ปัจจุบัน แอปพลิเคชัน LiDAR และ Photogrammetry ได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วในด้านการทำแผนที่ด้วยโดรน ด้วยราคาโดรนที่ลดลงอย่างต่อเนื่อง ผู้คนจึงสามารถใช้เทคนิคการสำรวจด้วยโดรนเพื่อประเมินพื้นที่และโครงสร้างพื้นฐานได้อย่างรวดเร็ว ในปัจจุบัน เมื่อต้องทำแผนที่ด้วยโดรน การเลือกใช้ LiDAR และ Photogrammetry ขึ้นอยู่กับการใช้งานเฉพาะเป็นหลัก รวมถึงปัจจัยด้านการทำงาน เช่น ต้นทุนและความซับซ้อน ในบทความนี้ เราจะมาสำรวจความแตกต่างระหว่างเทคโนโลยี LiDAR และ Photogrammetry

LiDAR คืออะไรและทำงานอย่างไร

ไลดาร์ย่อมาจาก "Light Detection and Ranging" ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่มีมานานหลายทศวรรษ แต่เพิ่งจะมีให้ใช้ได้ไม่นานนี้ โดยมีขนาดและกำลังที่เหมาะกับโดรนขนาดใหญ่ เซ็นเซอร์ LiDAR จะปล่อยพัลส์เลเซอร์และวัดเวลาที่แน่นอนที่พัลส์เหล่านี้ใช้ในการสะท้อนกลับหลังจากสะท้อนออกจากพื้นดิน รวมถึงวัดความเข้มของการสะท้อนด้วย

ตัวเซ็นเซอร์นั้นเป็นเพียงส่วนหนึ่งของระบบ LiDAR และจำเป็นต้องมีระบบนำทางด้วยดาวเทียมทั่วโลก (GNSS) ที่มีความแม่นยำสูงและหน่วยวัดแรงเฉื่อย (IMU) เพื่อกำหนดทิศทางของเซ็นเซอร์ในอวกาศ ระบบย่อยระดับไฮเอนด์เหล่านี้ทั้งหมดจะต้องทำงานร่วมกันอย่างสมบูรณ์แบบเพื่อประมวลผลข้อมูลดิบให้เป็นข้อมูลที่ใช้งานได้ ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าการอ้างอิงทางภูมิศาสตร์โดยตรง

โฟโตแกรมเมทรีคืออะไร และทำงานอย่างไร?

การถ่ายภาพทางอากาศเป็นเทคนิคที่ใช้ภาพของวัตถุเพื่อสร้างตำแหน่งเชิงพื้นที่และรูปร่างสามมิติขึ้นมาใหม่ ในการถ่ายภาพทางอากาศ โดรนจะถ่ายภาพความละเอียดสูงจำนวนมากในพื้นที่หนึ่ง และภาพเหล่านี้จะทับซ้อนกัน ทำให้มองเห็นจุดเดียวกันบนพื้นดินได้จากตำแหน่งที่ได้เปรียบต่างกันและจากภาพถ่ายหลายภาพ การถ่ายภาพทางอากาศใช้ตำแหน่งที่ได้เปรียบหลายตำแหน่งในภาพเพื่อสร้างแผนที่สามมิติในลักษณะเดียวกับที่สมองของมนุษย์ใช้ข้อมูลจากดวงตาสองข้างเพื่อให้รับรู้ระยะลึก

ดังนั้น การสร้างภาพสามมิติที่มีความละเอียดสูงจึงไม่เพียงแต่รวมข้อมูลระดับความสูง/ความสูงเท่านั้น แต่รวมถึงพื้นผิว รูปร่าง และสีของแต่ละจุดบนแผนที่ด้วย ซึ่งทำให้ตีความกลุ่มจุดสามมิติที่สร้างขึ้นได้ง่ายยิ่งขึ้น

LiDAR กับ Photogrammetry แตกต่างกันอย่างไร?

หลักการ

ไลดาร์:เทคโนโลยี LiDAR อาศัยการปล่อยและการตรวจจับพัลส์เลเซอร์เพื่อวัดระยะห่างระหว่างเซ็นเซอร์และวัตถุในบริเวณใกล้เคียง โดยการวิเคราะห์เวลาที่พัลส์เลเซอร์ใช้ในการสะท้อนกลับหลังจากสะท้อนออกจากเป้าหมาย LiDAR จะคำนวณระยะทางที่แม่นยำและสร้างการแสดงภาพคลาวด์จุดของสภาพแวดล้อม

การถ่ายภาพทางอากาศ:ในทางกลับกัน โฟโตแกรมเมทรีใช้ภาพซ้อนทับที่ถ่ายจากมุมต่างๆ เพื่อดึงข้อมูล 3 มิติออกมา โดยการวิเคราะห์เอฟเฟกต์พารัลแลกซ์ ซึ่งก็คือการเลื่อนของวัตถุที่ชัดเจนอันเนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงมุมมองระหว่างภาพ อัลกอริธึมโฟโตแกรมเมทรีจะสร้างรูปทรงเรขาคณิต 3 มิติของฉากขึ้นมาใหม่

การเก็บรวบรวมข้อมูล

ไลดาร์:ระบบ LiDAR ปล่อยพัลส์เลเซอร์ในรูปแบบการสแกน โดยจับภาพจุดจำนวนมากต่อวินาทีในมุมกว้าง ทำให้ LiDAR สามารถจัดทำกลุ่มจุดที่หนาแน่นและแม่นยำได้ แม้ในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อน เช่น พืชพรรณหนาแน่นหรือพื้นที่ในเมือง

การถ่ายภาพทางอากาศ:การถ่ายภาพทางอากาศอาศัยการถ่ายภาพความละเอียดสูงหลายชุดโดยใช้กล้องที่ติดตั้งบนโดรน เครื่องบิน หรือแพลตฟอร์มภาคพื้นดิน ภาพเหล่านี้ต้องซ้อนทับกันมากพอสมควรจึงจะสร้างภาพได้แม่นยำ คุณภาพของภาพที่ได้ขึ้นอยู่กับความละเอียดของภาพ การซ้อนทับ และคุณสมบัติเฉพาะต่างๆ ที่มีอยู่ในการจับคู่กัน

ความแม่นยำและความละเอียด

ไลดาร์:ระบบ LiDAR ขึ้นชื่อในเรื่องความแม่นยำสูงในการวัดระยะทาง โดยทั่วไปจะมีความแม่นยำในระดับต่ำกว่าเซนติเมตร นอกจากนี้ LiDAR ยังให้ความแม่นยำที่สม่ำเสมอในช่วงต่างๆ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการการวัดที่แม่นยำ

การถ่ายภาพทางอากาศ:ความแม่นยำของการถ่ายภาพทางอากาศขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น คุณภาพของภาพ การปรับเทียบกล้อง ความแม่นยำของ GPS และการมีอยู่ของสิ่งบดบัง แม้ว่าการถ่ายภาพทางอากาศจะมีความแม่นยำสูง แต่โดยทั่วไปถือว่ามีความแม่นยำต่ำกว่าเมื่อเทียบกับ LiDAR อย่างไรก็ตาม ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีกล้องและอัลกอริทึมการประมวลผลภาพได้ปรับปรุงความแม่นยำของการถ่ายภาพทางอากาศอย่างมีนัยสำคัญในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา

ความหนาแน่นและการครอบคลุมของข้อมูล

ไลดาร์:เซ็นเซอร์ LiDAR สร้างกลุ่มจุดที่มีความหนาแน่นสูง โดยให้ข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมที่จับภาพได้ ซึ่งทำให้ LiDAR เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งาน เช่น การสร้างแบบจำลองภูมิประเทศ การสำรวจป่าไม้ และการตรวจสอบโครงสร้างพื้นฐาน

การถ่ายภาพทางอากาศ:ความหนาแน่นของจุดในการถ่ายภาพทางอากาศขึ้นอยู่กับความละเอียดของภาพที่ถ่ายได้และระยะห่างจากวัตถุ แม้ว่าการถ่ายภาพทางอากาศจะให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำได้ แต่โดยทั่วไปแล้วจะมีความหนาแน่นของจุดต่ำกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับ LiDAR อย่างไรก็ตาม การถ่ายภาพทางอากาศมีความโดดเด่นในด้านการให้พื้นผิวและสีที่มีความละเอียดสูง ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานด้านภาพ เช่น ความเป็นจริงเสมือน เอฟเฟกต์ภาพ และการสร้างภาพสถาปัตยกรรม

แอปพลิเคชั่น

ไลดาร์:เนื่องจากการวัดระยะทางที่แม่นยำและความสามารถในการเจาะผ่านพืชพรรณ LiDAR จึงถูกนำไปใช้ในแอปพลิเคชันต่างๆ เช่น การทำแผนที่ภูมิประเทศ การสร้างแบบจำลองน้ำท่วม การขับขี่อัตโนมัติ และการเกษตรแม่นยำ นอกจากนี้ LiDAR ยังถูกนำไปใช้ในการสร้างแบบจำลองระดับความสูงแบบดิจิทัล (DEM) การวิเคราะห์สภาพแวดล้อมในเมือง และการทำแผนที่แหล่งโบราณคดี

การถ่ายภาพทางอากาศ:การถ่ายภาพสามมิติมีการใช้งานที่หลากหลาย เช่น การทำแผนที่ 3 มิติของแหล่งมรดกทางวัฒนธรรม การตรวจสอบสิ่งแวดล้อม การจัดทำเอกสารสถานที่ก่อสร้าง และการสร้างแบบจำลองภูมิทัศน์ นอกจากนี้ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น สถาปัตยกรรม การผลิตภาพยนตร์ เกม และความเป็นจริงเสมือน เพื่อสร้างแบบจำลอง 3 มิติและการแสดงภาพที่สมจริง