Lidar de próxima generación: Ver el bosque a través de los árboles

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Una de las principales ventajas de la tecnología lidar es su capacidad de penetrar en la espesa vegetación, como las copas de los árboles, para recopilar datos de elevación de la superficie y detectar objetos ocultos al ojo humano o a otros métodos electroópticos, como edificios, carreteras o armas ocultas.

Las técnicas fotogramétricas, por el contrario, no pueden discernir los objetos ocultos por la vegetación. La fotogrametría sólo es capaz de crear modelos de elevación basados en imágenes bidimensionales y no puede ver a través de bosques densos o matorrales.

El Lidar, por supuesto, no ve a través de la vegetación. Más bien ve a través de agujeros en el follaje. Algunos de los múltiples pulsos láser que emite simplemente encuentran aberturas entre las hojas y las ramas, de la misma manera que la luz del sol se filtra a través del dosel del bosque, continuando hasta el suelo.

Sin embargo, el problema con el lidar tradicional de modo lineal es que algunos pulsos golpean las hojas y las ramas. Estos pulsos pueden romperse en múltiples señales de retorno o sobrepasar las señales más débiles de la luz que sí encuentra aberturas y regresa. Por esta razón, las mediciones de objetos ocultos bajo el follaje han sido difíciles de adquirir utilizando el lidar tradicional de modo lineal.

Estructura de un edificio captada bajo la copa de un árbol. Imagen: VeriDaaS, utilizada con permiso.

Lidar de modo Geiger de próxima generación

Sin embargo, el lidar de modo Geiger de nueva generación está cambiando esta situación. A diferencia del lidar tradicional de modo lineal, el lidar de modo Geiger utiliza un conjunto de fotodiodos para inundar un área con luz infrarroja. Cada diodo del conjunto es lo suficientemente sensible como para detectar un solo fotón reflejado en la zona iluminada. El conjunto se monta en un escáner que gira en ángulo para crear un campo de visión en forma de cono.

El resultado es un campo de visión circular en el suelo, en lugar de una línea, como ocurre con el lidar de modo lineal. Mientras el escáner gira, el conjunto de fotodiodos parpadea hasta 50.000 veces por segundo y toma 4.096 mediciones por parpadeo desde múltiples ángulos, lo que equivale a 205 millones de muestras por segundo. Como resultado, cada metro cuadrado de terreno puede ser muestreado miles de veces en un solo sobrevuelo.

La alta densidad del modo Geiger y las miradas desde múltiples ángulos ofrecen una mayor posibilidad de ver a través del follaje. Incluso con una oclusión significativa de los objetos bajo el dosel, la extracción detallada de sus características es posible con el lidar en modo Geiger.

El lidar de modo Geiger, desarrollado por L3Harris Corporation junto con los Laboratorios Lincoln del MIT, se basa en un solo fotón que regresa al detector para medir la distancia al suelo. Esto supone una importante ventaja sobre el lidar de modo lineal, que requiere el retorno de miles de fotones. El lidar de modo lineal requiere un láser de mucha mayor potencia que debe volarse a una altitud menor y a una velocidad más lenta. En cambio, el lidar en modo Geiger puede volar más rápido y a mayor altura, lo que le permite ver más superficie de la tierra y recoger más datos a la vez.

La capacidad de ver a través de las copas de los árboles y de llevar a cabo una recolección de áreas amplias de forma más rápida y eficiente puede ser una gran ayuda para localizar explotaciones de drogas ilegales o para combatir el multimillonario comercio mundial de fauna y flora silvestres y los sindicatos del crimen internacional y los grupos terroristas que utilizan este comercio como una fuente de ingresos de bajo riesgo para financiar sus operaciones.

El comercio ilícito mundial de especies silvestres no sólo ha provocado una pérdida de biodiversidad sin precedentes, sino que también se ha convertido en una grave amenaza para la salud humana, como demuestra la pandemia de COVID-19, ya que tres cuartas partes de las enfermedades infecciosas emergentes son zoonóticas, según el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente.

Traducido: GISLounge