Soluciones de escaneado LiDAR batimétrico para cartografía y topografía marinas

El LiDAR batimétrico, o Light Detection and Ranging, es una tecnología de teledetección por láser para medir la topografía submarina. A diferencia de las técnicas tradicionales de sonar o fotogrametría, los sistemas LiDAR ofrecen una adquisición de datos rápida, precisa y de área amplia, especialmente en zonas costeras poco profundas y complejas. Esto hace que el LiDAR batimétrico sea especialmente valioso para aplicaciones que van desde la cartografía náutica y la cartografía de llanuras aluviales hasta la vigilancia ecológica y la ingeniería en alta mar.

Cómo funciona el LiDAR batimétrico

El núcleo de un sistema LiDAR batimétrico es un escáner láser que emite pulsos de luz verde, normalmente a 532 nm, que pueden penetrar en la superficie del agua. Calculando el retardo entre el pulso emitido y su reflejo tanto en la superficie del agua como en el fondo marino, estos sistemas generan modelos 3D precisos de entornos submarinos. Los sensores LiDAR suelen montarse en plataformas aerotransportadas como helicópteros, aviones de ala fija o, cada vez más, drones. Estos sistemas LiDAR batimétricos aerotransportados pueden estudiar rápidamente zonas extensas o de difícil acceso sin necesidad de realizar operaciones desde embarcaciones.

Escáner LiDAR batimétrico de YellowScan

El sistema utiliza retornos múltiples y análisis de forma de onda para distinguir entre reflexiones superficiales y subsuperficiales, lo que le permite identificar características como vegetación sumergida, restos de naufragios y cambios en la morfología del lecho marino. Los sensores LiDAR batimétricos avanzados suelen incluir GPS y sistemas de navegación inercial (INS) integrados, lo que garantiza resultados georreferenciados y con corrección de movimiento.

Aplicaciones del LiDAR batimétrico

Los sistemas LiDAR batimétricos se emplean en una amplia gama de disciplinas:

• Ingeniería costera y marina: Los ingenieros utilizan datos topográficos LiDAR para diseñar diques, muelles y estructuras marinas, garantizando la precisión en entornos afectados por mareas y cambios de sedimentos.
• Cartografía náutica y navegación: Las oficinas hidrográficas confían en los escaneados batimétricos LiDAR para actualizar las cartas náuticas, sobre todo en zonas con alta sedimentación o erosión.
• Vigilancia medioambiental: Mediante la captura de datos en 3D de las superficies submarinas y la vegetación, la batimetría LiDAR apoya la vigilancia de los arrecifes de coral, los ecosistemas estuarinos y los hábitats acuáticos.
• Respuesta a catástrofes y evaluación de riesgos: La cartografía de llanuras aluviales y la modelización de tsunamis se benefician de los mapas de alta resolución de zonas costeras y cercanas a la costa elaborados por LiDAR batimétrico aerotransportado.
• Preservación arqueológica y cultural: Los arqueólogos marinos utilizan escáneres LiDAR subacuáticos para localizar y documentar yacimientos históricos sumergidos con una perturbación mínima.

Tipos de sistemas LiDAR batimétricos

Existen varios tipos de sistemas LiDAR adaptados a las aplicaciones batimétricas:

• LiDAR batimétrico aerotransportado: Estos sistemas suelen montarse en aeronaves tripuladas y cubren eficazmente amplias regiones costeras. Son ideales para producir conjuntos de datos amplios y continuos de zonas cercanas a la costa e intermareales.
• Drones LiDAR batimétricos: Los vehículos aéreos no tripulados equipados con sensores LiDAR ofrecen alternativas flexibles y rentables para la prospección de zonas más pequeñas o inaccesibles.
• LiDAR topobatimétrico: estos sistemas híbridos capturan el terreno terrestre y submarino, lo que permite una transición fluida de la tierra al agua en una sola pasada.
• Sistemas LiDAR marinos: Montados en embarcaciones, resultan idóneos para los levantamientos cerca de la costa y en aguas poco profundas, donde los sistemas aerotransportados podrían verse limitados por la cubierta vegetal o las restricciones de vuelo.

Ventajas del uso de LiDAR batimétrico

Las ventajas del LiDAR batimétrico sobre los métodos tradicionales son sustanciales:

• Alta resolución: Proporciona detalles espaciales finos de la superficie submarina, a menudo con una precisión submétrica.
• Rápida adquisición de datos: El escaneado de grandes áreas en un solo vuelo es mucho más rápido que los sonares embarcados.
• Seguridad: Elimina la necesidad de que el personal trabaje en entornos marinos peligrosos o difíciles desde el punto de vista logístico.
• Potencial de integración: Los datos LiDAR batimétricos pueden combinarse con imágenes de satélite, sonar y fotogrametría para realizar análisis geoespaciales completos.

Además, los modernos sensores lidar para drones y aeronaves suelen incluir modularidad e integración multisensor, emparejando cámaras y detectores LiDAR con sistemas de imágenes RGB o hiperespectrales de alta resolución.

Comparación del LiDAR batimétrico con otras tecnologías cartográficas

Aunque el sonar sigue siendo una técnica muy utilizada para la cartografía submarina, especialmente en aguas más profundas, carece de la velocidad y la resolución espacial del LiDAR en entornos poco profundos y de aguas claras. La fotogrametría puede proporcionar modelos 3D detallados, pero requiere imágenes claras y condiciones de iluminación ideales. En cambio, un detector LiDAR no se ve afectado en gran medida por la iluminación y la claridad del agua, siempre que la turbidez sea baja.

Para cartografiar a gran escala el fondo oceánico en zonas poco profundas, los sistemas LiDAR batimétricos aerotransportados superan a los métodos tradicionales al reducir el tiempo y los costes de despliegue. Combinados con el LiDAR topográfico, estos sistemas ofrecen una solución unificada para la gestión de las zonas costeras.

Tendencias del sector y tecnologías emergentes

La creciente disponibilidad de sensores lidar batimétricos y sistemas compactos acelera su adopción en los sectores público y privado. Los drones lidar batimétricos ligeros están permitiendo estudios más frecuentes con menores costes operativos, mientras que las mejoras en el aprendizaje automático y la fusión de datos están ayudando a procesar grandes conjuntos de datos de manera más eficiente.

El lidar topobatimétrico, en particular, está ganando adeptos por su capacidad para modelar interfaces costeras dinámicas. Al mismo tiempo, los avances en la eficiencia del láser verde, la sensibilidad del detector lidar y la integración del INS mejoran el alcance y la precisión de las exploraciones lidar batimétricas, incluso en entornos marinos turbios o dinámicos.

Las empresas también están estudiando el uso de plataformas autónomas que combinen sistemas lidar con navegación basada en inteligencia artificial, lo que podría ampliar la cobertura a regiones antes inaccesibles.

El LiDAR batimétrico cambia la forma de cartografiar y comprender los entornos submarinos, ofreciendo una precisión y eficacia sin precedentes en la topografía marina en 3D. Ya sea para cartografiar costas cambiantes, vigilar ecosistemas sumergidos o apoyar proyectos de infraestructuras marinas, estas tecnologías proporcionan datos vitales para la toma de decisiones informadas en ciencia y tecnología oceánicas. A medida que siguen evolucionando las innovaciones en sensores lidar, plataformas de drones y procesamiento de datos, el futuro de los sistemas LiDAR batimétricos parece escalable y sostenible, abriendo nuevas posibilidades para la cartografía marina de precisión en diversas aplicaciones.