¿Qué es el LiDAR?

LiDAR (Light Detection and Ranging) es una tecnología de teledetección que utiliza impulsos láser para medir distancias y crear mapas 3D de alta resolución de entornos. Se utiliza mucho en vehículos autónomos, cartografía, topografía, arqueología, silvicultura y robótica.

El LiDAR funciona mediante:

1. Emitiendo pulsos láser hacia un objeto o superficie.
2. Medir el tiempo que tarda la luz en rebotar en el sensor.
3. Calcula la distancia utilizando la velocidad de la luz.
4. Genera una nube de puntos 3D que representa el área escaneada.

Este proceso permite una percepción precisa de la profundidad y la detección de objetos.

Los sistemas LiDAR pueden clasificarse en

• LiDAR aerotransportado : montado en aviones o drones para cartografía y topografía del terreno.
• LiDAR terrestre : se utiliza en trípodes, vehículos o dispositivos portátiles para la exploración terrestre.
• LiDAR móvil : instalado en plataformas móviles (coches, robots, vehículos aéreos no tripulados) para cartografía en tiempo real.
• LiDAR batimétrico : utiliza pulsos de láser verde para penetrar en el agua y medir el terreno submarino.

El LiDAR se utiliza en varios sectores, entre ellos:

• Vehículos autónomos - Ayuda a los coches autoconducidos a detectar obstáculos y navegar con seguridad.
• Cartografía geoespacial : crea mapas en 3D para planificación urbana, infraestructuras y análisis del terreno.
• Silvicultura : mide la altura de los árboles, la estructura de las copas y la biomasa.
• Arqueología : revela estructuras ocultas bajo una densa vegetación.
• Construcción e ingeniería civil : ayuda en la planificación de obras, la supervisión y el análisis estructural.
• Meteorología - Rastrea la contaminación atmosférica, la formación de nubes y los patrones meteorológicos.

• Alta precisión : proporciona mediciones 3D precisas.
• Rápida recopilación de datos : escanea grandes áreas en cuestión de minutos.
• Funciona con poca luz - A diferencia de las cámaras, el LiDAR funciona de día y de noche.
• Penetra en la vegetación - Puede cartografiar superficies del suelo bajo árboles y follaje.
• Fiable para sistemas autónomos - Se utiliza en coches autoconducidos y drones.

• Caros - Los sistemas LiDAR de alta calidad pueden ser caros.
• Sensibilidad a las condiciones meteorológicas - El rendimiento puede verse afectado por la niebla, la lluvia o el polvo.
• Alcance limitado - Menos eficaz en distancias muy largas que el RADAR.
• Gran necesidad de procesamiento de datos - Requiere un potente sistema informático para el análisis en tiempo real.

LiDAR ayuda a los vehículos autónomos

• Detectando peatones, vehículos y obstáculos en tiempo real.
• Crear un mapa 3D del entorno para la navegación.
• Proporcionar una percepción precisa de la profundidad para evitar objetos.
• Trabajar junto con cámaras y RADAR para mejorar la seguridad.

Empresas como Tesla, Waymo y Apple utilizan LiDAR en sus sistemas de conducción autónoma.

Una nube de puntos LiDAR es una colección de millones de puntos 3D generados por escaneados LiDAR. Estos puntos representan la forma, profundidad y textura de los objetos, creando modelos digitales 3D muy detallados.

• LiDAR de corto alcance : 10 m - 100 m (utilizado en robótica y vehículos).
• LiDAR de medio alcance : 100 m - 500 m (utilizado en drones y topografía).
• LiDAR de largo alcance : más de 1 km (utilizado en cartografía aérea y estudios medioambientales).

El LiDAR suele operar en el espectro infrarrojo (IR), con longitudes de onda que oscilan entre:

• 900 - 1064 nm (infrarrojo cercano, utilizado para la exploración terrestre).
• 532 nm (luz verde, utilizada para cartografía submarina).

LiDAR y GPS son tecnologías complementarias:

• LiDAR proporciona datos espaciales 3D precisos.
• El GPS proporciona datos de localización y posicionamiento.
• Cuando se combinan, crean mapas geoespaciales precisos.

LiDAR se utiliza para:

• Detectar ruinas ocultas y estructuras antiguas bajo densos bosques.
• Revelar ciudades, caminos y templos perdidos (por ejemplo, las ruinas mayas de Guatemala).
• Cartografiar yacimientos arqueológicos con una alteración mínima.

LiDAR se utiliza ampliamente en:

• Automoción - Conducción autónoma y ADAS (sistemas avanzados de asistencia al conductor).
• Geoespacial y topografía - Creación de mapas topográficos y de elevación.
• Silvicultura - Control de la deforestación y estudios de biomasa.
• Drones y vehículos aéreos no tripulados - Cartografía en tiempo real y vigilancia medioambiental.
• Seguridad y defensa : vigilancia perimetral y detección de amenazas.
• Juegos y RV - Creación de entornos 3D para realidad aumentada y virtual.

Algunos de los principales fabricantes de LiDAR son:

• Velodyne LiDAR - Líder en LiDAR para vehículos autónomos.
• Ouster - Proporciona LiDAR digital de alta resolución.
• Luminar - Desarrolla LiDAR para coches autónomos.
• Quanergy - Se centra en aplicaciones para ciudades inteligentes y seguridad.
• Leica Geosystems - Especializada en LiDAR geoespacial y cartográfico.

Se espera que LiDAR

• Se abarate y sea más accesible para las aplicaciones cotidianas.
• Se integre en los teléfonos inteligentes (por ejemplo, el escáner LiDAR del iPhone de Apple).
• Mejore la navegación autónoma de drones, vehículos y robots.
• Mejorar la planificación urbana con cartografía 3D en tiempo real.
• Impulsar la próxima generación de experiencias de realidad aumentada, realidad virtual y juegos.

Puede obtener más información en:

• Proyectos LiDAR de Ciencias de la Tierra de la NASA: https://earthdata.nasa.gov
• Datos LiDAR del USGS: https://www.usgs.gov
• Noticias e investigación sobre LiDAR: https://www.lidarnews.com