لا مستحيل مع الشغف بالمعرفة.. حتى الضوء ينحني حين نفهمه
الماسح الضوئي LiDAR (اختصارًا لـ Light Detection and Ranging) هو تقنية استشعار تعتمد على الليزر لقياس المسافات بين المستشعر والأجسام المحيطة بدقة عالية جدًا. يستخدم في مجموعة واسعة من التطبيقات، مثل الخرائط ثلاثية الأبعاد، ورسم الخرائط الطوبوغرافية، والمركبات ذاتية القيادة، والروبوتات، وعلم الآثار، والمجالات العسكرية.
كيف يعمل LiDAR؟
يعتمد مبدأ عمل LiDAR على قياس الوقت الذي تستغرقه نبضة ليزرية في الانطلاق من الماسح الضوئي، والانعكاس من سطح الجسم، ثم العودة إلى المستشعر. باستخدام سرعة الضوء، يتم حساب المسافة بدقة.
خطوات عمل LiDAR بالتفصيل:
إطلاق نبضة ليزرية: يرسل الجهاز نبضة ليزرية (عادةً في نطاق الأشعة تحت الحمراء).
انعكاس النبضة من الجسم: تصطدم النبضة بجسم معين (مثل سطح الأرض، أو مركبة، أو مبنى، إلخ).
التقاط النبضة المرتدة: يستقبل المستشعر النبضة المنعكسة.
حساب المسافة: باستخدام المعادلة:
المسافة=(سرعة الضوء×زمن الرحلة)/2
لأن النبضة تسافر إلى الجسم وتعود، لذا يتم القسمة على 2.
تجميع ملايين النقاط: يكرر الجهاز هذه العملية لملايين النقاط في الثانية، ما يسمح بإنشاء سحابة نقطية ثلاثية الأبعاد (3D Point Cloud) تمثل البيئة المحيطة بدقة متناهية.
أنواع LiDAR
هناك نوعان رئيسيان من LiDAR حسب طريقة القياس:
النوع الجوي (Aerial LiDAR): يتم تركيبه على الطائرات أو الطائرات بدون طيار (Drones) لمسح التضاريس والغابات والمدن.
النوع الأرضي (Terrestrial LiDAR): يُستخدم في السيارات ذاتية القيادة، وأجهزة المسح الجيولوجي، والروبوتات، والمسح الهندسي.
تطبيقات LiDAR
السيارات ذاتية القيادة: يستخدم لاكتشاف العوائق وتحديد المسافات بين المركبات والمشاة.
الخرائط ثلاثية الأبعاد: يستخدم في رسم الخرائط الجغرافية والطبوغرافية بدقة.
الروبوتات: يُساعد في التنقل الذاتي للروبوتات من خلال استشعار البيئة المحيطة.
علم الآثار: يُستخدم للكشف عن الآثار المخفية تحت الغطاء النباتي.
الزراعة الذكية: يُساعد في تحليل التربة والمحاصيل وتحديد أماكن الزراعة المثلى.
التطبيقات العسكرية: يُستخدم في أنظمة الدفاع ورصد الأهداف بدقة.
مزايا وعيوب LiDAR
المزايا:
دقة عالية جدًا في القياس.
قادر على العمل في البيئات المعقدة والمظلمة.
سريع في إنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد.
يعمل بكفاءة حتى في الظروف الجوية الصعبة.
العيوب:
مكلف مقارنة بالتقنيات الأخرى مثل الرادار والكاميرات.
يتطلب طاقة عالية خاصة في الأنظمة المحمولة جوًا.
قد يواجه صعوبة في اكتشاف الأسطح العاكسة جدًا أو السوداء.
تقنية LiDAR هي إحدى أكثر التقنيات تطورًا في مجال استشعار المحيط وتحليل البيانات ثلاثية الأبعاد، وتستخدم في مجموعة كبيرة من التطبيقات العلمية والتجارية والهندسية. مستقبلها مشرق مع التطور في مجالات الذكاء الاصطناعي والروبوتات، خاصة مع انخفاض تكلفتها التدريجي وتحسن دقة مستشعراتها.