Remote sensing: Wat is lidar?

Lidar is een techniek waarbij gebruik gemaakt wordt van een combinatie van radar technologie en laser. Lidar wordt gebruikt voor remote sensing, vanaf een afstand objecten waarnemen. Lidar kan worden gebruikt voor tal van toepassingen, van optimale bemesting in landbouw tot het maken van hoogtekaarten en het voorspellen van het weer. Met lidar in combinatie met foto’s kunnen 3D-afbeeldingen worden gemaakt en met lidar kunnen we veel meer van de ruimte ontdekken dan zonder lidar mogelijk zou zijn.

Lidar, Ladar en laser radar

Lidar staat voor ‘LIght Detection And Ranging of Laser Imaging Detection And Ranging’. Het wordt ook wel geschreven als LIDAR of LiDAR. De techniek achter lidar is vergelijkbaar met die van radar, maar in plaats van radiogolven worden lichtpulsen gebruikt. Daarom wordt lidar ook wel laser radar genoemd. De term LADAR (LAsar Detection and Ranging) wordt gebruikt voor militaire toepassingen, maar slaat op dezelfde techniek.

De ontdekking

Kort na de ontwikkeling van laser kwam lidar in ontwikkeling, dit was in het begin van de 1960-er jaren. In 1963 werd het woord lidar voor het eerst gebruikt in een gepubliceerd artikel. Lidar was een logische combinatie tussen het gebruik van de nieuwe laser technologie en de bestaande radar technologie. Met lidar werd het mogelijk om verre objecten met hogere nauwkeurige te bestuderen, bijvoorbeeld de maan, maar ook om wolkenvelden nauwkeurig in kaart te brengen.

Hoe werkt het?

Lidar maakt gebruik van licht om objecten te identificeren. Het gebruikt licht in verschillende golflengten, zowel ultraviolet, zichtbaar en nabij-infrarood licht (golflengtes tussen 10 micrometer en 250 nanometer). Het voordeel van lidar is dat het een grote resolutie kan opleveren door smalle lichtstralen te gebruiken.
Een lidar systeem heeft vier belangrijke componenten:

1. Laser: De laser stuurt een lichtsignaal, wat opgemeten kan worden
2. Scanner en optische apparatuur: Dit bepaalt hoe snel een afbeelding ontwikkeld kan worden
3. Fotodetector en ontvanger: Het verzonden lichtsignaal wordt teruggekaatst. Het teruggekaatste signaal moet opgevangen worden
4. GPS systeem: Dit is nodig om te bepalen waar het lidar systeem is, en waar de opnamen punten van zijn gemaakt.

Wat komt er uit een lidar apparaat?

Er zijn tal van verschillende lidar apparaten, maar ze hebben allemaal een vergelijkbare output, een puntenwolk (‘point cloud’), waarin elk punt een x, y en z heeft (dus een 3D locatie). Over die puntenwolk heen kan een normale foto worden gelegd, waardoor je een 3D afbeelding krijgt.

Hoe wordt het uitgevoerd

Lidar scannen kunnen op verschillende manieren worden uitgevoerd. Opnamen kunnen worden gemaakt vanaf satellieten, vanaf vliegtuigen maar ook vanaf de grond. Lidar apparatuur wordt steeds kleiner, er bestaan al apparaten waarmee makkelijk lopend opnamen kunnen worden gemaakt, hoewel de kwaliteit vaak minder goed is dan grotere apparaten.

Toepassingen

Lidar heeft tal van mogelijke toepassingen. Lidar wordt bijvoorbeeld gebruikt om de staat van de dijken bij te houden, en zo de veiligheid te vergroten. Hieronder nog een paar toepassingen:

Hoogtekaarten

Een van de meest gebruikte functies van lidar is het maken van hoogtekaarten. Met lidar wordt de hoogte van het landschap nauwkeurig in beeld gebracht. Hiermee kan de hoogte van land worden gemeten, maar ook het kronendek van bomen, en de hoogte van gebouwen.

Agricultuur

Met behulp van lidar kan de groei van bladeren in kaart worden gebracht. Dit kan worden gebruikt om te bepalen op welke delen van een stuk land de groei achterloopt, en waar bijvoorbeeld extra mest moet worden toegevoegd of waar ziektes aanwezig zijn. Op deze manier kan het gebruik van mest en pesticiden worden beperkt, planten met optimale groei hoeven niet meer voeding te krijgen.

Weer

Weer kan met lidar nauwkeuriger worden voorspeld. Wolken en deeltjes in de lucht kunnen worden gedetecteerd.

En nog veel meer

Lidar wordt voor nog veel meer toepassingen gebruikt, enkele voorbeelden:

• Snelheidsgeweer, om langs de weg de snelheid van auto’s te meten
• Mijnbouw: vinden waar mineralen in de grond zitten
• Ruimtereizen: tal van toepassingen, bijvoorbeeld voor de landing van ruimteschepen en het bepalen van de baan.
• Metingen aan de zon en maan
• Militaire doelen
• Bodemwetenschappen
• Biologie: bijvoorbeeld om biomassa in bossen te meten
• Zelf rijdende auto’s
• En nog veel meer

Lidar data in Nederland

Voor Nederland is een complete dataset beschikbaar met lidar data. De data kan worden gevonden op data.overheid.nl en is beschikbaar in het publiek domein. Om met de data aan de slag te gaan is wel enige kennis nodig van software die de data kan interpreteren.