Light Detection & Ranging (LiDAR), Pengukuran yang Presisi

Dalam era teknologi yang semakin canggih, kebutuhan akan data topografi yang akurat dan detail menjadi semakin penting dalam berbagai bidang, mulai dari pembangunan infrastruktur hingga pemetaan wilayah. Selama bertahun-tahun, ada berbagai metode survei topografi yang berkembang untuk mengukur dan memetakan wilayah, mulai dari teknik konvensional seperti Triangulasi, Trilaterasi, dan Theodolite, hingga pendekatan modern seperti GPS, GNSS, fotogrametri udara, Pemindai Laser Terestrial (TLS), dan Geographic Information System (GIS). Namun, seiring kemajuan teknologi, salah satu inovasi yang terbilang unggul dalam survei topografi dan analisis spasial adalah Light Detection and Ranging (LiDAR).

Meskipun memiliki prinsip kerja yang mirip dengan Pemindai Laser Terestrial (TLS), keduanya memiliki perbedaan utama. TLS biasanya bersifat statis dengan penempatan di tanah dan berfungsi untuk pemindaian lokal seperti gedung atau struktur arsitektur. Sementara LiDAR lebih fleksibel karena pemasangannya dapat di platform bergerak seperti drone, pesawat, atau kendaraan, sehingga cakupannya jauh lebih luas.

Lantas, bagaimana sebenarnya cara kerja Light Detection and Ranging (LiDAR)? Lalu, apa saja kelebihan dan kekurangannya? Kali ini kita akan membahas secara mendalam mengenai Light Detection and Ranging (LiDAR)!

**A. Apa Itu Light Detection and Ranging (LiDAR)?**

Light Detection and Ranging (LiDAR) adalah teknologi penginderaan jauh aktif yang menggunakan pulsa sinar laser untuk mengukur jarak ke suatu objek atau permukaan. Prinsip kerjanya cukup sederhana, yaitu menembakkan laser dari alat pemindai ke permukaan target, lalu mengukur waktu pantulan kembali untuk menentukan jaraknya. Sistem ini mampu menghasilkan peta tiga dimensi (3D) dengan hasil detail yang tinggi, menjadikannya alat penting dalam survei dan pemetaan. Teknologi ini dapat dipasang pada berbagai platform, seperti pesawat, drone, kendaraan darat, atau alat statis.

Teknologi LiDAR sendiri berawal dari gagasan E. H. Synge pada tahun 1930, yang kemudian berkembang secara praktis oleh Hughes Aircraft Company pada tahun 1961 lewat sistem bernama “Colidar”. Awalnya teknologi ini berguna untuk pelacakan satelit dan kepentingan militer, kemudian penerapannya mulai merambah bidang meteorologi untuk mengukur awan dan polusi. Publik mulai mengenal teknologi ini secara luas pada tahun 1971 melalui misi Apollo 15, di mana LiDAR berfungsi untuk memetakan permukaan bulan dengan laser altimeter.

**B. Mengapa Light Detection and Ranging (LiDAR) Panting?**

Fungsi utama dari LiDAR adalah untuk mengukur dan memetakan bentuk permukaan bumi, struktur vegetasi, dan objek buatan manusia secara presisi. Teknologi ini menghasilkan data berupa kumpulan titik (point cloud) yang masing-masing memiliki koordinat X, Y, dan Z, sehingga bisa membentuk model digital kontur permukaan, vegetasi, hingga bangunan. LiDAR juga unggul dalam memberikan hasil cepat, akurat, dan detail bahkan di wilayah sulit dijangkau oleh metode manual.

Tujuan utama penggunaan LiDAR adalah mendukung berbagai bidang seperti survei topografi, kehutanan, geologi, arkeologi, hingga pemetaan dasar laut. Terdapat dua jenis utama pada LiDAR, yaitu LiDAR topografi, yang menggunakan laser inframerah untuk memetakan daratan, dan LiDAR batimetri, yang memakai cahaya hijau untuk menembus air dan memetakan dasar sungai atau laut. Kedua jenis ini dapat berfungsi secara terpisah maupun bersamaan, tergantung kebutuhan data yang diinginkan.

Peran LiDAR dalam metode survei sangat signifikan karena mampu memberikan gambaran permukaan secara menyeluruh tanpa memerlukan banyak tenaga lapangan. Daripada teknologi lain seperti radar atau fotogrametri, LiDAR menawarkan resolusi dan ketelitian yang lebih tinggi, bahkan mampu menembus celah vegetasi untuk membaca kontur tanah di bawahnya. Tak heran jika LiDAR kini menjadi teknologi kunci dalam berbagai riset ilmiah, pembangunan infrastruktur, hingga navigasi kendaraan otonom.

Selain untuk pemetaan permukaan dan lingkungan, LiDAR juga berfungsi dalam pengukuran atmosfer, seperti mendeteksi partikel, molekul, atau bahkan hujan, tergantung panjang gelombang laser yang digunakan. Bahkan, teknologi ini bisa menentukan kecepatan objek, seperti mobil atau angin, dengan cara mengukur perubahan posisi objek secara cepat atau menggunakan teknik Doppler.

**C. Apa Saja Komponen dan Alat Pada Light Detection and Ranging (LiDAR)?**

Sistem LiDAR merupakan gabungan dari berbagai komponen perangkat keras dan perangkat lunak yang bekerja secara sinergis untuk menghasilkan pemetaan dan pencitraan tiga dimensi (3D) yang akurat. Setiap komponen memiliki peran penting dalam mendukung kinerja dan keandalan sistem secara keseluruhan. Berikut ini adalah komponen utama yang umumnya ditemukan dalam sistem LiDAR:

1. Perangkat Lunak

Perangkat lunak memainkan peran penting dalam desain dan pengoperasian sistem LiDAR. Untuk tahap desain menggunakan model radiometrik, perangkat lunak optik, elektronik, CAD mekanik, serta pemodelan struktural dan termal. Dalam pengoperasian, memerlukan perangkat lunak kontrol dan rekonstruksi titik awan menjadi model 3D.

2. Laser

Merupakan sumber cahaya utama dalam LiDAR. dengan panjang gelombang 600–1.000 nm. Umumnya berguna untuk aplikasi non-ilmiah. Untuk alasan keselamatan mata, juga dapat menggunakan laser 1.550 nm yang tidak diserap oleh mata, meskipun akurasinya lebih rendah. Penggunaan jenis laser biasanya sesuai dengan kebutuhan, seperti laser 1.064 nm untuk pemetaan topografi dan 532 nm untuk batimetri. Pengaturan laser mencakup laju pengulangan, panjang pulsa, dan pengendalian fase, yang semuanya mempengaruhi akurasi dan resolusi target.

3. Pemindai dan Optik

Pemindai bertugas mengarahkan berkas laser ke area target, dengan sistem seperti cermin berosilasi, cermin poligon, dan pemindai sumbu ganda. Komponen optik menentukan resolusi sudut dan jangkauan deteksi. Cermin lubang dan pemisah berkas berfungsi untuk menangkap sinyal pantulan.

4. Elektronika Fotodetektor dan Penerima

Sistem LiDAR menggunakan fotodetektor seperti fotodioda longsor silikon dan pengganda foton untuk mendeteksi cahaya pantulan. Perlu melakukan penyesuaian sensitivitas penerima agar sistem bekerja optimal sesuai kebutuhan pengukuran.

5. Sistem Posisi dan Navigasi

Untuk pengoperasian dari platform bergerak seperti pesawat atau satelit, membutuhkan sistem navigasi seperti GPS dan inertial measurement unit (IMU) guna menentukan posisi dan orientasi sensor secara akurat.

6. Sensor

LiDAR menggunakan sensor aktif yang mengukur jarak berdasarkan waktu tempuh pulsa cahaya. Sensor menangkap energi yang dipantulkan oleh objek, lalu menghitung jarak berdasarkan kecepatan cahaya. Teknologi mutakhir seperti Flash LiDAR memungkinkan pencitraan 3D secara langsung tanpa stitching frame. Selain itu, perlu menggunakan detektor berbasis CMOS, CCD, dan teknologi penghitungan foton tunggal, yang memungkinkan pengambilan data secara cepat dan masif. Salah satu inovasi penting adalah Chip InGaAs yang mampu mendeteksi foton dalam spektrum inframerah dengan resolusi tinggi, sangat cocok untuk aplikasi jarak jauh dan tidak memerlukan komponen mekanis tambahan, sehingga lebih efisien dan hemat biaya.

**D. Bagaimana sih Cara Kerja Light Detection and Ranging (LiDAR)?**

LiDAR bekerja dengan prinsip yang sederhana namun sangat canggih, yaitu dengan mengukur jarak berdasarkan waktu tempuh cahaya. Sistem ini termasuk dalam kategori sensor aktif, artinya LiDAR sendiri memancarkan energi dalam bentuk cahaya laser untuk mengamati dan mengukur objek di sekitarnya.

Proses awalnya, sensor LiDAR memancarkan jutaan pulsa cahaya laser dalam satu detik ke arah target. Lalu, cahaya ini memantul kembali setelah mengenai permukaan seperti tanah, bangunan, pohon, atau kendaraan. Kemudian, sensor akan merekam waktu perjalanan bolak-balik tersebut. Karena kecepatan cahaya bersifat konstan, waktu ini dapat dikonversi secara langsung menjadi jarak. Dari sini, sistem dapat menghitung ketinggian, posisi, dan bentuk objek yang dikenainya.

Agar hasil pengukuran menjadi akurat, sistem LiDAR perlu memiliki komponen seperti GPS untuk menentukan posisi titik (X, Y, Z), serta Inertial Measurement Unit (IMU) untuk mengetahui orientasi sensor di udara (roll, pitch, yaw). Kombinasi ini memungkinkan perekaman lokasi yang sangat presisi, bahkan saat sensor berada pada platform yang bergerak seperti drone, mobil, atau pesawat.

Saat jutaan titik jarak ini terkumpul, hasilnya adalah “point cloud” atau awan titik yang merupakan kumpulan koordinat tiga dimensi yang sangat padat. Awan titik inilah yang kemudian diolah oleh perangkat lunak untuk menghasilkan model 3D yang detail dari lingkungan, lengkap dengan bentuk, ukuran, bahkan tekstur objek.

Untuk meningkatkan akurasi dan keandalan, sistem LiDAR sering digabung dengan sensor lain seperti kamera, radar, dan sistem navigasi. Ini sangat penting dalam situasi kompleks seperti kendaraan otonom, di mana respons terhadap kondisi sekitar harus cepat dan akurat. Misalnya, saat berkendara di malam hari atau dalam kabut tebal, kamera mungkin kesulitan mengenali objek, tetapi LiDAR tetap bisa memberikan data yang jelas.

**E. Apa Saja Kelebihan dan Kekurangan Light Detection and Ranging (LiDAR)?**

Metode survei Light Detection and Ranging (LiDAR) tentu memiliki berbagai kelebihan dan kekurangan tersendiri. Berikut ini adalah beberapa poin mengenai kelebihan dan kekurangannya

Kelebihan:

Presisi Tinggi: Akurasi pengukuran bisa mencapai 0,5–10 mm, dengan peta yang detail hingga di bawah 2 cm.
Cepat: Menggunakan pulsa cahaya berfrekuensi tinggi untuk mengumpulkan data lebih cepat dari metode tradisional.
Resolusi Tinggi: Menghasilkan point cloud yang detail untuk visualisasi 3D.
Fleksibel: Bisa berguna di udara, darat, kendaraan, hingga satelit.
Aman: Mengurangi risiko bagi manusia karena bisa memindai dari jarak jauh di area berbahaya.

Kekurangan:

Mahal: Biaya alat dan pengoperasiannya masih tinggi.
Terganggu Cuaca: Hujan, kabut, atau salju bisa mengganggu akurasi.
Interferensi: Sistem yang berdekatan bisa saling mengganggu, terutama di kendaraan otonom.
Data Besar: Butuh kapasitas besar untuk penyimpanan dan pengolahan data.

Dengan segala keunggulan dan kekurangannya, LiDAR tetap menjadi solusi unggulan dalam survei topografi modern karena mampu menyajikan data yang presisi dan mendetail dalam waktu singkat. Namun, penggunaannya tetap harus disesuaikan dengan kebutuhan dan kondisi lapangan agar hasilnya optimal dan efisien.

Nah, bila Anda ingin membangun gedung bertingkat atau lainnya dan memerlukan jasa survei topografi, percayakan saja pada ahlinya! Marigo Jaya Perkasa akan siap membantu Anda dan menghasilkan peta topografi yang akurat!

Klik tombol WhatsApp sekarang!

Oleh: Aditya Sidhiq Pratama & Glen Stevano Tanihatu

Sumber: