LiDAR (Light Detection and Ranging) การประยุกต์ใช้งานหลากหลาย?

 LiDAR (Light Detection and Ranging) คือเทคโนโลยีที่ใช้เลเซอร์ในการวัดระยะทางระหว่างเซ็นเซอร์กับวัตถุเพื่อสร้างภาพสามมิติหรือแผนที่ความสูงของพื้นที่ เทคโนโลยีนี้ทำงานโดยการส่งแสงเลเซอร์ไปยังวัตถุและวัดเวลาที่แสงใช้ในการสะท้อนกลับมายังเซ็นเซอร์ ซึ่งจะนำมาคำนวณระยะทางและตำแหน่งของวัตถุ

องค์ประกอบของ LiDAR (Light Detection and Ranging) มีหลัก ๆ ดังนี้

1.      Laser (แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์)  เป็นตัวปล่อยแสงเลเซอร์ไปยังวัตถุ โดยแสงนี้จะสะท้อนกลับมาหาเซ็นเซอร์หลังจากกระทบกับพื้นผิวของวัตถุ

2.      Scanner และ Optics (เครื่องสแกนและเลนส์)  ช่วยควบคุมการปล่อยลำแสงเลเซอร์ไปในทิศทางต่าง ๆ โดยทำการหมุนหรือปรับมุมของแสงเลเซอร์เพื่อให้ได้ข้อมูลแบบ 3 มิติของพื้นที่

3.      Photodetector และ Receiver Electronics (ตัวตรวจจับแสงและวงจรรับสัญญาณ)  รับแสงเลเซอร์ที่สะท้อนกลับจากวัตถุและแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า เพื่อนำไปประมวลผลต่อ

4.      GPS (Global Positioning System)  ใช้สำหรับระบุตำแหน่งของเซ็นเซอร์ LiDAR ในพื้นที่จริง ช่วยให้ทราบตำแหน่งที่แม่นยำของการสแกน

5.      IMU (Inertial Measurement Unit)  ใช้ในการวัดความเคลื่อนไหวและการหมุนของเซ็นเซอร์ ช่วยให้การประมวลผลข้อมูลสอดคล้องกับทิศทางการเคลื่อนที่ของเครื่อง

6.      Computer System (ระบบประมวลผล)  ประมวลผลข้อมูลที่ได้จากเซ็นเซอร์และสร้างภาพ 3 มิติหรือแผนที่ของพื้นที่ที่ทำการสแกน

LiDAR (Light Detection and Ranging) ถูกนำไปใช้ในหลากหลายอุตสาหกรรม โดยการใช้งานหลัก ๆ มีดังนี้

1.      การสร้างแผนที่ภูมิศาสตร์ (Mapping)  LiDAR ถูกใช้ในการสำรวจพื้นที่และสร้างแผนที่ 3 มิติที่มีความละเอียดสูงของภูมิประเทศ เช่น การสำรวจภูเขา หุบเขา แม่น้ำ หรือการวางแผนก่อสร้างถนน

2.      การขับขี่อัตโนมัติ (Autonomous Vehicles)  ใช้ในการตรวจจับและหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวาง เช่น รถยนต์ คนเดินถนน และสิ่งของต่าง ๆ บนถนน เพื่อทำให้รถขับเคลื่อนโดยอัตโนมัติอย่างปลอดภัย

3.      การสำรวจและการเกษตร (Agriculture and Forestry)  ใช้ในการสำรวจพื้นที่ป่าไม้ การวิเคราะห์สภาพภูมิทัศน์ ตรวจสอบการเติบโตของต้นไม้ หรือใช้ในระบบการเกษตรเพื่อวัดระดับน้ำในแปลงเพาะปลูก

4.      อุตสาหกรรมการก่อสร้างและสถาปัตยกรรม (Construction and Architecture)  LiDAR ใช้ในการสร้างแบบจำลอง 3 มิติของอาคาร โครงสร้าง หรือพื้นที่ก่อสร้าง ช่วยในการตรวจสอบการสร้างและการวางแผนก่อสร้าง

5.      การสำรวจโบราณคดี (Archaeology)  ช่วยค้นหาซากโบราณสถานหรือโครงสร้างทางประวัติศาสตร์ที่ซ่อนอยู่ในพื้นที่ป่าหรือที่ไม่สามารถเข้าถึงได้

6.      การตรวจสอบภัยพิบัติและการจัดการทรัพยากร (Disaster Management)  ใช้ในการตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของภูมิประเทศ เช่น การวิเคราะห์ดินถล่ม การตรวจสอบแผ่นดินไหว หรือการวิเคราะห์ระดับน้ำเพื่อเตรียมการป้องกันน้ำท่วม

LiDAR มีหลายประเภทที่แบ่งตามการใช้งานและเทคโนโลยี โดยสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภทหลัก ๆ ดังนี้

1. Airborne LiDAR (LiDAR ทางอากาศ)

• เป็น LiDAR ที่ติดตั้งบนเครื่องบินหรือโดรนเพื่อทำการสำรวจพื้นที่ขนาดใหญ่ เช่น การทำแผนที่ภูมิประเทศและการสำรวจสภาพแวดล้อม
• สามารถแบ่งย่อยได้เป็น
• Topographic LiDAR  ใช้เลเซอร์ในช่วงแสงอินฟราเรด (infrared light) เพื่อวัดและสร้างแผนที่ภูมิประเทศบนบก
• Bathymetric LiDAR  ใช้เลเซอร์ในช่วงแสงสีเขียว (green light) สำหรับการวัดระดับความลึกของน้ำ เช่น การสำรวจใต้ทะเลหรือแม่น้ำ

2. Terrestrial LiDAR (LiDAR ทางพื้นดิน)

• เป็น LiDAR ที่ติดตั้งบนพื้นดินหรือตัวเครื่องที่ใช้เดินสำรวจ เช่น รถ หรืออุปกรณ์สแกนที่ใช้เดินเท้า ใช้สำหรับการสร้างแผนที่ 3 มิติของพื้นที่จำเพาะหรือสิ่งปลูกสร้าง
• สามารถแบ่งย่อยได้เป็น
• Static LiDAR  ใช้ในการสแกนพื้นที่หรือวัตถุขนาดใหญ่ เช่น อาคารหรือภูมิประเทศ โดยติดตั้ง LiDAR อยู่กับที่
• Mobile LiDAR  ติดตั้ง LiDAR บนยานพาหนะที่เคลื่อนที่ได้ เช่น รถ หรือเรือ ใช้สำหรับการสำรวจถนน อาคาร หรือพื้นที่ที่ยากต่อการเข้าถึง
• Short-range LiDAR  ใช้ในการวัดระยะทางหรือสแกนวัตถุขนาดเล็กหรือในระยะใกล้ เช่น การสแกนชิ้นส่วนในการผลิตหรือการสแกนสิ่งของภายในอาคาร

การนำ LiDAR มาประยุกต์ใช้กับเทคโนโลยีในอนาคตมีแนวโน้มที่จะส่งผลกระทบต่อหลายอุตสาหกรรมและสร้างโอกาสใหม่ ๆ ให้กับการพัฒนาในหลากหลายด้าน ซึ่งการใช้งานที่สำคัญในอนาคตประกอบด้วย

1. การขับขี่อัตโนมัติ (Autonomous Vehicles)

• LiDAR จะเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีหลักที่ช่วยให้ยานพาหนะขับเคลื่อนเองโดยไม่ต้องมีคนขับ (self-driving cars) สามารถตรวจจับสิ่งกีดขวาง ทำนายทิศทางการเคลื่อนที่ของยานพาหนะและผู้คนในรอบข้าง และช่วยในการนำทางอย่างปลอดภัย
• ในอนาคต การพัฒนา LiDAR ที่มีความละเอียดสูงและราคาถูกลงจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพให้กับระบบการขับขี่อัตโนมัติ

2. เมืองอัจฉริยะ (Smart Cities)

• LiDAR จะถูกนำมาใช้ในการสร้างแผนที่เมืองที่มีความละเอียดสูง ซึ่งช่วยในการวางแผนโครงสร้างพื้นฐาน การจัดการจราจร และการตรวจสอบสภาพแวดล้อมแบบเรียลไทม์
• การติดตั้ง LiDAR บนสถานีสาธารณะหรือยานพาหนะของเทศบาลจะช่วยในการตรวจจับการเคลื่อนที่ของคนและยานพาหนะ ช่วยปรับปรุงความปลอดภัยในเมือง

3. การสำรวจอวกาศ (Space Exploration)

• LiDAR สามารถใช้ในการสำรวจดาวเคราะห์และดวงจันทร์ โดยการสร้างแผนที่พื้นผิวดาวและวิเคราะห์ภูมิประเทศ เช่น การสำรวจพื้นผิวดวงจันทร์ หรือดาวอังคาร เพื่อค้นหาพื้นที่ที่เหมาะสมสำหรับการลงจอดหรือสร้างฐาน

4. การเกษตรอัจฉริยะ (Smart Agriculture)

• LiDAR สามารถช่วยในการตรวจสอบพืชผลแบบเรียลไทม์ โดยสามารถวัดความสูง การเจริญเติบโต และการกระจายน้ำในพื้นที่เพาะปลูก ซึ่งจะช่วยเกษตรกรในการจัดการทรัพยากรและเพิ่มผลผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ

5. ความบันเทิงและเกมเสมือนจริง (AR/VR)

• LiDAR จะเข้ามามีบทบาทในการสร้างสภาพแวดล้อมเสมือนจริงที่สมจริงมากขึ้นในอุตสาหกรรมเกมและแอปพลิเคชันความจริงเสริม (Augmented Reality) เช่น การสแกนห้องหรือสถานที่ในชีวิตจริงเพื่อนำมาใช้ในการจำลองโลกเสมือน

6. การแพทย์และการดูแลสุขภาพ (Healthcare)

• ในอนาคต LiDAR อาจถูกนำมาใช้ในการสร้างภาพ 3 มิติของร่างกายเพื่อช่วยในการตรวจสอบสภาพร่างกายหรือสร้างแบบจำลองของอวัยวะเพื่อลดความเสี่ยงในการผ่าตัด หรือการสร้างอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่มีความแม่นยำสูง

7. การตรวจสอบโครงสร้างพื้นฐาน (Infrastructure Monitoring)

• LiDAR จะช่วยในการตรวจสอบโครงสร้างพื้นฐาน เช่น สะพาน อาคาร หรือถนน เพื่อดูแลและบำรุงรักษาแบบเชิงรุก โดยการตรวจหาความเสียหายหรือการเสื่อมสภาพที่อาจไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า

การพัฒนาเทคโนโลยี LiDAR อย่างต่อเนื่องจะทำให้เทคโนโลยีนี้มีบทบาทสำคัญในอนาคตในการปรับปรุงความปลอดภัย ประสิทธิภาพ และนวัตกรรมในหลายอุตสาหกรรมที่สำคัญ