Què és el LiDAR
El LiDAR (de l'anglès Light Detection and Ranging, detecció i mesura de distàncies per llum) és una tecnologia que mesura distàncies amb polsos làser: calcula quant triga la llum a arribar a una superfície i tornar. Repetint aquesta mesura centenars de milers de vegades per segon mentre el feix escombra l'escena, un sensor LiDAR obté milions de punts amb coordenades X, Y, Z que reprodueixen la forma real d'un edifici, un terreny o un objecte.
És, per tant, un sistema de mesura activa: hi posa la seva pròpia llum, de manera que no depèn del sol ni que la superfície tingui textura. La NOAA el defineix com un mètode de teledetecció que fa servir llum làser polsada per mesurar distàncies, i descriu l'equip aeri com la suma de tres peces: el làser, un sistema d'escombratge i un receptor GNSS de precisió (amb una unitat inercial que registra l'orientació).
S'escriu de diverses maneres (LiDAR, LIDAR, lidar) i totes volen dir el mateix. Quan es parla d'escàner LiDAR se sol pensar en l'equip terrestre sobre trípode; quan es parla de sensor LiDAR, en el mòdul muntat en un dron, un avió, un cotxe o un telèfon. El principi de mesura és el mateix.
Com funciona un sensor LiDAR
Temps de vol
És el mètode més estès. El sensor emet un pols molt curt, cronometra quant triga a tornar i aplica un càlcul senzill: distància = velocitat de la llum × temps / 2 (es divideix per dos perquè la llum fa el camí d'anada i el de tornada). A 15 m, aquest viatge dura uns 100 nanosegons, així que l'electrònica ha de mesurar temps amb una precisió extrema. El temps de vol permet abasts llargs i és el que fan servir els equips aeris i els escàners terrestres de llarg abast.
Diferència de fase
Alguns escàners terrestres no emeten polsos, sinó una ona contínua modulada, i calculen la distància pel desfasament entre l'ona que surt i la que torna. Mesuren més de pressa i amb menys soroll a curta distància, a canvi de menys abast. Un estudi de l'ISPRS sobre el Panteó Reial de Sant Isidor de Lleó compara tots dos principis en un cas real de patrimoni.
Longitud d'ona
El LiDAR topogràfic treballa normalment a l'infraroig proper; el batimètric fa servir llum verda, que penetra a l'aigua, per mesurar el fons de rius i costes (NOAA). A la pràctica dominen dues bandes: 905 nm, amb detectors de silici barats i compactes, i 1550 nm, que permet emetre més potència amb la mateixa seguretat ocular i arribar més lluny, amb detectors més cars (Inertial Labs).
Retorns múltiples
Un pols làser no és infinitament prim: s'obre en un petit con. Si pel camí troba una capçada, part de la llum rebota a les fulles i la resta continua fins a les branques o el terra. El sensor registra cada eco per separat: el primer retorn sol ser el més alt (capçada, coberta), els intermedis descriuen l'estructura de la vegetació i l'últim sol ser el terreny, tot i que no sempre: si una branca gruixuda frena tot el pols, l'últim eco és la branca. Per això el LiDAR aeri obté el model del terreny sota l'arbrat, cosa que la fotografia no pot fer. A més de la posició, cada punt guarda la intensitat de l'eco, que ajuda a distingir materials.
Tipus de LiDAR segons la plataforma
El principi és el mateix; el que canvia és des d'on es mesura, i això decideix l'abast, la densitat i la precisió.
LiDAR aeri en avió
Mesura territoris sencers des de centenars o milers de metres d'altura i és la base de la cartografia oficial. A Espanya, el PNOA-LiDAR de l'IGN cobreix tot l'Estat i es descarrega gratis, amb una densitat de l'ordre de 5 punts per m² i 10 cm de precisió vertical. Serveix per a terreny, context i planificació, no per mesurar un edifici. Ho expliquem a el LiDAR del PNOA i la seva tercera cobertura.
LiDAR amb dron
El mateix principi, però a poques desenes de metres del terra. Dona més d'un milió de punts per hectàrea, precisió de 2-3 cm amb RTK o punts de control i fins a 600 ha en un dia, i registra el terreny sota la vegetació. És l'opció per a topografia de grans superfícies, obra lineal, talussos o pedreres: vols LiDAR amb dron.
Escàner làser terrestre (TLS)
Un escàner sobre trípode que mesura estació a estació, com el de la foto de capçalera. És el de més precisió: treballem amb una precisió nominal de ±2 mm en condicions controlades. És l'estàndard per a interiors, façanes, estructura, instal·lacions i patrimoni: escaneig LiDAR 3D.
LiDAR mòbil i SLAM
El sensor va a la mà, en una motxilla o en un vehicle, i mesura en continu mentre es camina. L'algorisme SLAM (localització i mapatge simultanis) calcula la trajectòria a partir del mateix núvol. És molt més ràpid que el trípode en recorreguts llargs (galeries, naus, túnels, conjunts històrics), amb una precisió de l'ordre d'1 a 3 cm segons l'equip, el recorregut i els punts de control.
Altres LiDAR
El LiDAR batimètric mesura fons poc profunds amb làser verd; el dels vehicles autònoms i la robòtica detecta obstacles en temps real. No generen entregables topogràfics, però comparteixen el principi de mesura.
El LiDAR de l'iPhone i l'iPad
Els iPad Pro i els iPhone Pro porten un sensor LiDAR des del 2020. Segons Apple, mesura la distància als objectes fins a uns 5 metres, a l'interior i a l'exterior. La seva funció principal és millorar la realitat augmentada, l'enfocament amb poca llum i les apps de mesura.
Quant mesura de debò? Un estudi publicat a Scientific Reports amb l'iPhone 12 Pro va obtenir al voltant de ±1 cm en objectes petits (de més de 10 cm de costat) i ±10 cm en models grans, com un penya-segat de 130 m. La densitat cau ràpidament amb la distància: d'uns 7.000 punts per m² a 25 cm a uns 150 punts per m² a 2,5 m.
La nostra lectura, amb franquesa: serveix per mesurar una habitació, fer un croquis, estimar una superfície o documentar un estat de manera ràpida. No serveix per a un aixecament professional: l'abast és curt, l'error s'acumula en recórrer espais grans, no hi ha registre controlat ni georeferenciació i ningú signa un informe de precisió. Per a un projecte, una licitació o un as-built cal un escàner terrestre o SLAM.
Què produeix: el núvol de punts
El resultat directe de qualsevol LiDAR és un núvol de punts: milions de mesures amb coordenades, intensitat i, si l'equip porta càmera, color. Un cop registrat i, si cal, georeferenciat, s'hi mesura i s'hi construeix tota la resta:
- Models del terreny i de superfícies (MDT, MDS), corbes de nivell i perfils.
- Plànols d'estat actual: plantes, seccions i alçats.
- Models BIM as-built (Scan to BIM) i bessons digitals.
- Mesures de volums, comprovació de gàlibs, control de deformacions.
El núvol s'entrega en formats oberts: E57, LAS/LAZ i, per a Revit i AutoCAD, RCP. Expliquem què guarda cada punt i cada format a què és un núvol de punts. Per compartir-lo sense descarregar GB, un visor web com VisionHub l'obre al navegador al costat del model IFC.
Precisió: què cal esperar
Aquestes són les xifres orientatives amb què treballem. La precisió real de cada projecte depèn de l'equip, del registre i dels punts de control:
- Escàner terrestre (TLS): ±2 mm nominal en condicions controlades.
- SLAM: de l'ordre d'1 a 3 cm.
- Dron LiDAR: centimètrica, 2-3 cm amb RTK o punts de control.
- LiDAR aeri nacional: decimètrica (10 cm de precisió vertical al PNOA).
No confonguis precisió (quant s'assembla cada punt a la seva posició real) amb densitat (quants punts hi ha per superfície). Més punts mostren més detall, però no fan el núvol més precís. I la xifra que importa no és la de la fitxa de l'escàner, sinó la del conjunt registrat: demana sempre l'informe de registre.
LiDAR o fotogrametria
La fotogrametria també produeix núvols de punts, però els calcula a partir de fotografies superposades en lloc de mesurar-los amb làser. Totes dues es complementen:
| LiDAR | Fotogrametria | |
|---|---|---|
| Com mesura | Distància amb làser propi | Geometria calculada a partir de fotos |
| Sota la vegetació | Sí, amb retorns múltiples | No: només veu la capçada |
| Superfícies sense textura | Bé (excepte l'aigua) | Malament: falten punts d'enllaç |
| Llum | Independent | Necessita bona llum |
| Color | Si s'hi afegeix càmera | Excel·lent, amb ortofoto |
| Millor per a | Terreny amb arbrat, interiors, instal·lacions | Cobertes, façanes, pedreres obertes, ortofoto |
En un mateix projecte és habitual volar LiDAR per al terreny i fotogrametria per a l'ortofoto, i escanejar els interiors amb làser terrestre.
Per a què serveix el LiDAR
- Arquitectura i rehabilitació: aixecaments d'estat actual, as-built, patrimoni.
- Enginyeria i infraestructures: carreteres, ferrocarril, canals, túnels, preses, control de deformacions.
- Topografia i obra civil: MDT, cubicacions, seguiment de moviments de terres.
- Indústria: plantes, instal·lacions i canonades abans d'una reforma o una ampliació.
- Territori i medi ambient: inventari forestal, zones inundables, línies elèctriques.
- Peritatge i forense: documentar una escena o un sinistre tal com és.
Taula resum
| Tipus | Plataforma | Precisió orientativa | Millor per a |
|---|---|---|---|
| Aeri | Avió | Decimètrica | Territori, context, planificació |
| Dron LiDAR | Dron amb RTK | 2-3 cm | Topografia, obra lineal, terreny sota la vegetació |
| Terrestre (TLS) | Trípode | ±2 mm nominal | Interiors, façanes, estructura, instal·lacions |
| Mòbil / SLAM | Mà, motxilla, vehicle | 1-3 cm | Recorreguts llargs, galeries, naus |
| Mòbil de consum | iPhone / iPad Pro | ±1 cm en objectes petits; ±10 cm en escenes grans (estudi) | Mesurar una habitació, croquis, realitat augmentada |
Com encarregar un aixecament LiDAR
A LAURIA ESCÁNER no venem equips: fem la feina completa. Capturem amb escàner terrestre, SLAM o dron segons el que calgui mesurar, processem i registrem el núvol, i l'entreguem sempre en formats oberts; els plànols, el model BIM o el bessó digital, segons l'encàrrec. Tenim la seu a Madrid i treballem a tot Europa.
Si tens un edifici, una planta o un terreny per mesurar, explica'ns per a què ho necessites i amb quina precisió: et direm quin tipus de LiDAR convé i quin sobra.