| Retorno(s) do Pulso LASER | Intensidade do Pulso LASER | Densidade da Nuvem de Pontos LiDAR |
Semelhante à resolução de uma imagem aérea, a densidade de pontos do LiDAR define o número de pontos LASER em uma determinada área que retornaram ao sistema.
Comumente a densidade do ponto é apresentada por metro quadrado e, portanto, usa a unidade pts/m². O espaçamento de pontos, por outro lado, é definido como a distância entre dois pontos adjacentes.
Existem características construtivas de um equipamento e diversos parâmetros físicos no planejamento e execução de um levantamento LiDAR que influenciam o espaçamento e densidade de pontos LASER, sejam nominal ou real.
Por exemplo, a abertura do feixe de pulsos LASER influencia a distribuição de pontos no sentido transversal do voo. De maneira semelhante, a velocidade da aeronave vai influenciar o espaçamento das linhas de varredura na direção do voo. A forma da varredura, condicionada pelo tipo de espelho do sistema LASER, é outro fator que influencia esta distribuição de pontos no terreno. A altura de voo influencia na distribuição e também na quantidade de retornos captados pelo sistema, resultando em um duplo efeito sobre a densidade e distribuição dos pontos LASER.
A densidade de pontos LASER em uma determinada região pode ser incrementada com a superposição de voos em sentidos contrário ou transversos. Além disso, um voo com uma sobreposição superior a 50%, bem como vários canais ou vários sensores em uma única plataforma de coleta também são maneiras de aumentar a densidade de pontos LASER.
A especificação de uma densidade de ponto nominal de um determinado levantamento é diretamente proporcional ao custo global deste serviço. Embora possa haver várias considerações para escolher uma determinada densidade de ponto, o nível de detalhe que precisa ser visível no conjunto de dados LiDAR será o limitador da densidade mínima de pontos.
Não há uma regra definida sobre densidade pontos ideal para uma ou outra aplicação. De modo geral, é possível recomendar densidades de acordo com um propósito de uso dos dados LiDAR. Por exemplo:
Até 1 pt/m² – As nuvens de pontos LiDAR com tais densidades são apropriadas para modelos digitais de elevação (MDE) em escalas 1:5000 ou inferior. Esta nuvem de pontos classificada pode derivar modelo digital de terreno (MDT) ou modelos de altura de vegetação no caso de aplicações florestais.
De 1 a 5 pts/m² – Levando em consideração a relação densidade de pontos por custo de aquisição, os conjuntos de dados com estas densidades são adequados para satisfazer a maioria dos usos. As densidades inferiores podem ser suficientes para aplicações de modelagem de inundação, onde rios e córregos podem ser detectados abaixo da vegetação. Em ambiente urbano, as densidades superiores são suficientes para a modelagem de edificações urbanas com a intenção de identificar modificações no espaço urbano após pós-processamento e análise em conjunto com outras fontes de informação. Em corredores, Tal densidade permite a identificação de torres e cabos em linhas de transmissão.
De 5 a 10 pts/m² – A modelagem 3D de cidades é um dos exemplos onde uma densidade elevada do ponto é necessária para particularizar os detalhes de edificações. Na área florestal, tal densidade é utilizada em aplicações especiais para contagem de espécimes, distinção de idade, e outras.
Maior que 10 pts/m² – As aplicações de nuvem de pontos LiDAR com densidade muito alta são normalmente restritas a situações especiais e em áreas reduzidas devido ao custo significativo na coleta, processamento e manipulação dos dados. Normalmente, tais densidades são obtidas com equipamento Full Waveform ou nos atuais sistemas Photon LiDAR e Geiger-mode.
O diâmetro do pulso LASER projetado no terreno em função da divergência da luz tem que ser considerado também no que diz respeito ao afastamento entre pontos da nuvem LiDAR.
Para obter uma cobertura completa da área, o espaçamento entre pontos deve ser igual ao diâmetro da divergência. Em um cenário perfeito, os pulsos projetados estariam alinhados, formando uma cobertura total e sem superposição da área de interesse.
Em densidades muito altas e condicionadas a uma determinada altura de voo, o pulso LASER poderá superpor o seu adjacente devido ao efeito de divergência do pulso, fazendo que a vantagem do detalhamento pela alta densidade seja inexistente.
As tecnologias de LiDAR de próxima geração, incluindo o Photon LiDAR e Geiger-mode, operam de maneira distinta ao LASER pulsado e assim, usam menos energia para obter maior quantidade de retornos mesmo a alturas de voo elevadas.
Como consequência, um Photon LiDAR pode adquirir nuvens de pontos de alta densidade com 12 a 30 pts/m². Por exemplo, um equipamento Photon LiDAR em uma aeronave com velocidade de 200 knots a uma altura de voo de 4.000 m obtém uma densidade de ponto de aproximadamente 20 pts/m².
No estágio atual de desenvolvimento, o Photon LiDAR é uma tecnologia restrita a grandes áreas com pouca incidência de nuvens uma vez que demanda voos altos. Os equipamentos de Photon LiDAR usam o comprimento de onda verde (532 ηm) que são influenciados ou sensíveis à energia solar, produzindo pontos indesejáveis na nuvem.
O pré-processamento de dados destes equipamentos Photon LiDAR ou Geiger-mode é condicionado aos fornecedores do sistema que usam tecnologia proprietária para analisar os ruídos e classificar o conjunto de dados. A nuvem de pontos demanda um arquivo grande e de utilização mais complexa em computadores de menor porte.
Referência: Density and Spacing of LiDAR – Martin Isenburg – LASTools – Em https://rapidlasso.com/2014/03/20/density-and-spacing-of-lidar/