Apa itu LiDAR?

Data LiDAR dapat digunakan untuk menghasilkan segala sesuatu, mulai dari peta topografi yang mendetail hingga model 3D yang dinamis dan tepat yang diperlukan untuk memandu kendaraan otonom dengan aman melalui lingkungan yang berubah dengan cepat dan terus-menerus. Teknologi LiDAR juga digunakan untuk menilai bahaya dan bencana alam seperti aliran lahar, tanah longsor, tsunami, dan banjir.

LiDAR bekerja dengan prinsip yang sama dengan radar ("deteksi dan jangkauan radio," sistem lokasi yang sering digunakan oleh kapal dan pesawat terbang) dan sonar ("navigasi sonik dan jangkauan," sistem yang biasanya digunakan oleh kapal selam). Ketiga teknologi tersebut memancarkan gelombang energi untuk mendeteksi dan melacak objek. Perbedaannya adalah radar menggunakan gelombang mikro dan sonar menggunakan gelombang suara, sedangkan LiDAR menggunakan cahaya yang dipantulkan, yang dapat mengukur jarak dengan lebih cepat, dengan ketepatan yang lebih besar dan resolusi yang lebih tinggi daripada radar atau sonar.

Instrumen LiDAR umumnya terdiri dari beberapa komponen:

• pemindai laser yang dengan cepat memancarkan getar sinar laser inframerah dekat
• sensor LiDAR yang digunakan untuk mendeteksi dan mengumpulkan denyut cahaya yang kembali, dan
• prosesor untuk menghitung waktu dan jarak serta untuk membangun dataset yang dihasilkan, yang disebut dengan point cloud LiDAR. 

Agar penginderaan jauh menjadi akurat, pengukuran waktu dan ruang harus tepat, sehingga sistem LiDAR juga akan menggunakan elektronik pencatat waktu, unit pengukuran inersia (IMU), dan GPS.

Instrumen LiDAR memancarkan gelombang sinar laser ke lingkungan sekitar. Gelombang ini, yang bergerak dengan kecepatan cahaya, memantul dari benda-benda di sekitarnya dan kembali ke sensor LiDAR. Sensor mengukur waktu yang diperlukan setiap gelombang untuk kembali dan menghitung jarak yang ditempuh. Karena kecepatan cahaya laser konstan, “waktu terbang” ini dapat digunakan untuk menghitung jarak yang sangat tepat.

Dengan mengulangi proses dan mengirimkan gelombang laser di area yang lebih luas, pengukuran waktu penerbangan dapat dikumpulkan pada miliaran titik individu dan diproses secara real time menjadi apa yang dikenal sebagai titik cloud LiDAR.

Data tersebut mengalami beberapa tahap pemrosesan untuk mengubah cloud point LiDAR menjadi peta 3D. Pertama-tama, kamera diperiksa keakuratan dan kelengkapannya, lalu dibersihkan untuk menghilangkan gangguan yang tidak wajar. Kemudian, fitur permukaan tanah seperti bangunan, tepian sungai, dan kanopi hutan dapat diidentifikasi dan diklasifikasikan secara algoritmik.

Untuk menyederhanakan analisis, algoritma menurunkan sampel cloud point untuk menghapus data yang berlebihan dan mengurangi ukuran file. Data tersebut kemudian diubah menjadi format file LAS (atau LASer) standar industri yang digunakan untuk bertukar data 3D x, y, z.

Terakhir, setelah dikonversi menjadi LAS, data cloud point dapat divisualisasikan dan dimodelkan ke dalam peta 3D medan yang dipindai. Perhitungan ini konstan dan berkelanjutan untuk sistem LiDAR yang bergerak seperti yang digunakan pada kendaraan otonom. Menurut salah satu sumber, mobil swakemudi menghasilkan dan memproses satu terabyte data setiap jam operasi.¹

Sistem LiDAR dapat dibagi menjadi dua jenis utama berdasarkan platformnya: LiDAR udara dan LiDAR darat.

Sistem LiDAR udara, juga disebut sistem pemindaian laser udara, menggunakan pemindai LiDAR yang dipasang di pesawat (biasanya helikopter atau UAV) untuk menghasilkan model 3D permukaan tanah.

Pemetaan LiDAR dari udara telah menjadi alat yang sangat berharga untuk membuat model elevasi digital permukaan bumi, terutama menggantikan metode fotogrametri yang lebih tua dan kurang akurat. Pemindaian LiDAR dari udara juga digunakan secara luas di bidang kehutanan untuk membangun survei LiDAR dari kanopi hutan dan model medan topografi permukaan tanah hutan.

Jenis teknologi LiDAR di udara meliputi:

LiDAR batimetrik
LiDAR Batimetrik menangkap data GIS di perairan dangkal dan sepanjang garis pantai. Batimetrik LiDAR memancarkan sinar laser hijau dengan panjang gelombang yang dapat menembus air untuk mengukur elevasi digital dasar laut, alih-alih menggunakan sinar laser inframerah seperti sistem LiDAR pada umumnya.

LiDAR berbasis luar angkasa
NASA dan badan antariksa lainnya menggunakan LiDAR berbasis ruang angkasa untuk navigasi pesawat ruang angkasa dan pemetaan digital benda langit. LiDAR juga digunakan untuk mengemudikan kendaraan otonom NASA dan menerbangkan helikopter Ingenuity di Mars.

LiDAR darat adalah sistem LiDAR berbasis darat yang sering digunakan untuk pemetaan medan dan lingkungan. LiDAR darat dapat digunakan untuk mengumpulkan data yang lebih terlokalkan dan jarak dekat, sehingga ideal untuk memetakan area yang lebih kecil dengan presisi tinggi.

Jenis LiDAR darat meliputi:

LiDAR Statis Beberapa sistem LiDAR terestrial bersifat statis, tetap di satu lokasi, dan digunakan untuk mengambil pemindaian LiDAR yang tepat dan berulang dari satu area. LiDAR Statis sering digunakan untuk situs arkeologi, proyek konstruksi, dan penilaian bahaya. Solusi ini dapat memantau permukaan tanah gunung berapi aktif, patahan gempa bumi, dan zona banjir.

LiDAR mobile Mobile LiDAR adalah bentuk LiDAR terestrial yang mengumpulkan data LiDAR dari kendaraan yang bergerak. Sistem Mobile LiDAR (MLS) telah menjadi alat yang sangat penting bagi industri otomotif dalam pengembangan bantuan pengemudi dan pengemudian otonom: pengumpulan data dari deteksi dan jangkauan cahaya secara real-time memungkinkan mobil swakemudi untuk mengidentifikasi aset dan infrastruktur jalan raya dengan cepat, akurat, dan hemat biaya.

Pemindaian LiDAR memiliki banyak kegunaan di dunia nyata di banyak industri. Solusi ini dapat membuat model medan permukaan tanah dan dasar laut secara mendetail dan juga menghasilkan visualisasi objek bergerak yang presisi, beresolusi tinggi, serta real time.

Tim peneliti terus mengembangkan sistem dan algoritma baru untuk meningkatkan akurasi, kecepatan, dan efektivitas LiDAR, dan ada pengembangan yang sedang berlangsung yang difokuskan untuk membuat teknologi LiDAR menjadi lebih kecil, lebih ringan, dan lebih terjangkau. Hal ini akan memungkinkan adopsi yang lebih luas di berbagai industri dan aplikasi, termasuk elektronik konsumen, robotika, dan perangkat rumah pintar. LiDAR menjadi makin populer dalam kendaraan otonom, dan diharapkan dapat memainkan peran penting dalam masa depan mobil.

Seiring dengan teknologi yang terus meningkat dan biaya yang menurun, aplikasi LiDAR kemungkinan besar akan meningkat secara dramatis.