Introducción
Como ya habréis visto en la 1ª parte de este trabajo, en la cantera en desuso cerca de la localidad de Agost realizamos un vuelo fotogramétrico que cubriendo una superficie de casi 0.5 km2.
Se han obtenido una ortofo con un GSD de 3.16 cm/pixel, una nube de puntos 3D con algo más de 12,8 millones de puntos y su correspondiente modelo 3D, los cuales ya se han mostrado en la citada 1ª parte.
En esta 2ª parte del trabajo vamos a mostrar otros productos derivados de la restitución que se pueden obtener bien directamente con las aplicaciones fotogramétricas, bien con aplicaciones específicas más adaptadas al diseño técnico de ingeniería, arquitectura, construcción u otros campos de ciencias aplicadas como geología, arqueología o agricultura.
Los aspectos que mostraremos hoy son:
– Modelos digitales de superficie y terreno
– Curvas de nivel
– Perfiles longitudinales
– Cálculo de distancias y alturas
– Cálculo de superficies y volúmenes
– Conclusiones
Modelos digitales de superficie y terreno
Con la aplicación de restitución fotogramétrica podemos obtener, además de las ya mencionadas ortofotografías, nube de puntos 3 y modelo 3d, los modelos digitales (2.5D) de superficie (DSM) y terreno (DTM) con la misma GSD que la ortofoto en el caso del DSM y 5 veces la GSD en el caso del DTM.
Para la obtención del DTM la aplicación de restitución realiza una clasificación automática de los puntos de la nube de puntos 3D en al menos 5 grupos diferenciados (terreno, viales, vegetación, edificios, otros elementos) a partir de la cual determina el modelo digital del terreno por eliminación de aquellos puntos que no pertenecen a las clases terreno o viales. las zonas de puntos ocupadas por el resto de puntos son calculadas mediante algoritmos y cuyo resultado será más o menos aceptable dependiendo de la causuística con la que nos encontremos.
La clasificación automática realizada por estas aplicaciones con los algoritmos que llevan implementados no suele ser lo fina que es exigible para trabajos de precisión por lo que, al igual que los trabajos LIDAR puros, resulta necesaria una reclasificación semiautomática y/o manual apoyándose en la ortofoto y en los datos recabados en campo.
Resulta más ventajoso para llevar a cabo esta reclasificación y, por tanto, para obtener el DTM a partir de ella, utilizar otras aplicaciones más versátiles y potentes tales como Global Mapper, QGIS o ArcMap.
En las imágenes siguientes se muestran detalles del DTM obtenido con la aplicación de fotogrametría y, para comparar, con Global Mapper a partir de la nube de puntos filtrando los correspondientes a la vegetación. Se puede observar una mayor fidelidad en la representación del terreno en el modelo DTM obtenido con esta última aplicación.
Curvas de nivel
Obtener curvas de nivel del terreno a partir de una restitución fotogramétrica ha sido siempre uno de los objetivos principales de este tipo de trabajos. Con la obtención de nubes de puntos 3D masivas la calidad y precisión de las curvas de nivel ha aumentado considerablemente.
Las aplicaciones de restitución incorporan algoritmos para la obtención directa de estas curvas como una característica más de la aplicación principal pero, como en el caso de los DSM y DTM, existen otras aplicaciones más enfocadas al diseño ingenieril que incorporan rutinas de cálculo con un mayor número de parámetros para obtener unas curvas de nivel del terrreno más representativas del mismo.
En las imágenes siguientes mostramos un detalle de las curvas obtenidas con QGIS a partir del modelo DTM generado con Global Mapper.
Perfiles longitudinales
Tanto las aplicaciones de restitución como otras aplicaciones ya citadas más arriba, incorporan utilidades para la obtención de perfiles longitudinales, pero en este punto es mejor recurrir a aplicaciones del tipo de Civil 3D, Clip o similares para conseguir los resultados y flexibilidad que necesitamos en nuestros proyectos.
La exportación de las curvas de nivel a un formato compatible con este tipo de aplicaciones técnicas es la forma más apropiada para exprimir al máximo los perfiles longitudinales y en su caso las transversales, ambos piezas claves de los proyectos de infraestructuras y de urbanización, resultando viable desde las aplicaciones ya mencionadas anteriormente.
Veamos a continuación algunos ejemplos de perfiles longitudinales obtenidos con diversos programas:
Cálculo de distancias y alturas
La nube de puntos y el modelo 3D obtenidos en la restitución nos permiten obtener directamente datos de interés práctico tales como coordenadas georreferenciadas, altimetría, distancias reales, superficies y volúmenes, aunque las utilidades que incorporan para estos fines no son las más versátiles.
Si lo que interesa en un momento dado es obtener un dato rápido de desniveles entre puntos, distancias, ángulos, etc. podemos utilizar una herramienta de libre uso como Potree Viewer con la que podemos realizar estas operaciones con rapidez sobre la nube de puntos 3D.
Cálculo de áreas y volúmenes
Una de las aplicaciones más interesantes derivadas de la restitución fotogramétrica digital con drones es sin duda la posibilidad que ofrece para la realización de mediciones tanto en la etapa de proyectos de infraestructuras como durante la ejecución de los mismos, o en el seguimiento de la explotación de canteras o zonas de acopios de materiales.
Podemos utilizar para ello tanto los productos obtenidos directamente en la restitución como los derivados al tratar los datos con otras aplicaciones: nubes de puntos 3D georreferenciadas, modelos 3D, modelos DSM y DTM, curvas de nivel y cualquier otro producto que pueda ser obtenido con aplicaciones más específicas con destino a la agricultura, arqueología, medioambiente, etc.
Veamos algunos resultados relacionados con la medición de superficies y volúmenes obtenidos con las herramientas que proporcionan las aplicaciones:
Conclusiones
Como ya indicabamos en la 1ª parte del trabajo, los resultados del levantamiento fotogramétrico digital con dron que hemos presentado nos permiten descubrir su utilidad en las tareas de planificación, proyecto y seguimiento de la ejecución de obra. La reducción de costes en todas y cada una de las fases del diseño, ejecución y explotación de una infraestructura son evidentes, pues desde el momento de la realización de un vuelo (en este caso se ha cubierto casi medio km2) hasta la entrega de la nube de puntos 3D, el modelo texturizado y la ortofotografía georreferenciada pueden transcurrir entre 24 y 36 horas.
Y los datos que proporciona una restitución digital del terreno objeto de estudio aportan un nivel de precisión muy elevado, además de permitir analizar en gabinete partes del territorio con todo lujo de detalles al proporcionar una visualización en 3D del territorio objeto de análisis y/o proyecto, sin olvidar aplicaciones en campos como la agricultura, arqueología y medio ambiente, además de en ingeniería, urbanismo y arquitectura.
Como hemos visto en esta 2ª parte del trabjao, la utilización de la nube de puntos 3D, modelo 3D y ortofotografía, nos han permitido obtener y realizar tareas técnicas con gran rapidez y detalle. Nos estamos refiriendo a la obtención de modelos de superficie DSM y terreno DTM, curvas de nivel, medida directa sobre el modelo 3D de distancias, alturas, superficies sobre cualquier plano y, por supuesto, volúmenes de excavaciones, rellenos, desmontes y terraplenes.
