El LiDAR (Light Detection and Ranging) es una tecnología que mide distancias emitiendo pulsos láser y calculando el tiempo que tardan en volver al sensor. El resultado es una nube de puntos con coordenadas X, Y y Z que representa fielmente la superficie terrestre y los objetos que hay sobre ella. En España, el LiDAR se ha convertido en una herramienta habitual para estudiantes y profesionales que trabajan con mapas, gracias sobre todo al proyecto PNOA-LiDAR del IGN.
Qué es el LiDAR y cómo funciona
El LiDAR emite una enorme cantidad de pulsos láser por segundo hacia el suelo. Cada pulso viaja a la velocidad de la luz y, al chocar contra una superficie, parte de la energía regresa al sensor. Midiendo con precisión el tiempo de ida y vuelta se calcula la distancia exacta.
Un mismo pulso puede generar varios retornos. El primer retorno suele corresponder a la copa de los árboles o al tejado de un edificio. Los siguientes retornos pueden rebotar en ramas intermedias y, finalmente, el último retorno suele llegar al suelo. Esta capacidad de penetración es una de las grandes ventajas del LiDAR: permite obtener información del terreno incluso en zonas muy boscosas.
El conjunto de todos los puntos medidos forma una nube de puntos. Cada punto lleva asociadas sus coordenadas y su altura, y en muchos casos también información sobre la intensidad del retorno o el número de retorno que representa. Con esta información se pueden clasificar los puntos según pertenezcan al suelo, a la vegetación, a edificios o a otras clases.
Tipos de LiDAR: aéreo, terrestre y móvil
El LiDAR aéreo se monta en aviones o drones y cubre grandes extensiones de terreno. Es el que utiliza el proyecto PNOA-LiDAR para mapear toda España.
El LiDAR terrestre se basa en instrumentos colocados en trípodes que barren el entorno con gran detalle. Se usa en trabajos de precisión en edificios, monumentos o pequeñas parcelas.
Los sistemas móviles integran el LiDAR en vehículos o en mochilas que se llevan caminando. Estos sistemas combinan el láser con GPS y una unidad de medida inercial para registrar nubes de puntos mientras se avanza. Cada vez es más habitual ver este tipo de sensores en coches autónomos, aunque esa aplicación queda fuera del ámbito de los datos abiertos que tratamos aquí.
Productos derivados: MDT frente a MDS
| Modelo | Qué representa | Uso habitual |
|---|---|---|
| MDT (Modelo Digital del Terreno) | El suelo desnudo, sin vegetación ni construcciones | Estudios hidrológicos, curvas de nivel, análisis de pendientes |
| MDS (Modelo Digital de Superficies) | Todo lo que hay en la superficie: edificios, árboles, infraestructuras | Planificación urbana, visibilidad, volumen de vegetación |
A partir de la nube de puntos se pueden generar ambos modelos. El MDT se obtiene filtrando y clasificando los puntos que pertenecen al suelo, mientras que el MDS se construye sobre todo con los primeros retornos, los que tocan copas y tejados.
El proyecto PNOA-LiDAR y dónde descargar los datos
El proyecto PNOA-LiDAR forma parte del PNOA y está coordinado por el Instituto Geográfico Nacional. Mediante vuelos periódicos cubre progresivamente todo el territorio español con nubes de puntos de alta densidad. Los datos son de libre acceso y se actualizan en varias coberturas a lo largo de los años.
Puedes descargar tanto las nubes de puntos en formato LAZ como los modelos derivados (MDT y MDS) de forma gratuita en el Centro de Descargas del CNIG. En la web del PNOA-LiDAR encontrarás información técnica sobre las especificaciones de cada cobertura, densidad de puntos y fechas de vuelo.
Qué se puede hacer con los datos LiDAR
Las aplicaciones son muy variadas. Con una nube de puntos bien clasificada puedes generar curvas de nivel mucho más detalladas que las de los mapas habituales. Al disponer del MDT, las curvas reflejan la verdadera morfología del terreno sin que la vegetación las distorsione.
Otra aplicación habitual es calcular la altura de la vegetación. Restando el MDT del MDS se obtiene un modelo de alturas que permite estimar la altura media de los árboles o el volumen de biomasa en una parcela forestal.
En estudios de inundabilidad, el MDT permite modelizar con detalle cómo fluiría el agua en caso de avenida. Al conocer exactamente la cota de cada punto del terreno, los mapas de riesgo son mucho más fiables que los realizados solo con cartografía tradicional.
En arqueología, el LiDAR se ha vuelto una herramienta muy útil. En zonas boscosas, un modelo digital del terreno puede revelar estructuras ocultas bajo la vegetación, como castros, caminos antiguos o restos de minas, que no se distinguen en una ortofoto.
Al combinar los datos LiDAR con un sistema de información geográfica se pueden crear análisis multicriterio, estudiar la exposición al ruido, planificar rutas de senderismo o evaluar el impacto visual de un nuevo parque eólico.
Cómo abrir una nube de puntos con QGIS
QGIS puede abrir directamente archivos LAZ en sus versiones recientes. Sigue estos pasos generales:
- Abre QGIS.
- Añade una capa de nube de puntos desde el menú de capas, o arrastra directamente el archivo .laz desde el explorador de archivos a la ventana de QGIS.
- Espera a que se cargue la capa. Dependiendo del tamaño del archivo puede tardar unos segundos.
- Una vez cargada, puedes aplicar filtros por clasificación (suelo, vegetación, edificios), cambiar la forma de visualización (elevación, intensidad, retorno) o generar modelos raster a partir de ella.
Recuerda que para proyectos que requieran validez legal, como deslindes o proyectos de obra, debes acudir a un técnico competente que certifique los trabajos.
¿Qué diferencia hay entre MDT y MDS?
El MDT representa solo el suelo desnudo, mientras que el MDS incluye todos los objetos que hay encima: árboles, edificios y otras estructuras. El primero se usa para estudios del terreno; el segundo para modelizar la realidad visible.
¿Son gratuitos los datos del PNOA-LiDAR?
Sí. Tanto las nubes de puntos LAZ como los MDT y MDS derivados se pueden descargar sin coste en el Centro de Descargas del CNIG para cualquier uso, incluida la publicación de resultados siempre que se cite la fuente.
¿Necesito un ordenador muy potente para trabajar con LiDAR?
Depende del tamaño de la zona. Para ver y procesar pequeñas zonas (unos pocos kilómetros cuadrados) un ordenador actual es suficiente. Para zonas grandes o análisis complejos, la memoria RAM y la tarjeta gráfica marcan la diferencia, así que conviene empezar por un área pequeña.
Imagen: nube de puntos LiDAR, de Daniel L. Lu, CC BY 4.0, vía Wikimedia Commons.