A lézerszkennelés mára a technológiák széles skálájává fejlődött, amelyek mindegyike külön feladatokra alkalmas. A cikk áttekinti a fő kategóriákat – a földi (terrestrial) LiDAR-t (Light Detection and Ranging, azaz lézeres távolságmérési technológia), a mobil és a légi LiDAR-t, valamint a feltörekvő SLAM-alapú (Simultaneous Localization and Mapping) szkennereket és a multispektrális LiDAR-t –, bemutatva működési elveiket, pontossági határaikat, jellemző hardverköltségeiket és használati szempontjaikat. E technológiai körkép ismerete segít a műszaki vezetőknek abban, hogy projektjeikhez – a pontosság, a gyorsaság és a költség egyensúlyát figyelembe véve – a megfelelő eszközt vagy eszközkombinációt válasszák.

Terrestrial LiDAR (TLS)

A földi lézerszkenner (Terrestrial Laser Scanning – TLS) – jellemzően állványra szerelt berendezés – továbbra is a nagy pontosságú felmérés etalonja épületbelsők, ipari üzemek vagy infrastrukturális létesítmények esetén. Ezek az eszközök time-of-flight (ToF), azaz repülési időn alapuló vagy phase-shift (fázistolásos) lézereket alkalmazva rögzítenek egy-egy fix pozícióból több millió pontot. A csúcskategóriás TLS-ek ma már több száz méterre is mérnek, ideális körülmények között akár 6 km-es hatótávot is megközelítve. A rövid hatótávú (<30 m) modellek szubmilliméteres precizitást kínálnak alacsonyabb áron (~17 000–34 000 €), míg a nagy hatótávú verziók jócskán 100 000 € fölötti költséggel járhatnak. A TLS sűrű, pontos pontfelhőket hoz létre – közeli felvételeknél 1–3 mm pontossággal –, ami ideálissá teszi részletes szerkezet-felmérésekhez és a tényleges geometriát tükröző as-built modellekhez. Hátránya, hogy stabil állványra és több álláspontra van szükség a holtterek elkerüléséhez; egy-egy teljes létesítmény felmérése időigényes lehet (egyetlen állványpontra is percek juthatnak). A lassabb rögzítésért cserébe azonban páratlan adatminőséget kapunk, ami elengedhetetlen deformáció-figyeléshez vagy nagyfelbontású épületdokumentáláshoz.

Mobil LiDAR

Mobil LiDAR-nak nevezünk minden, mozgó platformra szerelt szkennert: az autóra rögzített rendszerektől, amelyek útvonalakat térképeznek, a hordozható vagy viselhető egységekig. A mobil térképezők tipikusan LiDAR-t integrálnak INS-szel (Inertial Navigation System – tehetetlenségi navigációs rendszer) és GNSS-szel (Global Navigation Satellite System – globális műholdas helymeghatározás), a pozicionálást pedig menet közben SLAM algoritmusok segítik. Előnyük a sebesség és a lefedettség: végig lehet sétálni egy egész gyáron vagy autóval végighaladni kilométeres útszakaszokon, folyamatosan rögzítve az adatokat, ahelyett hogy statikus szkennerrel „ugróiskoláznánk”. A modern mobil LiDAR-ok másodpercenként több százezer, sőt akár több mint egymillió pontot gyűjtenek, így gyorsan digitalizálják a kiterjedt környezetet. A kompromisszum a pontosság: a szenzor mozgása és az IMU/SLAM alapú pozicionálás miatt a pont-precizitás némileg alacsonyabb – jellemzően 1–3 cm a járműves rendszereknél, 5–20 mm a prémium kézi beltéri egységeknél
geo-matching.com
. Például a NavVis VLX vagy MLX csúcskészülékei beltérben ~5 mm pontosságot adnak (rövid távon), kültéren, kevesebb struktúra mellett ~10 mm-t. Ez a legtöbb kivitelezési és beépítési feladathoz elegendő, de nem éri el a szubcentiméteres gépbeállítási követelményeket. A mobil egységek ára széles skálán mozog (~50 000–150 000 € az érzékelőktől és INS-től függően). Ott jeleskednek, ahol a hozzáférési korlátok vagy az időnyomás miatt a statikus szkennelés nem kivitelezhető – például egy egész épület belső terét egy délután alatt, vagy egy 10 km-es csővezeték-nyomvonalat egyetlen autózással fel lehet mérni. Magyar kivitelezők már városi projektekben is bevetik a mobil rendszereket út- és közműállapot gyors feltérképezésére, órákra rövidítve a TLS-szel napokig tartó munkát.

Aerial LiDAR

A légi LiDAR kifejezés a pilóta nélküli (UAV, azaz drón) vagy pilótás repülőgépre szerelt lézerszkennereket takarja. A drónos LiDAR rugalmassá tette közepes méretű területek (egyetemi campusok, külszíni bányák, távvezetékek) felmérését: a könnyített szenzorok néhány száz méteres hatótávval rendelkeznek, hogy a hasznos teher alacsony maradjon. A gyakorlatban a UAV LiDAR pontossága vertikálisan jellemzően néhány centiméter, horizontálisan kicsit nagyobb (5–15 cm), amit a GNSS-pontosság és a platform stabilitása korlátoz. Bár kevésbé precíz, mint a földi módszerek, rendkívül hatékony a terep és a nagy kiterjedésű létesítmények felmérésére: egy drón-LiDAR pár repüléssel feltérképezhet egy 100 ha-os ipari telephelyet, teljes 3D domborzat- és szerkezetvázlatot adva. Pilótás repülőre vagy helikopterre szerelt, nagy magasságból üzemelő LiDAR-t használnak nagy területek – városok, régiók – feltérképezésére. Magyarországon ilyen felmérések készültek például az országos erdőleltárhoz és a Duna árterének modellezéséhez. E rendszerek a felbontást feláldozzák a lefedettségért: a pontsűrűség 1–10 pont/m² (TLS-nél több száz vagy ezer), a pontosság tipikusan ~10–20 cm. A légi LiDAR-ok drágák (>100 000 €) és többnyire speciális vállalatok vagy állami szervek üzemeltetik őket. Verhetetlenek digitális domborzatmodellek (DEM) és nagy léptékű terep- vagy városmodellek készítésénél, de kevésbé alkalmasak finom építészeti részletek vagy belterek rögzítésére.

SLAM-alapú kézi szkennerek

A SLAM-kézi szkennerek a mobil LiDAR egy külön alcsoportját jelentik. Olyan eszközök, mint a Leica BLK2GO, a GeoSLAM Zeb-sorozat vagy a NavVis VLX gyalogos használatra készültek gyors valóság­rögzítéshez. Több apró LiDAR-szenzort és panorámakamerát tartalmaznak, és a SLAM segítségével valós időben, belsőleg illesztett pontfelhőt állítanak elő. Fő vonzerejük a mobilitás: akár szűk helyekre – például alagutakba, padlásterekbe – is besétálhatunk velük, és menet közben rögzíthetünk. A legújabb modellek a jobb SLAM-algoritmusok és szenzorfúzió révén sokat léptek előre pontosságban. A NavVis VLX 3 (2024) például ~6 mm lokális pontosságot ért el a SLAM továbbfejlesztésével és totalsztációs kontrollpontok (georeferencia) integrálásával. Természetesen a drift – azaz a hiba fokozatos felhalmozódása – kihívást jelent; ezt hurokzárásokkal és ismert referenciákhoz (célpontok, GNSS) való igazítással mérséklik. A kézi SLAM-szkennerek beltérben jellemzően 5–15 mm, nagyobb kiterjedésben 2–3 cm pontosságot hoznak, ami már a legtöbb építészeti projekt igényeit kielégíti. Az áruk 50 000–100 000 € között mozog, és egyre népszerűbbek épületfelmérésekhez, létesítménygazdálkodási frissítésekhez, gyors as-built készítéshez. Korlátaik közé tartozik, hogy nagyon tükröződő vagy kevéssé struktúrált terek (pl. nagyméretű, üres csarnokok) megnehezítik a SLAM-et, és kültéren, hosszú távon GNSS-támogatás nélkül nem teljesítenek jól. Ennek ellenére a TLS kiegészítőjeként óriási termelékenységi előnyt adnak: számos magyar felmérő cég kritikus pontoknál TLS-t használ, a kevésbé fontos területekre pedig SLAM-kézi szkennert vet be, így egyensúlyt teremtve a pontosság és a hatékonyság között.

Multispektrális LiDAR

A multispektrális LiDAR fejlett technológia, amelynél a szkenner több lézerhullámhosszt bocsát ki, így nemcsak a geometriát, hanem a spektrális visszaverődési információt is rögzíti. A hagyományos LiDAR egyetlen hullámhosszt (pl. közeli infravörös) használ; a multispektrális rendszerek azonban infravöröst, zöldet és akár UV-t is kibocsáthatnak egyszerre. Az eredmény egy pontfelhő, amelyben minden pont több­sávos intenzitás­értékkel rendelkezik, így bizonyos mértékű szín- vagy anyagmegkülönböztetés natívan lehetséges. Ez különösen hasznos erdőgazdálkodásban (faj- vagy egészségi állapot felismerése) és városi térképezésben (aszfalt vs. beton azonosítása). Bár még kiforróban van, a multispektrális légi LiDAR sikerrel bizonyított például felszínborítás-térképezésben és sekélyvizes fürdőzésben (kettős hullámhosszal). Ezek a rendszerek drágák és összetettek, gyakran kutatóintézeti egyedi fejlesztések. Az építő- és ipari alkalmazásokban egyelőre nem elterjedtek, de a jövőbeni szenzorfúzió – például LiDAR és hiperspektrális kamerák kombinálása – lehetőségét vetítik előre, ami gazdag „3D spektrális térképekhez” vezethet. Egy már most létező, gyakorlati leágazás a LiDAR+RGB hibrid szkennerek használata, amelyek kalibrált fényképeket rögzítenek a pontfelhők színre festéséhez. Számos TLS és mobil szkenner már integrál 360°-os kamerát erre a célra, így látványos, valósághű pontfelhők készülnek, amelyek megkönnyítik az értelmezést – és lenyűgözik az ügyfeleket.

Összegzés (2. ábra)

A 2. ábra a fő szkennertípusok összehasonlítását mutatja. A földi rendszerek közepes hatótávon (több-tíz, esetenként száz méter) érik el a legnagyobb, milliméteres pontosságot, cserébe lassabb adatgyűjtéssel. A mobil és kézi SLAM-szkennerek némi precizitást feláldoznak (centiméteres–sub-centiméteres), viszont drámaian felgyorsítják a nagy kiterjedésű vagy nehezen hozzáférhető területek felmérését. A drónos LiDAR közepes méretű helyszíneket fed le tipikusan 5–15 cm pontossággal, míg a pilótás légi LiDAR nagy területeket térképez ~10–20 cm-es precizitással. A multispektrális LiDAR – új kategóriaként – több hullámhossz alkalmazásával anyagazonosítási képességet ad. A megfelelő választás az adott projekt követelményeitől függ: szükséges pontosság, területnagyság, hozzáférhetőség és költségkeret.

Üzemeltetési szempontok

A mérés tervezésekor fontos figyelembe venni az optikai rálátás igényét, az időjárási körülményeket és a biztonságot. Eső vagy köd rontja a LiDAR teljesítményét (a lézerimpulzusok visszaverődnek az esőcseppekről), ezért földi és légi szkennelésnél kerülni kell a kedvezőtlen időt. UAV-használatnál a magyar szabályozás előírja a látótávolságot és a repülési magasság korlátait – egy belvárosi budapesti tömb drónos felmérése gondos tervezést és feltehetően külön engedélyeket igényel.

Az adatkezelés szintén gyakran alulbecsült korlát: egyetlen nagy felbontású felvétel több százmillió pontot tartalmazhat; a projektek adathalmaza könnyen több száz gigabájtra nő. Érdemes előre gondoskodni az IT-infrastruktúráról (tárolás, feldolgozási kapacitás) és egy jól átgondolt adatkezelési tervről (elnevezési konvenciók, verziókövetés stb.).

A következő cikkek ezekre az adat-munkafolyamatokra és arra fókuszálnak majd, hogyan nyerhető ki a lehető legtöbb érték a rögzített pontfelhőkből.