LiDARは水中でも使えるのか？

レーザースキャンは水中でどのように機能するのか？ レーザーはどうやって水を透過するのか？

このテクニックを使う際の主な利点と課題は？ レーザーパルスが水に当たるとどうなるのか？ これについては、水深測定LiDARに関する以下の記事で説明しています。

水中深度の測定

人々は何千年もの間、川や海、海の底の水深を研究し、ボートを安全に航行させてきた。 今日、このような深度測定は、音響（ソナー）またはレーザーパルス（LiDAR）を含む高度な技術を用いて行われている。 海底地形の研究は水深測量と呼ばれ、海底深度の研究は海底マッピングやイメージングなどの用語で知られている。

この記事では、水深測定LiDARを取り上げます。水深測定LiDARは、水中地形を正確に測定するために水中透過型LiDARを使用します。 LiDARベースの水深測定は、比較的浅い沿岸や内陸の水域の水深を測定するために、飛行機、ヘリコプター、または無人航空機（UAV）に搭載された空中水深測定LiDARシステムを使用して行われます。 この技術は1970年代からあり、もともとは冷戦時代に潜水艦探知に使われていた。 それ以来、技術は進歩し、さまざまな新しい用途が生まれた。

水深測定LiDARはどのように機能するのか？

水深測定LiDARはグリーンレーザーパルスを使用する。 これにより、水面から海底までの距離を測定することができる。 空飛ぶプラットフォームからレーザースキャナーが緑色の放射線を照射し、それが水中を通過して海底で反射される。 レーザー・スキャナーは、パルスの反射光を収集し、発光から受信までの経過時間を計算して、水面と海底の両方までの距離を求める。

これが、水深測定LiDARが水深情報を収集し、水面がどこにあるかを決定する方法です。 レーザー・パルスが水に当たった後に何が起こるかをよりよく理解するために、レーザー・スキャナーから発せられるレーザー・パルスの経路を詳しく見てみよう。

レーザーパルスの経路：発射、命中、帰還

LiDARからは、波長532nm（緑色光）の強く短いレーザーパルスが高周波数（毎秒5,000～500,000ショット）で発射される。 光が水に入ると屈折し、角度が変わる。 さらに、光は水底に当たる前に水によって散乱・吸収される。

水が十分に透明で、レーザーが十分に強く、水底が深すぎなければ、光の一部が水底に当たって反射する。 ボトムの種類は反射率に大きな影響を与える。 例えば、白い砂は、光を最も吸収する泥の暗い層よりも光を反射する。

パルスを発するのと同じ水深計LiDARセンサーが反射光フォトンを検出する。 LiDARセンサーのデジタイザーは、検出された光子をデジタル信号に変換し、各パルスの詳細な波形を生成する。 レーザーパルスが水面と水底に当たった瞬間は波形から推測でき、水底の深さは水面と海底に当たった時間差から導き出される。 この情報はさまざまな用途に役立つ。