¿Qué es Lidar?

Lidar, que significa Light Detection and Ranging, es un método de teledetección que utiliza láseres para medir la distancia entre dos objetos. A partir de estas mediciones se pueden generar modelos tridimensionales precisos de la superficie de la Tierra.

¿Cómo se recopilan los datos LiDAR?

El lidar aerotransportado se recopila mediante un láser pulsado que se origina en un avión o helicóptero. Un sensor en la aeronave mide el tiempo que tarda el láser en regresar después de reflejarse en un objetivo, en este caso, la superficie de la tierra. El láser viaja a una velocidad conocida. Al medir el tiempo que tarda el láser en regresar a la aeronave, se puede calcular la distancia precisa entre la aeronave y la superficie del suelo. El sensor lidar también incluye un receptor GPS para detectar la ubicación y orientación de la aeronave cuando el láser emite pulsos y el sensor recibe datos.

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Los datos LIDAR recopilados se convierten en millones de puntos discretos, llamados nube de puntos. La elevación del retorno variará, dependiendo de la forma y el tamaño de los objetos desde los que se refleja el pulso láser lidar en la superficie del suelo. Utilizando software informático especializado, estos puntos se pueden clasificar en varios tipos de retornos: árboles altos, maleza, hierba, superficies de asfalto, edificios, etc. Por lo general, los geocientíficos solo se preocupan por cómo se ve la superficie del suelo, sin vegetación. Por lo tanto, solo se utilizan los retornos de superficie del suelo, o de tierra desnuda, y se excluyen los retornos de vegetación y edificios. Esta nube de puntos de tierra desnuda se utiliza para generar un modelo digital de elevación (DEM) de la superficie terrestre.

¿Cómo utilizan los geocientíficos el LIDAR?

Lidar ayuda a los geólogos a ver la superficie de la Tierra con mayor precisión y exactitud de lo que era posible anteriormente. Muchos accidentes geológicos geológicos visibles en los DEM derivados de LIDAR no se pueden ver utilizando la fotografía aérea tradicional, como la que se encuentra en Google Earth, ¡o incluso caminando sobre el suelo!

Los DEM LiDAR se pueden usar para mostrar la elevación de la superficie, pero los geocientíficos hacen mapas derivados para ayudar a visualizar el paisaje. Dos de los mapas más comunes son los mapas de sombreado (o relieve sombreado) y de pendiente. Los mapas de sombreado retratan el paisaje en 3-D. Los mapas de pendiente muestran variaciones en la inclinación de la topografía. Cuando se simbolizan de oscuro a claro, los colores oscuros representan áreas empinadas y los colores claros representan áreas suavemente inclinadas a planas. Esos mapas de pendiente o "sombras de pendiente" pueden mostrar el terreno con gran detalle.

Los DEM más antiguos fueron generados por el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS) con una resolución de pixeles de 30metros o 10metros. Esta resolución es tosca y no muestra muy bien los detalles de las formas geológicas. Los DEM derivados del LIDAR recién adquirido para Virginia están disponibles como rásteres con una resolución de 1metros, una mejora significativa. A continuación se muestra un ejemplo de los datos DEM del USGS más antiguos, de baja resolución y 10metros para McAfee Knob, un conocido mirador en el sendero de los Apalaches en el condado de Roanoke. Compare esto con los datos lidar de alta resolución y 1metros que ahora están disponibles.

Descargue aquí una muestra de datos LIDAR para McAfee Knob. Necesitará Google Earth cargado en su computadora para ver los datos.

aquí ¿Dónde están disponibles los datos LIDAR en Virginia?

Ahora hay una cobertura completa de datos LIDAR para toda la Commonwealth. Aproximadamente 30 conjuntos de datos LIDAR diferentes, recopilados de 2010 a 2020, están disponibles para su descarga a través del Servicio Geológico de EE. UU. y la Red de Información Geográfica de Virginia (VGIN). Tenga en cuenta que los conjuntos de datos LIDAR contienen de millones a miles de millones de puntos y pueden tener un tamaño de varios gigabytes. Los datos LiDAR a menudo se encuentran en formato de archivo LAS o LAZ, un formato binario estándar de la industria que se utiliza para almacenar datos de nubes de puntos 3-D. Un usuario debe tener algún tipo de software de Sistema de Información Geográfica (SIG) para trabajar con archivos. El primer paso suele ser transformar el archivo LAS a un formato diferente. En Geology and Mineral Resources, utilizamos los productos de ESRI ArcGIS para convertir la nube de puntos LiDAR en las imágenes ráster que se ven arriba, pero hay varios programas gratuitos que se pueden utilizar para ver y convertir datos LIDAR.

¿Dónde puedo encontrar datos LIDAR?

Lidar está disponible para el público a través del Programa de Elevación3-D del Servicio Geológico de EE. UU. (3DEP). Los conjuntos de datos LIDAR 1metros existentes en los Estados Unidos están disponibles como archivos LAS, LAZ, IMG o TIFF. Puede descargar directamente datos LIDAR de varios sitios web, incluidos el 3DEP LidarExplorer , el sitio web de descarga directa de USGS y el sitio web de descargas LIDAR de VGIN. Tenga en cuenta que necesitará un software SIG para convertir los datos en un mapa de sombreado o pendiente.

Haga clic aquí para obtener más información sobre cómo descargar y usar datos LIDAR.

Identificación de características geológicas mediante LiDAR

¿Cómo emplea GMR Lidar?

Nuestros geólogos utilizan regularmente datos LIDAR para mapear la distribución de las formaciones de lecho rocoso y los depósitos superficiales, localizar características geológicas naturales como fallas y sumideros, identificar áreas afectadas por la actividad humana, como la minería histórica, y evaluar el impacto de los deslizamientos de tierra y otros peligros geológicos. Un proyecto reciente en el Campo de Batalla Nacional de San Petersburgo utilizó datos LIDAR para identificar los movimientos de tierra y las estructuras de los fuertes de la Guerra Civil. A continuación se muestran algunos ejemplos de una variedad de características naturales y artificiales que nuestros geólogos han identificado utilizando lidar.

Imágenes LiDAR de características geológicas comunes en toda la Commonwealth

Identificación de deslizamientos de tierra con Lidar

Los deslizamientos de tierra se definen como movimientos gravitacionales de materiales de tierra (roca, suelo, etc.) por una pendiente. Se consideran un peligro geológico porque pueden causar daños considerables a la infraestructura (carreteras, edificios, servicios públicos, etc.) y representan un peligro para la seguridad pública. Hay muchos tipos diferentes de deslizamientos de tierra. Cada uno se clasifica por el tipo de material que se movió cuesta abajo (roca, tierra, etc.) y el mecanismo del movimiento (caída, deslizamiento, flujo). Todos estos tipos de deslizamientos de tierra, cuando están presentes y son de tamaño suficiente, son claramente visibles en los DEM LIDAR.

Flujos de escombros

Sombra de pendiente LIDAR de resolución de 1metros del área de Davis Creek en el condado de Nelson, Virginia

La imagen de arriba muestra un sombreado lidar de 1metros de resolución del área de Davis Creek en el condado de Nelson. Numerosos flujos de escombros se produjeron en el área delineada en púrpura durante el huracán Camille en 1969. Los flujos de escombros son un tipo de deslizamiento de tierra de movimiento rápido que puede tener cientos de pies a millas de largo, ancho estrecho y tiene un escarpe de cabeza pronunciado. Muchos miles de flujos de escombros ocurrieron en los condados de Nelson, Albemarle y Amherst en 1969 debido a las fuertes lluvias del huracán Camille. Los nuevos datos LIDAR están ayudando a nuestros geólogos a identificar muchos más flujos de escombros del huracán Camille de los que se conocían anteriormente. Esta información ayuda a los geólogos a identificar los umbrales de pendiente que son más propensos a generar deslizamientos de tierra y si la geología desempeña un papel en el lugar donde ocurren los deslizamientos de tierra.

Flujos de escombros cerca de Myndus en el condado de Nelson, Virginia

Esta imagen muestra una serie de flujos de escombros convergentes cerca de Myndus en el condado de Nelson, generados durante el huracán Camille. Las letras de las imágenes comparan las ubicaciones de los flujos de escombros en los datos LIDAR con las ubicaciones de una fotografía tomada por Tom Gathright en 1969.

Descargue una muestra de datos LIDAR para los flujos de escombros de Myndus aquí. Necesitará Google Earth cargado en su computadora para ver los datos.

Deslizamientos de escombros y rocas

Los deslizamientos de tierra pueden desplazarse cuesta abajo de diferentes maneras. A veces fluyen, como los ejemplos anteriores, y a veces se deslizan, ya sea como un bloque completo de material o desgregándose en pedazos más pequeños. Se ven muy diferentes en los datos LIDAR, en comparación con los flujos de escombros anteriores.

Big Walker Mountain cerca de Long Spur, en el condado de Bland, Virginia

Gran deslizamiento de rocas en Big Walker Mountain cerca de Long Spur, en el condado de Bland. Observe cómo este deslizamiento de tierra se ha desprendido de la ladera y ha viajado ladera abajo como un solo bloque de material.

Deslizamiento de escombros cerca de Schuyler en el condado de Nelson, Virginia

Este es un pequeño deslizamiento de escombros cerca de Schuyler en el condado de Nelson. Hay una ruptura prominente en la pendiente en la parte superior del tobogán y el material transportado se ha roto en pedazos. Este deslizamiento de tierra probablemente esté asociado con el huracán Camille en 1969.

 

Deslizamientos de tierra de movimiento lento

Los deslizamientos de tierra se pueden mover muy rápidamente (hasta 30 millas por hora) o pueden viajar lenta y gradualmente, solo unas pocas pulgadas en un año. Estos deslizamientos de tierra de movimiento más lento destrozan las laderas y pueden causar problemas de mantenimiento continuos para las carreteras y los propietarios.

Un deslizamiento de tierra de movimiento lento a lo largo de la 460 de Estados Unidos cerca de la ciudad de Narrows en el condado de Giles, Virginia

Este deslizamiento de escombros de movimiento lento (flecha roja) ha sido un problema a lo largo de la 460 cerca de la ciudad de Narrows en el condado de Giles desde principios de los años 1900. La excavación a lo largo de la base del deslizamiento ha hecho que se mueva continuamente cuesta abajo, causando problemas de mantenimiento para la carretera y el ferrocarril. Puedes leer más sobre este deslizamiento de tierra aquí.

Un campo de rocas rastreras en el condado de Tazewell, Virginia

Esta imagen muestra un campo de rocas, compuesto de roca de la línea de acantilados de arriba, que se arrastra lentamente por la ladera sur de la montaña Beartown, en el condado de Tazewell.

¿Quieres saber más sobre los deslizamientos de tierra? Más información »

Identificación de sumideros con LiDAR

Los sumideros son depresiones en la superficie de la tierra que se forman cuando el lecho rocoso se disuelve con el tiempo geológico, lo que hace que se desarrolle un vacío. Las áreas subyacentes por roca soluble, como la piedra caliza, pueden desarrollar múltiples sumideros: los sumideros son una parte de un paisaje que los geólogos llaman "terreno kárstico". La mayoría de los sumideros, cuando están presentes, son claramente visibles en los datos derivados de LiDAR.

La imagen a continuación muestra numerosos sumideros en una zona estrecha a lo largo de una cresta baja dentro del valle de Catawba en el condado de Roanoke. Los sumideros se están desarrollando en capas de piedra caliza a lo largo del contacto entre la Formación Beekmantown y la Formación Conococheague. Si bien una gran cantidad de roca carbonatada está presente en el área mostrada, el desarrollo de sumideros es obviamente mucho más activo dentro de este conjunto específico de capas.

Los sumideros en el centro de esta imagen están a lo largo de la
Contacto de la Formación Beekmantown-Conococheague en el Condado de Roanoke

Cuando las rocas carbonatadas están expuestas en un área grande, el desarrollo de sumideros puede ser generalizado. La imagen a continuación mira a través de la autopista U.S. Highway 460 en el condado de Giles para mostrar la apariencia "llena de cráteres" de la superficie de la tierra sobre lechos de piedra caliza del Ordovícico Medio solubles. El desarrollo de sumideros de esta densidad puede presentar desafíos para la construcción de edificios y los proyectos de ingeniería.

Socavones en Knox Group cerca de la autopista 460 el condado de Giles

Los sumideros vienen en todas las formas y tamaños, dependiendo del tamaño del colapso subterráneo. El gran sumidero cerca de la parte superior de la imagen de abajo se ha formado en un área subyacente por piedra caliza del Ordovícico Medio en el condado de Bland, y puede representar los efectos combinados de varios eventos de colapso más pequeños. Mide aproximadamente 500 pies de ancho. Fíjate en la carretera que se curva alrededor de su borde inferior.

Enorme socavón en el condado de Bland

¿Quieres saber más sobre los sumideros y el terreno kárstico? Más información »

Identificación de accidentes geográficos artificiales con Lidar

Cualquier perturbación significativa en la superficie del suelo se puede ver con datos LIDARDATA de alta resolución. Un reciente proyecto de mapeo geológico para el Campo de Batalla Nacional de San Petersburgo, completado por Geology and Mineral Resources, utilizó datos lidar de 1metros para identificar movimientos de tierra, trincheras y estructuras de fuertes de la Guerra Civil que pueden ser difíciles de ver con fotografía aérea, ¡o incluso caminando por el paisaje a pie!

Fuerte de la Guerra Civil

Las líneas uniformes de la imagen de abajo representan el arado de una granja de árboles en el condado de Chesterfield. La agricultura y la excavación de la tierra a menudo dejan rastros que son claramente visibles en el lidar de tierra desnuda

Granja de árboles en el condado de Chesterfield, Virginia

Esta hermosa forma de flor son en realidad cinco campos de béisbol que rodean un complejo deportivo en Newport News. Si miras con atención, ¡incluso puedes distinguir los montículos del lanzador!

Complejo Atlético Newport News, Virginia

Lidar puede ayudarnos a identificar sitios mineros abandonados, como se ve en la imagen a continuación de la mina de oro Bertha and Edith placer en el condado de Fluvanna. Obtenga más información sobre las minas abandonadas en Virginia.

Mina de oro Bertha y Edith placer, condado de Fluvanna, Virginia

Identificación de accidentes geográficos geológicos con LiDAR

Un accidente geográfico se define como una característica natural de la superficie de la tierra. El paisaje de la Tierra, o terreno, está compuesto por accidentes geográficos, y su disposición en el paisaje se conoce mejor como topografía. Estos son algunos ejemplos de accidentes geográficos que los geocientíficos pueden ver en datos derivados de lldar de 1metros.

Cortes de meandro

Los ríos están en constante evolución y moviendo su posición en la superficie de la tierra con el fin de maximizar la eficiencia del transporte de agua. A medida que se abandona un meandro (o gancho) en un río, el canal se llena de sedimentos, dejando un registro de su ubicación pasada. Estos depósitos son claramente visibles con datos derivados de lidar de 1metros.

Corte de meandro

Arroyos trenzados

La imagen a continuación muestra un arroyo "trenzado" en el condado de Tazewell. Este arroyo ha cambiado rápidamente su cauce en la historia geológica reciente porque los arroyos pequeños pero muy empinados que drenan las montañas circundantes le suministran más sedimentos de los que puede transportar. Cuando el canal del arroyo que fluye activamente se obstruye con rocas y grava, el arroyo cambiará ligeramente su cauce hacia un camino más eficiente. Este proceso produce los complejos canales superpuestos que se ven aquí.

Antiguo valle del arroyo trenzado Condado de Tazewell, Virginia

Planchas

Las montañas de las provincias Valley and Ridge y Blue Ridge occidental se han desarrollado sobre arenisca dura o cuarcita que es más resistente a la erosión que las capas de roca adyacentes como el esquisto, la filita o la piedra caliza/dolomita. La naturaleza estratificada de las secuencias de arenisca y cuarcita que soportan las crestas es claramente visible en los mapas de sombreado LIDAR. Esta imagen muestra "planchas" en la cara sureste de la montaña Peters en el condado de Giles. Cuando los arroyos paralelos atraviesan las capas de arenisca inclinadas, los valles vecinos en forma de V dividen la pendiente de arenisca en las facetas triangulares que se ven aquí.

Planchas en Peters Mountain, condado de Giles, Virginia

Terrazas Marinas

Estas características en la provincia geológica de la Llanura Costera son superficies horizontales relativamente planas subyacidas por sedimentos que registran una historia de aumento del nivel del mar en el pasado. Las terrazas marinas a menudo contienen importantes recursos naturales como arena y grava. Las terrazas como las expuestas a lo largo del río Pamunkey en la imagen de abajo son claramente visibles con mapas de sombreado de alta resolución 1metros derivados de lidar.

Varios niveles de terrazas marinas a lo largo del río Pamunkey cerca de Tunstall, Virginia

Bahías de Carolina

Las depresiones ovaladas en la imagen de abajo no son sumideros, sino depresiones conocidas como Bahías de Carolina. Estas características se encuentran en toda la llanura costera atlántica y suelen estar orientadas en dirección noroeste-sureste. Existen varias teorías sobre la formación de las bahías; Pueden ser el resultado del cráter de impacto de un meteorito, el derretimiento del hielo después de la última glaciación o la acción de las corrientes marinas. ¿Cuántas Bahías de Carolina puedes identificar en la imagen de abajo?

Bahías de Carolina en la llanura costera de Virginia

Antiguas dunas de arena

Las crestas alargadas que se ven en esta imagen representan antiguas dunas de arena a lo largo de la península de Delmarva. Estas dunas de arena relictas muestran cómo se ha movido la costa en respuesta al cambio del nivel del mar a lo largo del tiempo geológico.

Antiguas dunas de arena