LiDAR: Pengertian, Cara Kerja, dan Fungsinya

Apa itu LiDAR?

LiDAR adalah singkatan dari “Light Detection and Ranging” (Deteksi dan Pengukuran Cahaya). LiDAR adalah teknologi pemetaan jarak jauh yang menggunakan pulsa laser untuk mengukur jarak dan menciptakan peta tiga dimensi dari suatu area atau objek. Dalam operasinya, LiDAR mengirimkan pulsa laser dan mengukur waktu tempuh cahaya yang dipantulkan kembali ke sensor. Gelombang Near Infrared (NIR) biasanya digunakan untuk memungkinkan penetrasi cahaya melalui air. Sebagian sistem LiDAR juga menggunakan gelombang hijau untuk mendapatkan informasi tentang kondisi dasar permukaan air.

Hasil dari pengukuran LiDAR disajikan dalam bentuk “points cloud” atau titik-titik awan, yang merepresentasikan posisi tiga dimensi dari objek atau permukaan yang di-scan. Teknologi LiDAR memiliki berbagai aplikasi, termasuk dalam pemetaan topografi, pemodelan bangunan, navigasi kendaraan otonom, dan berbagai bidang lainnya di mana akurasi dan ketelitian pengukuran jarak dan bentuk permukaan menjadi krusial.

Cara kerja LiDAR

Cara kerja LiDAR cukup sederhana, mirip dengan radar, namun menggunakan cahaya laser alih-alih gelombang radio. Berikut langkah-langkahnya:

Baca juga: Regulasi Menerbangkan Drone

1. Emisi Pulsa Laser: Pada langkah pertama, sensor LiDAR memancarkan pulsa cahaya laser yang sangat pendek dan intens ke lingkungan sekitarnya. Pulsa laser ini biasanya memiliki panjang gelombang sekitar 1000 nanometer (nm), yang berada dalam spektrum cahaya inframerah. Panjang gelombang ini dipilih karena dapat menembus objek dan permukaan dengan relatif mudah.
2. Pemantulan dan Penerimaan: Pulsa laser ini mengenai objek atau permukaan dan sebagian dipantulkan kembali ke sensor. Intensitas pantulan tergantung pada jenis objek dan karakteristik permukaan. Misalnya, objek yang gelap akan memantulkan lebih sedikit cahaya daripada objek yang terang.
3. Pengukuran Waktu: Sensor LiDAR merekam waktu yang dibutuhkan bagi setiap pulsa laser untuk kembali setelah mengenai objek. Waktu ini dapat diukur dengan sangat akurat menggunakan komponen elektronik khusus.
4. Penghitungan Jarak:
   • Dengan mengetahui kecepatan cahaya dan waktu tempuh pulsa, sensor dapat menghitung jarak ke objek dengan rumus sederhana: Jarak = Kecepatan cahaya * Waktu / 2
   • Kecepatan cahaya adalah konstanta fisika, yaitu sekitar 300.000 kilometer per detik. Dengan demikian, jika waktu tempuh pulsa adalah 1 mikrodetik (μs), maka jarak ke objek adalah: Jarak = 300.000 km/s * 1 μs / 2 = 150 meter
5. Pemindaian dan Pembentukan Peta 3D
   • Sensor LiDAR terus berputar atau bergerak sambil memancarkan pulsa laser dan menghitung jarak, mengumpulkan data titik-titik 3D dari lingkungan sekitarnya. Data titik-titik 3D ini kemudian diproses oleh perangkat lunak khusus untuk menghasilkan peta 3D yang akurat dan detail.
   • Perangkat lunak ini menggunakan algoritma matematika untuk menghubungkan titik-titik 3D yang berdekatan, menciptakan permukaan yang halus dan realistis. Informasi tambahan seperti intensitas pantulan juga dapat digunakan untuk meningkatkan kualitas peta.
6. Pemrosesan Data: Pemrosesan data LiDAR adalah proses yang kompleks dan membutuhkan banyak sumber daya komputasi. Namun, kemajuan teknologi telah membuat proses ini semakin cepat dan efisien.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kinerja LiDAR

Kinerja LiDAR dipengaruhi oleh beberapa faktor, termasuk:

• Jenis laser: LiDAR dapat menggunakan laser dengan panjang gelombang berbeda, mempengaruhi jangkauan dan kemampuan menembus objek. Laser dengan panjang gelombang lebih pendek memiliki jangkauan yang lebih pendek tetapi lebih mampu menembus objek.
• Frekuensi pemindaian: Semakin cepat sensor berputar atau bergerak, semakin banyak data yang dikumpulkan, tetapi detailnya mungkin berkurang.
• Kondisi lingkungan: Cuaca, debu, dan vegetasi dapat mempengaruhi pantulan laser dan akurasi pengukuran.

Fungsi LiDAR bagi industri

LiDAR memiliki berbagai macam fungsi di dalam indsutri, termasuk:

• Pemetaan: LiDAR digunakan untuk membuat peta topografi yang sangat akurat, termasuk ketinggian, kemiringan, dan vegetasi. Peta ini sangat berguna untuk berbagai keperluan, seperti perencanaan infrastruktur, pengelolaan hutan, dan mitigasi bencana.
• Navigasi: LiDAR digunakan dalam sistem navigasi otonom, seperti mobil tanpa pengemudi, untuk mendeteksi rintangan dan menentukan posisi kendaraan dengan tepat.
• Survei: LiDAR digunakan untuk melakukan survei arkeologi, geologi, dan lingkungan.
• Konstruksi: LiDAR digunakan untuk mengukur volume bahan galian, memindai bangunan, dan memantau kemajuan proyek konstruksi.

LiDAR diperkirakan akan memainkan peran penting dalam pengembangan teknologi masa depan, seperti kendaraan otonom, kota pintar, dan pengelolaan lingkungan.