, dan sensor terestris jarak jauh serta udara jauh melampauinya, dengan pesawat terbang ratusan hingga ribuan meter di atas tanah. Jangkauan menurun pada permukaan gelap, basah, atau miring serta dalam kabut, hujan, atau debu.

Lidar vs pemindaian laser: apa perbedaannya?

Tidak ada perbedaan mendasar dalam prinsip: pemindai laser 3D adalah salah satu jenis sistem lidar. Dalam praktiknya, orang menggunakan istilah pemindaian laser untuk pemindai survei tripod dan genggam, serta lidar untuk sensor udara, bergerak, dan otomotif. Pengukur jarak lidar sederhana mengukur satu jarak, sedangkan pemindai laser menyapu sinar untuk merekam jutaan titik.

Jenis lidar mana yang paling akurat?

Pemindaian laser terestris dari tripod adalah jenis paling akurat, biasanya mencapai tingkat milimeter pada jarak pendek, karena instrumen diam dan dekat dengan permukaan. Lidar bergerak dan drone biasanya mencapai tingkat sentimeter, sedangkan lidar udara berawak beberapa sentimeter hingga desimeter, bergantung pada ketinggian, kualitas GNSS, dan kalibrasi.

Bisakah lidar melihat menembus air?

Lidar inframerah dekat standar sebagian besar diserap atau dipantulkan pada permukaan air, sehingga tidak dapat memetakan medan bawah air. Lidar batimetrik menggunakan cahaya hijau sekitar 532 nanometer yang menembus air, dan dapat memetakan dasar hingga kedalaman yang bergantung pada kejernihan, dari beberapa meter di sungai keruh hingga puluhan meter di perairan pesisir jernih.

Apakah data lidar dapat diunduh gratis?

Banyak data lidar udara publik tersedia gratis. Di Amerika Serikat, USGS 3D Elevation Program menyediakan cakupan nasional yang dapat dicari dan diunduh melalui penampil daringnya, dan banyak negara lain juga menerbitkan data elevasi nasional. Periksa tanggal, kepadatan titik, dan akurasi data publik sebelum menggunakannya untuk desain rekayasa.