What is Lidar ? - LiDAR (ලයිඩාර්) යනු කුමක්ද?
LiDAR යනු “light detection and ranging” (ආලෝක හඳුනාගැනීම සහ දුර මැනීම) යන්නෙහි සංක්ෂිප්තයකි. එය පරිසරයක නිරවද්ය දුර සහ චලනයන් තත්ය කාලීනව (Real-time) මැනීම සඳහා ලේසර් කදම්භ භාවිතා කරන දුරස්ථ සංවේදන (Remote-sensing) තාක්ෂණයකි.
විස්තරාත්මක භූ ලක්ෂණ සිතියම් (Topographic maps) සිට ස්වයංක්රීය වාහනයකට (Autonomous vehicle) නිරන්තරයෙන් වෙනස් වන පරිසරයක ආරක්ෂිතව ගමන් කිරීමට අවශ්ය වන නිරවද්ය ත්රිමාණ (3D) ආකෘති නිර්මාණය කිරීම සඳහා ලයිඩාර් දත්ත භාවිතා කළ හැකිය. මීට අමතරව, ලාවා ගැලීම්, නායයෑම්, සුනාමි සහ ගංවතුර වැනි උපද්රව සහ ස්වභාවික විපත් තක්සේරු කිරීමට ද මෙම තාක්ෂණය යොදා ගනී.
ලයිඩාර් ක්රියාත්මක වන ආකාරය
ලයිඩාර් ක්රියාත්මක වන්නේ රේඩාර් (radar - ගුවන් යානා සහ නැව් සඳහා භාවිතා වන රේඩියෝ තරංග ක්රමය) සහ සෝනාර් (sonar - සබ්මැරීන් සඳහා භාවිතා වන ශබ්ද තරංග ක්රමය) යන මූලධර්ම මතමය. මෙම තාක්ෂණ තුනම වස්තු හඳුනා ගැනීමට සහ ලුහුබැඳීමට ශක්ති තරංග නිකුත් කරයි. මෙහි ඇති වෙනස නම්, රේඩාර් මයික්රෝ තරංග ද, සෝනාර් ශබ්ද තරංග ද භාවිතා කරන අතර, ලයිඩාර් පරාවර්තනය වූ ආලෝකය භාවිතා කිරීමයි. එමඟින් රේඩාර් හෝ සෝනාර් වලට වඩා වේගයෙන්, වැඩි නිරවද්යතාවයකින් සහ ඉහළ විභේදනයකින් දුර මැනිය හැකිය.
ලයිඩාර් හි ප්රධාන උපාංග
සාමාන්ය ලයිඩාර් උපකරණයක් ප්රධාන කොටස් කිහිපයකින් සමන්විත වේ:
* ආසන්න අධෝරක්ත ලේසර් ආලෝකයේ වේගවත් ස්පන්දන විමෝචනය කරන ලේසර් ස්කෑනරයක්
* ආපසු එන ආලෝක ස්පන්දන හඳුනා ගැනීමට සහ රැස් කිරීමට භාවිතා කරන LiDAR සංවේදකයක්, සහ
* කාලය හා දුර ගණනය කිරීමටත්, 'LiDAR point cloud' (LiDAR ලක්ෂ්ය වලාකුළ) ලෙස හැඳින්වෙන ප්රතිඵල දත්ත සමූහය ගොඩනැගීමටත් යොදා ගැනෙන සැකසුම් ඒකකයක් (processor)
දුරස්ථ සංවේදනය නිවැරදි වීමට නම් කාලය සහ අවකාශය පිළිබඳ මිනුම් නිවැරදි විය යුතුය. එබැවින් ලයිඩාර් පද්ධතියක් කාලය මනින ඉලෙක්ට්රොනික උපකරණ (Time-keeping electronics), අවස්ථිති මිනුම් ඒකකයක් (IMU) සහ GPS පද්ධතියක් ද භාවිතා කරයි.
LiDAR මිනුම්කරණය
LiDAR උපකරණය මගින් පරිසරය වෙත ස්පන්දනීය ලේසර් ආලෝකය (pulsed laser light) නිකුත් කරනු ලැබේ. ආලෝකයේ වේගයෙන් ගමන් කරන මෙම ස්පන්දන, අවට ඇති වස්තූන් මත ගැටී පරාවර්තනය වී නැවත LiDAR සංවේදකය වෙත පැමිණේ. එක් එක් ස්පන්දනය නැවත පැමිණීමට ගත වූ කාලය මැන බලන සංවේදකය, එමගින් එය ගමන් කළ දුර ගණනය කරයි. ලේසර් ආලෝකයේ වේගය නියත අගයක් ගන්නා බැවින්, මෙම "ගමන් කාලය" (time of flight) භාවිතයෙන් නිශ්චිත දුර ප්රමාණයන් ගණනය කළ හැකිය.
මෙම ක්රියාවලිය නැවත නැවත සිදු කරමින් විශාල ප්රදේශයක් පුරා ලේසර් ස්පන්දන යැවීම මගින්, බිලියන ගණනක් වූ තනි ලක්ෂ්යයන් සඳහා ගමන් කාල මිනුම් ලබා ගත හැකි අතර, ඒවා තත්ය කාලීනව සැකසීමෙන් 'LiDAR point cloud' (LiDAR ලක්ෂ්ය වලාකුළ) ලෙස හැඳින්වෙන දත්ත සමූහයක් නිර්මාණය කරනු ලැබේ.
ලයිඩාර් දත්ත විශ්ලේෂණය සහ ආකෘතිකරණය
ලයිඩාර් පොයින්ට් ක්ලවුඩ් එක ත්රිමාණ සිතියමක් බවට පරිවර්තනය කිරීම සඳහා දත්ත සැකසුම් අවධි කිහිපයකට භාජනය වේ:
*පිරිසිදු කිරීම: දත්තවල නිවැරදි භාවය සහ සම්පූර්ණත්වය පරීක්ෂා කර, අනවශ්ය ශබ්ද (Noise) ඉවත් කරනු ලැබේ.
*වර්ගීකරණය: ගොඩනැගිලි, ගංගා ඉවුරු සහ වනාන්තර වියන වැනි බිම් මතුපිට ලක්ෂ්ය ඇල්ගොරිතම මඟින් හඳුනාගෙන වර්ගීකරණය කරයි.
*ප්රශස්තකරණය: විශ්ලේෂණය සරල කිරීම සඳහා ඇල්ගොරිතම මඟින් අතිරික්ත දත්ත ඉවත් කර ගොනු ප්රමාණය අඩු කරයි.
*සමීකරණය: අනතුරුව ත්රිමාණ x, y, z දත්ත හුවමාරු කර ගැනීම සඳහා කර්මාන්ත-සම්මත LAS ගොනු ආකෘතියට දත්ත පරිවර්තනය කරයි.
*ආකෘතිකරණය: LAS වෙත පරිවර්තනය කළ පසු, පොයින්ට් ක්ලවුඩ් දත්ත ස්කෑන් කරන ලද භූමියේ ත්රිමාණ සිතියමක් ලෙස දෘශ්යමාන කර ආකෘතිගත කළ හැකිය.
ස්වයංක්රීයව ක්රියාත්මක වන වාහනවල (autonomous vehicles) භාවිත වන LiDAR පද්ධති වැනි චලනය වන පද්ධති සඳහා මෙම ගණනය කිරීම් අඛණ්ඩව සිදු කෙරේ. එක් මූලාශ්රයකට අනුව, ස්වයංක්රීයව ධාවනය වන මෝටර් රථයක් ක්රියාත්මක වන සෑම පැයකදීම ටෙරාබයිට් (terabyte) ප්රමාණයේ දත්ත ජනනය කර සැකසීම සිදු කරයි.
ලයිඩාර් වර්ග
ලයිඩාර් පද්ධති ඒවායේ පදනම මත ප්රධාන වර්ග දෙකකට බෙදිය හැකිය: ගුවන්ගත ලයිඩාර් (Airborne LiDAR) සහ භූමිගත ලයිඩාර් (Terrestrial LiDAR).
1. ගුවන්ගත ලයිඩාර් (Airborne LiDAR)
ගුවන්ගත ලයිඩාර් පද්ධති (ගුවන්ගත ලේසර් ස්කෑනිං පද්ධති ලෙසද හැඳින්වේ), බිම් මතුපිට ත්රිමාණ ආකෘති ජනනය කිරීම සඳහා ගුවන් යානා (සාමාන්යයෙන් හෙලිකොප්ටර් හෝ ඩ්රෝන යානා - UAVs) මත සවි කර ඇති ලයිඩාර් ස්කෑනර් භාවිතා කරයි.
2. භූමිගත ලයිඩාර් (Terrestrial LiDAR)
භූමිගත ලයිඩාර් යනු භූමි සහ භූ දර්ශන සිතියම්ගත කිරීම සඳහා නිතර භාවිතා වන බිම් මට්ටමේ ලයිඩාර් පද්ධතියකි. කුඩා ප්රදේශ ඉහළ නිරවද්යතාවයකින් සිතියම්ගත කිරීමට වඩාත් සුදුසු වන පරිදි, දේශීය හා කෙටි දුර දත්ත රැස් කිරීමට මෙය භාවිතා කළ හැකිය.
