LiDAR: riprodurre in maniera perfetta la realtà che ci circonda

LiDAR, acronimo di Light Detection and Ranging o Laser Imaging Detection and Ranging, è una tecnica di telerilevamento “attivo” per l’esecuzione di rilievi topografici ad alta risoluzione. In questo abstract verrà illustrata brevemente questa tecnologia e i suoi campi di utilizzo.

La tecnologia LiDAR è una tecnica di scansione laser che consente di analizzare un’area ottenendo una nuvola di punti.

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Figura 1 – Visualizzazione della nuvola di punti tramite Lastools

Ogni punto porterà con se le coordinate e l’altezza. Il sistema per l’acquisizione dei dati è composto da un laser scanner che emette un impulso ad alta frequenza, un GPS per il posizionamento del punto e dalle stazioni GPS a terra posizionate sui vertici della rete geodedica.

Il laser scanner è posizionato a bordo di un aereo o di un drone ed è composto da un trasmettitore (il laser), un ricevitore costituito da un telescopio e da un sistema di acquisizione dati.

Gli impulsi inviati dal laser sono ad alta frequenza, tra i 10 e 150 kHz; per studi sulla morfologia di superficie si hanno lunghezze d’onda tra 1.0 ed 1.5 µm mentre per studi batimorfologici si va da 0.50 e 0.55 µm.[1]

In prossimità di aree costiere, soprattutto in caso di costa composta da falesie, i rilievi sono affetti da errori causati dalla rifrazione delle superfici spigolose e dall’acqua. In questi casi si integrano i rilievi aerei con rilievi da mare posizionando il laser scanner su una imbarcazione.

L’utilità di questo tipo di tecnologia è dovuta al fatto che si può riprodurre l’ambiente in maniera estremamente dettagliata. Infatti è possibile ottenere e dividere ad esempio la vegetazione dall’edificato e dividere edificato e vegetazione dalla superficie terrestre. Questo accade perché ogni impulso restituisce un eco della superficie su cui è rimbalzato, ad esempio se la vegetazione non è eccessivamente densa si riescono ad ottenere rami, foglie ed il terreno su cui poggia l’albero.

In fase di postprocessamento si possono scindere tutte le informazioni catturate in moda da ottenere un DSM (Digital Surface Model) ed un DTM (Digital Terrain Model). Le immagini che seguono mostrano due hillshade ottenuti elaborando la nuvola di punti LiDAR di due echi differenti:

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Come si può notare in figura 2 sono ben visibili edifici e vegetazione, del tutto assenti in figura 3.

Avere la possibilità di riprodurre in maniera così fedele un’area apre l’utilizzo del LiDAR a moltissimi campi:

  • Aggiornamento dei DEM (Digital Elevation Model);
  • Monitoraggio dei ghiacciai;
  • Censimento forestale;
  • Analisi e monitoraggio delle frane;
  • Sviluppo urbano.

Questi ed altri aspetti possono essere rappresentati e studiati con i LiDAR.

La disponibilità di tali dati sul Geoportale Nazionale è abbastanza limitata, dai quadri unione si può notare come non tutto il suolo nazionale sia stato esaminato e delle aree esaminate non tutte sono ad una risoluzione 1×1. Tali dati vista la loro grandissima utilità dovrebbero essere completati e resi disponibile per tutti gli studi del caso.

Altri dati molto importanti, ma assenti all’interno del Geoportale, sono i dati batimorfologici rilevati con tecnica Multibeam. Il multibeam è una tecnica simile alla tecnologia LiDAR che consente di rilevare la morfologia dei fondali con l’uso del sonar. Anche in questo caso a seconda dell’eco si possono ottenere più strati di informazioni relativi al fondale che si sta esaminando.

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[1]LIDAR: an introduction and overview” presented by Keith Marcoe GEOG581, Fall 2007. Portland State University