Apa itu LiDAR – Light Detection And Ranging

apa itu lidar - light detection and ranging - archilantis - komunitas open bim indonesia

Apa itu LiDAR – Light Detection And Ranging

iPad pro - lidar scanner - archilantis
Image Courtesy : iPad pro – Apple

Apa itu LiDAR | Sudah pernah lihat IPad Pro terbaru yang baru-baru ini diluncurkan, atau malah sudah menggunakannya? Sebuah mobile device yang cukup revolusioner.

Bukan hanya memproklamirkan sebuah khasanah baru dari sebuah tablet, tapi juga merevolusi laptop ketingkat dan level yang sama sekali baru.

Selain masalah portabilitas dan kemampuan bionic processor-nya apple yang berbasis arm-processor yang luar biasa, ada lagi satu fitur yang paling menarik pada iPad pro ini yaitu adanya sensor LiDAR yang disematkan sebagai bagian penginderaan / sensor selain kamera.

LiDAR biasanya dapat dengan mudah ditemui pada device yang lebih besar dan lebih spesifik. Pada iPad pro, ini menjadi sebuah bagian dari smart device yang portable dan multi-task. Luar biasa bukan? kabarnya, fitur yang sama pun akan disematkan pada generasi handphonenya Apple, yaitu iPhone seri XII (meskipun di seri terbaru masih belum diluncurkan hingga saat ini).

Menurut kabar terbaru, anak perusahaan telekomunikasi China Huawei yaitu Honor, kemungkinan akan menyalip Apple untuk mengeluarkan smartphone flagshipnya yang menyematkan LiDAR sebagai fitur unggulannya.

Teknologi LiDAR ini konon dimanfaatkan untuk memperkaya pengalaman AR / Augmented Reality para penggunanya, juga dapat digunakan untuk keperluan scanning ruangan dan berbagai keperluan lainnya.

apa itu lidar - archilantis - komunitas open bim indonesia
Image Courtesy : Wired.co.uk

Apa itu LiDAR ?

Kenapa menjadi sebuah fitur yang menarik, sehingga perusahaan besar seperti Apple dan Huawei berlomba untuk menyematkan sensor ini sebagai fitur unggulan pada rangakaian produk flagshipnya mereka? Apa kegunaan dan manfaatnya serta bagaimana sejarahnya? Juga yang terutama adalah apa saja kegunaan LiDAR bagi para BIMers ? Let’s check it out!!

LiDAR

LiDAR (Light Detection and Ranging) adalah sebuah teknologi peraba / scanning jarak jauh optik yang mengukur properti cahaya yang tersebar untuk menemukan jarak dan/atau informasi lain dari target yang jauh. Metode untuk menentukan jarak menuju objek atau permukaan adalah dengan menggunakan pulsa laser.

Seperti teknologi radar yang menggunakan gelombang radio daripada cahaya, jarak menuju objek ditentukan dengan mengukur selang waktu antara transmisi pulsa dan deteksi sinyal yang dipancarkan.

Teknologi LiDAR memiliki aplikasi dalam bidang geodesi, arkeologi, geografi, geologi, geomorfologi, seismologi, peraba jarak jauh dan fisik atmosfer. Saat ini mulai digunakan untuk keperluan di dunia konstruksi seiring mulai diaplikasikannya teknologi BIM yang beririsan dengan GIS.

Sebutan lain untuk LiDAR adalah ALSM (Airborne Laser Swath Mapping) dan altimetri laser. Akronim LADAR (Laser Detection and Ranging) sering digunakan dalam konteks militer. Sebutan radar laser juga digunakan tetapi tidak berhubungan karena menggunakan cahaya laser dan bukan gelombang radio yang merupakan dasar dari radar konvensional.

Pada tahun 1961, Malcolm Stitch dari Hughes Aircraft Company, memperkenalkan sebuah sistem baru seperti LiDAR yang kita kenal saat ini. Tidak lama setelah penemuan laser pertama kali. Sistem ini ditujukan sebagai penjejak dan juga pelacakan satelit. Sistem ini menggabungkan pencitraan yang berfokus pada penggunaan sinar laser dengan kemampuan untuk menghitung jarak dengan mengukur waktu untuk sinyal kembali menggunakan sensor yang sesuai dan akuisisi data secara elektronik.

Sistem ini pada awalnya awalnya disebut “Colidar” yang merupakan kependekan dari Coherent Light Detecting And Ranging, berasal dari istilah Radar. Sedangkan kata Radar itu sendiri merupakan singkatan atau akronim dari Radio Detection And Ranging.

Dari sistem colidar awal, semua pengukur jarak laser, altimeter laser dan unit LiDAR diturunkan. Aplikasi terestrial praktis pertama dari sistem colidar adalah Colidar Mark II, pengintai laser mirip senapan besar yang diproduksi pada tahun 1963 yang memiliki jangkauan 7 mil dan akurasi 15 kaki, yang akan digunakan untuk penargetan militer.

Penyebutan pertama LiDAR sebagai kata yang berdiri sendiri dimulai pada tahun 1963 menunjukkan itu berasal sebagai portmanteau Cahaya / Light dan Radar: “Akhirnya laser dapat memberikan detektor yang sangat sensitif dari panjang gelombang tertentu dari objek yang jauh. Sementara itu, sedang dulu mempelajari bulan dengan LiDAR (radar cahaya) … (Kamus Inggris Oxford mendukung etimologi ini.)

Aplikasi pertama LiDAR datang dalam meteorologi, di mana Pusat Penelitian Atmosfer Nasional Amerika menggunakannya untuk mengukur awan dan polusi.

Masyarakat umum menjadi sadar akan keakuratan dan kegunaan sistem LiDAR pada tahun 1971 selama misi Apollo 15, ketika para astronot menggunakan altimeter laser untuk memetakan permukaan bulan.

Meskipun bahasa Inggris tidak lagi memperlakukan “radar” sebagai akronim, dan teks-teks yang dicetak secara universal menyajikan kata uncapitalisasi / tidak terkapitalisasi, kata LiDAR menjadi huruf besar sebagai LIDAR atau LiDAR ataupun LiDar dalam beberapa publikasi yang dimulai pada 1980-an.

Saat ini, tidak ada konsensus tentang kapitalisasi, yang mencerminkan ketidakpastian tentang apakah LiDAR itu adalah akronim, dan jika itu adalah akronim, apakah harus muncul dalam huruf kecil, seperti radar dan sonar.

Berbagai publikasi menyebut lidar sebagai LIDAR, LiDAR, LIDaR, LiDar atau Lidar.

Tipe LiDar

LiDAR dapat dikategorikan dan digolongkan menjadi dua basis tipe, yaitu :

  • Basis Orientasi
    LiDAR dapat diorientasikan ke berbagai arah baik ke atas, ke samping maupun ke bawah. Atau dengan kata lain diorientasikan kepada arah atau titik nadir, zenith, atau lateral. Sebagai contoh, Altimeter LiDAR melihat ke bawah, LiDAR Atmosfer melihat / diarahkan ke atas, dan sistem penghindaran tabrakan berbasis LiDAR mengambil posisi tampak arah samping.
  • Basis Platform
    Aplikasi LiDAR dapat dibagi menjadi dua tipe, yaitu udara dan darat.
    Kedua jenis ini membutuhkan pemindai dengan spesifikasi beragam berdasarkan tujuan Dan kebutuhan pengkoleksian data, ukuran area yang akan ditangkap, rentang pengukuran yang diinginkan, biaya peralatan, dan banyak lagi. Platform angkasa luar juga dimungkinkan, dapat kita lihat pada altimetri laser satelit.

Platform Udara

Platform Udara, Airborne LiDAR juga termasuk pemindaian laser udara adalah ketika pemindai laser, saat terpasang pada pesawat selama penerbangan menciptakan model cloud 3-D point pada lanskap yang discan / pindai. Saat ini merupakan metode yang paling rinci dan akurat untuk membuat model elevasi digital, menggantikan dan menyempurnakan fotogrametri.

Salah satu keuntungan utama platform LiDAR ini jika dibandingkan dengan fotogrametri adalah kemampuan untuk menyaring pantulan dari vegetasi dari model cloud point untuk membuat model medan digital yang mewakili permukaan tanah (seperti sungai, jalur, situs warisan budaya, dll) yang disembunyikan oleh pohon.

Dalam kategori LiDAR udara ini, kadang-kadang ada perbedaan yang dibuat antara aplikasi ketinggian tinggi dan ketinggian rendah, tetapi perbedaan utama adalah pengurangan akurasi dan kepadatan titik data yang diperoleh pada ketinggian lebih tinggi.

LiDAR udara juga dapat digunakan untuk membuat model batimetri dalam air dangkal.

Konstituen / komponen juga bagian terpenting dan utama LiDAR udara termasuk model elevasi digital (DEM / Digital Elevation Models) serta model permukaan digital (DSM / Digital Surface Models).

Titik dan titik dasar adalah vektor titik diskrit, sementara DEM dan DSM adalah grid raster interpolasi dari titik diskrit. Proses ini juga melibatkan pengambilan foto udara digital.

Untuk menginterpretasikan tanah longsor yang dalam, misalnya di bawah naungan vegetasi, kerutan atau potongan, retakan tegang, atau pohon tumbang yang menghalangi. Untuk itulah digunakan LiDAR dengan basis udara ini.

Model elevasi digital LiDAR udara melalui udara dapat melihat melalui kanopi tutupan hutan, melakukan pengukuran terinci dari potongan, erosi dan juga kemiringan tiang listrik arus utama / tegangan tinggi. Data LiDAR udara diproses dengan menggunakan Toolbox yang disebut Toolbox untuk Penyaringan Data LiDAR dan Studi Hutan (TIFFS / Toolbox for LiDAR Data Filtering and Forest Studies) untuk penyaringan data LiDAR dan perangkat lunak studi terrain.

Data diinterpolasi ke model medan digital menggunakan perangkat lunak. Laser diarahkan pada wilayah yang akan dipetakan dan ketinggian setiap titik di atas tanah dihitung dengan mengurangi koordinat-z asli dari ketinggian model medan digital yang sesuai.

Berdasarkan ketinggian di atas tanah ini, data non-vegetasi diperoleh yang dapat mencakup objek seperti bangunan, saluran listrik, burung terbang, serangga, dan lainnya. Sisa poin diperlakukan sebagai vegetasi dan digunakan untuk pemodelan dan pemetaan. Dalam setiap plot ini, metrik LiDAR dihitung dengan menghitung statistik seperti rata-rata, deviasi standar, kemiringan, persentil, rata-rata kuadratik dan lainnya.

LiDAR Platform Udara untuk Batimetri

Sistem teknologi batimetri LiDAR udara mengangkut pengukuran waktu penerbangan sinyal dari sumber untuk kembali ke sensor.

Teknik akuisisi data ini melibatkan komponen pemetaan dasar laut dan komponen kebenaran dasar yang mencakup transek video dan pengambilan sampel. Ini bekerja menggunakan sinar laser spektrum hijau (532 nm). Lalu dua balok diproyeksikan ke cermin yang berputar cepat yang menciptakan berbagai titik.

Salah satu balok menembus air dan juga mendeteksi permukaan dasar air dalam kondisi yang menguntungkan. Data yang diperoleh menunjukkan luas permukaan tanah yang terpapar di atas dasar laut. Teknik ini sangat berguna karena akan memainkan peran penting dalam program pemetaan dasar laut utama. Pemetaan ini menghasilkan topografi daratan serta ketinggian bawah laut.

Apa itu LiDAR - LiDar Platform Udara untuk Batimetri - Airborne Lidar Bathymetric Technology - archilantis

Pencitraan reflektan dasar laut adalah produk solusi lain dari sistem ini yang dapat menguntungkan pemetaan habitat bawah laut. Teknik ini telah digunakan untuk pemetaan gambar tiga dimensi perairan California menggunakan LiDAR hidrografi.

lidar drone - archilantis credent

Untuk pemindaian area lebih kecil, sering ditemui saat ini Laser scanning atau LiDAR dan juga sensor lainnya menggunakan drone UAV.

Ini sebagai cara atau metodologi yang lebih efisien serta ekonomis jika dibandingkan dengan menggunakan pesawat terbang dan dapat meminimalisir resiko yang dapat dialami oleh awak pesawat terbang di daerah dengan medan yang sulit dan juga terpencil.

Platform Terestrial

Platform Terestrial by credent technology - archilantis

Aplikasi terestrial dari LiDAR (juga pemindaian laser terestrial) terjadi pada permukaan bumi dan dapat bersifat diam atau bergerak.

Pemindaian terestrial stasioner paling umum sebagai metode survei, misalnya dalam topografi konvensional, pemantauan, dokumentasi warisan budaya dan forensik.

Awan titik (Point Cloud) 3-D yang diperoleh dari jenis pemindai ini dapat dicocokkan dengan gambar digital yang diambil dari area yang dipindai dari lokasi pemindai untuk membuat model 3-D yang tampak realistis dalam waktu yang relatif singkat jika dibandingkan dengan teknologi lain.

Setiap titik di awan titik / Point Cloud diberi warna piksel dari gambar yang diambil terletak pada sudut yang sama dengan sinar laser yang menciptakan titik.

mobile lidar scanner - google earth - archilantis

 

Image Courtesy : Google Earth

Mobile LiDAR (juga pemindaian laser seluler) adalah ketika dua atau lebih pemindai dilampirkan pada kendaraan yang bergerak untuk mengumpulkan data di sepanjang jalan. Contohnya : Mobil survey Google Map.

Pemindai ini hampir selalu dipasangkan dengan jenis peralatan lainnya, termasuk penerima GNSS dan IMU. Salah satu contoh aplikasi adalah mensurvei jalan-jalan, di mana kabel listrik, ketinggian jembatan yang tepat, batas pohon dan lainnya. Semua perlu diperhitungkan.

LiDar Terestrial by Credent Technology - Archilantis

 

Image Courtesy : Credent Technology

Alih-alih mengumpulkan masing-masing pengukuran secara individual di lapangan dengan tachymeter, model 3-D dari Point Cloud dapat dibuat di mana semua pengukuran yang dibutuhkan dapat dilakukan, tergantung pada kualitas data yang dikumpulkan.

Ini menghilangkan masalah lupa untuk mengambil pengukuran, asalkan model tersedia, dapat diandalkan dan memiliki tingkat akurasi yang sesuai.

Aplikasi LiDAR

aplikasi lidar - lidar survey car - mobil lidar

 

Image Courtesy : Arstechnica

Penggunaan teknologi LiDAR sudah sangat luas dan beragam. Banyak sekali manfaat yang dapat diambil dengan menggunakan teknologi ini, beberapa diantaranya :

  • Agrikultur / Pertanian
  • Arkeologi
  • Teknologi Mobil otonom
  • Konservasi dan Biologi
  • Geologi dan Ilmu Pertanahan
  • Penelitian dan penyelidikan atmosfir
  • Penegakan Hukum (Forensik)
  • Militer
  • Fisika dan astronomi
  • Mekanika Batuan
  • Robotik
  • Penerbangan luar angkasa
  • Surveying
  • Transportasi
  • Optimalisasi area Pembangkit Listrik Tenaga Angin
  • Optimalisasi peletakan Solar Panel(Photo Voltaic Panel)
  • Video Games
  • Juga kebutuhan lainnya

LiDAR Rail by Credent Technology - Archilantis

 

LiDAR Rail – Image Courtesy : Credent Technology

Baru-baru ini kembali diberitakan bagaimana penemuan arkeologi menggunakan teknologi LiDAR ini, mampu mengungkapkan “harta Karun” berupa artefak dan bangunan bersejarah di bawah tutupan kanopi lebat hutan hujan, tanpa perlu membuka hutannya (nature.com).

LiDAR dan BIM

Lalu, bagaimana hubungan LiDAR dan BIM? Mereka baik-baik saja kok.

Penggunaan LiDAR dalam BIM dan juga dunia konstruksi pada umumnya lebih utama menjadi alat validasi dan survey. Dan sesungguhnya pun secara tidak langsung sudah dibahas dan disingung di atas bagaimana aplikasinya.

Mulai dari validasi lahan / site juga kawasan, baik itu batas dan bentuk lahan, tutupan vegetasi, slope hingga kontur tanah dan kontur serta elevasi, kemudian validasi pekerjaan serta progress pelaksanaan konstruksi, sesuai atau tidak dengan perencanaan terkoneksi dengan data serta informasi dari BIM (perencanaan), validasi asbuilt dan juga keperluan untuk operasional / maintenance (BIM 7D).

Kebutuhan pengumpulan data dan informasi yang dibutuhkan oleh BIM proses ini menggunakan teknologi LiDAR menjadi mudah dan lebih efisien, baik dari waktu maupun efort yang dikeluarkan serta tingkat detail yang luar biasa presisi (hingga mm), menjadikan hasil scan LiDAR ini dapat dipertanggung jawabkan.

Selain itu, juga informasi dan data yang dikoleksi oleh LiDAR ini juga dapat dimanfaatkan untuk keperluan iOT juga penerapan konsep digital twin.

Saat ini LiDAR device pun semakin portable, mulai dari tablet (smartphone segera menyusul), backpack, mobile hingga UAV / drone LiDAR .

Jadi bagaimana? Apa itu LiDAR dan apa saja fungsi serta manfaatnya ? Sangat bernilai dan efisien kan menggunakan LiDAR ?. Kami sudah rasakan itu, karena kami sudah mencoba. Bagaimana dengan Anda?

Always happy and have smile, keep on distance and stay healthy, hope this pandemic has moved out… Happy BiM.. BIMers..
(PAD-1)