Bitki Örtüsü Altının Görülmesi ve

Haritalanmasında LiDAR Kullanımı

Yeni bir lazer sistem ve metodolojisi, gizleme ağları ve bitki örtüsü gibi kısmi engellerin altında kalan bölgelerin görülmesi ve haritalanmasında mevcut lazer sistemlerini daha da ileri götürebilir.

Ercan Caner, Sun Savunma Net, 16 Aralık 2018

LiDAR (Işık ve Radar) bir ortamı algılamak maksadıyla lazer hassasiyetini kullanmaktadır. Lazer ışınları yayınlanır ve nesnelerden yansıyarak sensöre ulaşması için gereken süre ölçülür. Bu işlem, değişik nesnelerin mesafelerinin ölçülmesine ve ortamın süratle üç boyutlu haritalanmasına imkân sağlar.

LiDAR, üç boyutlu araştırma ve incelemelerde neredeyse standart bir uygulama haline gelmiştir. LiDAR günümüzde kendi kendine giden araçlarda da standart sensör olarak kullanılmaktadır.

LiDAR, olumsuz hava şartları gibi görüşü kısmen engelleyen durumlarda keşif ve tespit imkânı sağlarken bitki örtüsünün altında kalan arazinin haritalanmasında hala problemler mevcuttur. Bu tür engellerin altındaki cisimlerin mesafesinin ölçülmesinde, orijinal ışık genellikle bloke edilmekte veya yok olmaktadır.

Günümüzde ise Washington D.C. Deniz Kuvvetleri Araştırma Laboratuvarından araştırmacılar, LiDAR’ın engellerin ötesini görebilmesini sağlayan yeni bir lazer sistemi ve metodoloji yaratmışlardır.

Laboratuvarda görevli Dr. Paul Lebow, geliştirdikleri yeni lazer ve metodolojinin aslında bitki örtüsünün altını görebilen lazer geliştirme ve mevcut problemleri giderme çalışmaları kapsamında geliştirildiğini açıklamaktadır.

Dr. Lebow yaptığı açıklamada, yeni geliştirilen lazer sistemi ve metodoloji ile bitki örtüsü altındaki üç boyutlu nesnelerin görülebileceğini, örneğin doğal bir felaket ile karşılaşıldığında, bitki örtüsü altındaki kazazedelerin yerlerinin tespit edilmesinin artık mümkün olduğunu açıklamıştır.

‘‘Yaprakların arasından LiDAR ile aydınlatma yapabilir ve geri yansıyan ışığı, bitki örtüsünün altında neler olup bittiğini tespit edebilmek maksadıyla üç boyutlu ve topografik görüntü oluşturmak için kullanabilirsiniz.’’

Araştırmacılara göre geliştirdikleri teknik, gelişen teknoloji sayesinde ancak yeni uygulanabilir bir sistem ve metodoloji haline gelmiştir. Geçmişte ise teknolojik yetersizlik nedeniyle bunun yapılabilmesi mümkün değildir.

Sistemin esası, sensörden çıkan ve farklı yönlerde hareket eden iki lazer ışını arasındaki enterferanstır. Dönen lazer ışını sensöre ulaşır ve derhal yeni gönderilmiş olan lazer ışını ile enterferansa girer. Sistem, ilk gönderilen ve engelden (Bitki örtüsü gibi) yansıyarak sensöre geri dönen ilk lazer ışın demetini bloke eder ve sadece engelin altındaki yüzeyden geri dönen lazer ışın ölçümünü yapar.

Lazer, gönderilen referans darbesi ile hedeften geri yansıyan sinyal darbesi arasındaki zaman farkını ayarlayabilecek şekilde tasarlanmıştır ve bir metreden birkaç kilometre kadar mesafelere uyum sağlayabilmektedir.

Araştırmacılar yeni sistemin bitki örtüsünün ötesini gösterdiğini laboratuvar ortamında kanıtlamışlardır. Dr. Lebow ve ekibi, yeni lazer sisteminin en kısa zamanda sahada kullanılabilmesi için çalışmalarını sürdürecekleri açıklamasını yapmıştır.

Lazer Uygulamaları

• Araştırma,
• Haritalama,
• Ormancılık ve Toprak Bilimi,
• Arkeoloji,
• Jeoloji,
• Adli İnceleme ve Soruşturma,
• Arama ve Kurtarma,
• Tarım ve
• Patlamamış Mühimmat Tespitinde kullanılmaktadır.

Lazer ve elektronik teknolojisindeki gelişmelere paralel olarak LiDAR teknolojisinde de gelişmeler yaşanmakta ve dinamik hava şartları gibi gerçek ortamda kaçınılması mümkün olmayan sınırlamalar ve görülmeme problemleri çözülmektedir. Kapılı sayısal holografi esaslı yeni lazer sistemi ve metodolojisi, gizleme ağları ve bitki örtüsünün altı gibi mevcut sistemler ile görülemeyen yerlerin de incelenmesi imkân ve kabiliyetini sağlamaktadır.

Lidar kullanılarak yapılan bir harita

Günümüze kadar, bitki örtüsü altındaki LiDAR ölçümlerinin yapılması, orijinal ışın demetinin çoğunun yok olması ve yapraklara çarpan lazer ışınının asla yere ulaşmaması nedeniyle neredeyse imkânsızdır. Bunun da ötesinde, yere ulaşmadan yapraklar tarafından bloke edilen ve geri yansıyarak sensöre çarpan lazer ışın demeti, yere ulaşabilen ve geri dönerek sensöre çarpan sinyalden çok daha kuvvetli olduğundan bitki örtüsü altının görülebilmesi mümkün değildir.

Optik faz birleşimi yöntemi ile lazer ışın demetinin yapraklar arasından yere ulaşması ve bitki örtüsünün altının görülebilmesi sağlanmıştır. Geliştirilen yeni yöntem, tamamen lazer ve elektronik teknolojisindeki gelişmeler sayesinde gerçekleşmiştir ve sayısal holografi ile bilgisayar tarafından oluşturulmuş hologramlar kullanılarak bu sonuca ulaşılabilmiştir.

Yeni sistemde, geliştirilmesi bir buçuk yıl zaman alan, özel olarak tasarlanmış bir lazer kullanılmaktadır. Yukarıda da belirtildiği gibi sistemin esası, sensörden çıkan ve farklı yönlerde hareket eden iki lazer ışını arasındaki enterferanstır. Dönen lazer ışını sensöre ulaşır ve derhal yeni gönderilmiş olan lazer ışını ile enterferansa girer. Sistem, ilk gönderilen ve engelden (Bitki örtüsü gibi) yansıyarak sensöre geri dönen ilk lazer ışın demetini bloke eder ve sadece engelin altındaki yüzeyden geri dönen lazer ışın ölçümünü yapar.

Darbe genişliği birkaç nanosaniye olan darbeli lazer ışını kullanılması ve benzer zaman çözünürlüğünde kapılı ölçümler kullanılması sayesinde, holografik sistem engelden yansıyarak geri dönen ilk lazer ışınını bloke etmekte ve sensör/kamera sadece engel ötesine geçerek yerden yansıyan lazer ışın ölçümlerini yapmaktadır.