مهندس غلامرضا کریم‌زاده، اداره کل نقشه‌برداری زمینی و بنیادی
سامانه‌های نقشه‌برداری لیدار
با استفاده از لیزر اسکنرها می‌توان داده‌های مکانی با توان تفکیک بالا را در مدت زمانی کوتاه ثبت کرد. در سامانه‌های لیدار، ابتدا پالس لیزر به سمت تارگت (هدف) زمینی ارسال می‌شود و پس از ثبت پالس بازتابی، فاصله بین هدف و سنجنده اندازه‌گیری می‌گردد. در واقع اساس کار سامانه‌های لیدار، اندازه‌گیری فاصله از طریق تاباندن اشعه لیزر به تارگت و تحلیل نور بازتابیده از آن است.
لیدار[1] به معنی مسافت‌یابی و ردیابی به کمک سیگنال‌های نوری[2] است. در اسکن لیزری زمینی[3] (TLS) نیز که به آن لیدار زمینی یا لیدار توپوگرافیک گفته می‌شود، از طریق گسیل پالس‌های لیزر به سمت نقاط زمینی و اندازه‌گیری فاصله دستگاه تا نقاط هدف، مختصات نقاط تعیین می‌گردد. به طور معمول، دستگاه‌های لیدار زمینی روی سه پایه قرار می‌گیرند و با ارسال پالس‌های لیزر، دور تا دور خود را به صورت استوانه‌ای برداشت می‌نمایند.
تعداد نقاط قابل اندازه‌گیری و برداشت با اسکنر لیزری زمینی در یک بازه زمانی معین بسیار بیشتر از دستگاه‌های دیگر مانند توتال استیشن (TS) یا مسافت‌یاب لیزری (LRF) است. یک اسکنر لیزری زمینی مدرن می‌تواند 104 تا 106 نقطه در ثانیه را با دقت 0.1 تا 1 سانتی‌متر اندازه‌گیری کند. از این‌رو، مدیریت و تجزیه و تحلیل حجم انبوه داده‌های ذخیره‌شده به صورت ابر نقطه، به طور معمول، به نرم‌افزارهایی خاص نیاز دارد. ابر نقاط را می‌توان در ایجاد مدل ارتفاعی رقومی زمین نیز استفاده کرد.
اسکنرهای لیزری زمینی، معمولاً بر اساس فاصله‌ای که نور لیزر برای ثبت نقاط واقع در میدان دید طی می‌کند، به سه دسته تقسیم می‌شوند: اسکنرهای برد کوتاه، متوسط و بلند. دستگاه‌های برد بلند (از چند صد متر تا چندین کیلومتر) برای اندازه‌گیری مناطق بزرگ استفاده می‌شوند، در حالی که اسکنرهای برد کوتاه‌تر، برای اندازه‌گیری مناطق کوچک‌تر (حدود چند صد متر) البته با جزئیات و دقتی بالاتر استفاده می‌گردند. برای اسکنرهای برد کوتاه، فاصله بین نقاط اندازه‌گیری مجاور می‌تواند تا 1 میلی‌متر باشد، هر چند برداشت چنین تراکم‌هایی برای همه مناطق عملی نیست.
سامانه لیدار زمینی علاوه بر حالت ایستا می‌تواند وضعیت متحرک نیز داشته باشد. این دسته از سامانه‌های لیدار، مبتنی بر سکوهای متحرک هستند. در این سامانه‌ها، حسگرهای لیدار روی یک وسیله نقلیه در حال حرکت مانند خودرو، قطار و حتی قایق نصب می‌گردند. لیدار زمینی متحرک به طور معمول شامل یک حسگر، دوربین، سیستم تعیین موقعیت ماهواره‌ای جهانی و یک سیستم ناوبری اینرشیال است. این تجهیزات در سیستم‌های لیدار هوابرد نیز وجود دارند.
در سامانه‌های لیدار هوابرد، استفاده از پهپاد به سرعت در حال گسترش است. ترکیب فناوری لیدار با پهپاد، سرعت اسکن‌های هوایی دقیق از زمین را افزایش داده و دسترسی سریع به تصاویر سه‌بعدی را تسهیل نموده است. دو نوع اصلی پهپاد نقشه‌برداری لیدار وجود دارد: بال ثابت[4] و کوادکوپتر[5]. پهپاد بال ثابت به هواپیما شبیه است. پرواز مستقیم آن آسان، اما مانور آن کمی دشوارتر است. این نوع پهپاد توانائی پرواز ایستا[6] را ندارد. کوادکوپتر بیشتر به هلیکوپتر شبیه است. پرواز آن ممکن است با چالش‌های بیشتری همراه باشد، اما امکان پرواز ایستا را دارد و اغلب نسبت به پهپادهای بال ثابت از قابلیت مانور بیشتری برخوردار است. نوع پهپاد انتخابی، به نوع عملیات نقشه‌برداری بستگی دارد. اگر به نقشه‌برداری در زیر سازه‌ای مانند پل یا داخل عارضه‌ای مانند تونل یا معدن نیاز باشد، پهپاد کوادکوپتر احتمالاً بهتر باشد. اما اگر قرار باشد منطقه‌ای وسیع به طور سریع نقشه‌برداری گردد، استفاده از پهپاد با بال ثابت راهکار بهتری است.
البته سامانه لیدار هوابرد، محدود به هواپیماهای بدون سرنشین نیست. فناوری لیدار را همچنین می‌توان در هواپیما و هلیکوپتر نیز استفاده کرد. بدیهی است که به دلیل سرنشین دار بودن، این وسائط نقلیه هوائی خطرات بیشتری دارند و از سوی دیگر استفاده از هواپیما یا هلیکوپتر ممکن است به مجوز‌های بیشتری نیاز داشته باشد. در مقایسه با پهپاد، هواپیما سرعت بالاتری داشته و می‌تواند در ارتفاعی بالاتر با وضوح بالا تصویربرداری نماید. هلیکوپتر نیز ممکن است پایداری و قدرت مانور پهپاد را نداشته باشد.
به طور کل سامانه لیدار پهپادی نسبت به دیگر سامانه‌های لیدار هوابرد سرنشین دار، آسان‌تر و مقرون به صرفه‌تر است. برای تصویربرداری، به طور معمول یک یا چند پهپاد مجهز به فناوری لیدار، بسته به وسعت اراضی، بر فراز منطقه به پرواز در می‌آید و تصاویر را ثبت می‌کند. تصاویر لیدار پهپادی فوق‌العاده واضح و با کیفیت هستند. در سامانه لیدار پهپادی، ارسال مستقیم داده‌های اخذ شده به سامانه‌های اطلاعات مکانی[7] امکان‌پذیر است.
یکی دیگر از کاربردهای مهم سامانه لیدار پهپادی، تهیه نقشه کریدور یا همان نقشه‌برداری مسیر است. منظور از کریدور هدایت پهپاد در مسیرهائی بلند و با عرضی معین است که معمولاً به منظور پیمایش عوارضی مانند راه‌ها، خطوط راه آهن، خطوط انتقال نیرو، خطوط انتقال نفت، گاز، آب و همچنین خطوط ساحلی انجام می‌شود. در تهیه نقشه کریدور‌‌های طولانی، استفاده از پهپادهای بال ثابت برای تصویربرداری توصیه می‌گردد، زیرا این پرنده‌ها قابلیت دورشدن تا فاصله چندین کیلومتری از ایستگاه زمینی را با سرعت و امنیتی بالا دارند. پهپادهای نقشه‌برداری لیدار در تهیه نقشه کریدور کارائی بالائی دارند.
در یک بیان کلی می‌توان گفت که داده‌های دقیق و با وضوح بالای حاصل از سامانه‌های لیدار اعم از سامانه‌های زمینی و هوابرد برای تشخیص و همچنین شبیه‌سازی تغییرات منطقه از اهمیت بالائی برخوردارند. این داده‌ها نه تنها در زمان حاضر بلکه تا دهه‌ها بعد هم در مدیریت کاربری زمین اعم از توسعه، حذف یا تغییر کاربری‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. منبع:
· https://apsis.ir//سیستم-های-لیدار-2/
· https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/terrestrial-laser-scanning
· https://www.landpoint.net/how-does-a-lidar-drone-survey-work/
