Teño datos de LiDAR. Agora que?

Nun interesante artigo publicado recentemente por David McKittrick, onde fala sobre as implicacións do coñecemento adecuado das técnicas asociadas co traballo con GIS tratar e referíndose á Global Mapper como ferramenta de apoio no procesamento dos datos obtidos.

Despois de ler o artigo, descarguei Global Mapper para xogar durante un tempo e debo recoñecer que mantén esa practicidade desa ferramenta que coñeciamos e coa que era moi práctico facer modelos dixitais de terreo a partir de ficheiros de texto xyz. Hoxe en día, cando o acceso aos datos de LiDAR é cada vez máis accesible, non está mal botar unha ollada aos aspectos que se deben ter en conta ao traballar con el e mencionar o que fai ben Global Mapper. Iso insisto, deixoume sorprendido polo que fun probando; Cunha cara renovada, o programa mantén esa sinxeleza de abrir datos e amosalos en suxestións preconfiguradas.

O outro día, na mesa das Geofumadas, puiden ver aos ollos de Don H -un dos meus mentores– un brillo desconcertante nos seus ollos ante a oferta feita por un postor de dron; era unha aplicación para actualizar datos catastrais; Con moita tristeza tiven que descargalo da nube e lembrarvos que na maioría dos países en vías de desenvolvemento non existen condicións mínimas para a sustentabilidade destas tecnoloxías; aínda que ao final chegamos a un consenso do que é posible dun xeito funcional. A irrupción desta técnica hai uns anos causou gran emoción en determinadas entidades gobernamentais dos Estados Unidos, agora estase trasladando a outros países de contexto hispano, no que pode entrar no afán de "montarse na onda" da aplicación do novas tecnoloxías, capturando datos pero sen saber realmente que facer con eles.

Se temos en conta o custo que demanda o uso de LiDAR nun proxecto, veremos que é fundamental, tendo en conta o que implica embarcarse na recollida masiva de datos (falando específicamente de "Colección de nubes de puntos"); incluso recoñecendo que o seu uso nos proporciona un resultado efectivo e un gran aforro de tempo. Os datos LiDAR empregados correctamente permítennos percibir o mundo dun xeito moi diferente ao que conseguimos a través das prácticas tradicionais de cartografía. Agora podes obter unha visión real facendo uso de formatos 3D e tamén podes interactuar cos datos cos que se desenvolven novas técnicas de análise.

Que é o LiDAR?

David responde moi ben: "Os datos de LiDAR non son un produto senón unha materia prima"Coa que establece o primeiro concepto clave, na nosa opinión, para comprender a materia. En efecto, a obtención de datos é a entrada que nos permitirá, despois do procesamento adecuado, obter varios modelos tridimensionais.

Pero, para ser máis claros, necesitamos volver atrás e recordar a estrutura básica e as características dos datos LiDAR. LiDAR (acrónimo de Light and Range Detection) é un formato vectorial de puntos 3D. Cada ficheiro ou conxunto de datos LiDAR xeralmente contén millóns, ou incluso miles de millóns de puntos estreitamente espaciados e distribuídos aleatoriamente. A proximidade do espazamento entre eles depende de como se adquiriron os datos.

Os datos de LiDAR dispoñibles para o público foron compilados, principalmente a través dunha plataforma aerotransportada mediante tecnoloxía de transmisión e recepción por láser, en aplicación conxunta co uso de sistemas de posicionamento e navegación precisos. Engádese a cada punto un valor x, y, z derivado da diferencia de tempo calculada entre a transmisión e a recepción dun pulso láser reflectido.

Un avión voando lentamente creará unha nube de puntos máis espazos que un voo máis rápido a altitudes máis altas. Dependendo des sensor que utiliza o avión ou zangão, e como traballar con datos, pode ser incluído como atributos adicionais, un valor de cor, intensidade de reflexión eo número de retorno por pulso, para visualización e análise.

Que se pode facer cos datos de LiDAR

Ser claro que os datos tratar sofre unha transformación que xeralmente convértese nun modelo 3D, a continuación, falar a xeración dun modelo de elevación dixital (DEM) ou, definindo / extracción automática de vector de obxectos 3D derivados patróns xeométricos nunha matriz puntos. Tamén é posible, por alterar a representación da nube de puntos, para obter información útil, representando varios tipos de superficie, a elevación dun punto en relación ao solo, ou unha variación da densidade de puntos, entre outras funcións.

Edición e filtrado de datos de LiDAR

É moi común que os ficheiros de datos obtidos inclúen moito máis puntos do necesario. Polo tanto, antes de usar un proceso de filtrado para a nube de puntos, é preferible examinar os metadatos da capa. O resumo estatístico obtido proporcionará información necesaria sobre as características da nube que suxerirán unha toma de decisións adecuada para o proceso de filtrado.

Mellora da calidade dos datos de LiDAR

Despois de eliminar os puntos non esixidos, o seguinte paso é detectar e reclasificar os puntos de terra que non se clasificaron inicialmente. É dicir, debemos refinar os datos. Isto é moi importante para xerar unha boa resolución DEM.
Aquí consideramos si somos capaces de realizar un proceso de filtrado axeitado e unha posterior reclasificación dos mesmos. Ambos procedementos, aparentemente mecánicos, teñen unha importancia crucial nos resultados que se deben obter.

Neste Global Mapper faino moi ben. Polo menos, na etapa de edición e filtrado. E, non obstante, hai que ter en conta que, eliminando os puntos que causan ruído, hai datos clasificados como superficies que non son necesariamente útiles. Por medio de Global Mapper, non só é posible realizar unha eliminación adecuada de puntos que están fóra do ámbito xeográfico da área do proxecto, senón tamén aqueles que non son necesarios debido ás súas características, porque a aplicación ten numerosas opcións de filtrado.
Agora falemos sobre o refinamento dos datos. Mapper Global inclúe varios procedementos integrados cos que os datos son clasificados automaticamente e os puntos de terra non inicialmente considerados son reclasificados e non se perden datos potencialmente útiles. Deste xeito aumenta a porcentaxe relativa dos puntos que se pode empregar na creación dun DEM con maior resolución.

O exemplo traballei cos datos antes e despois do furacán; definitivamente sen ter un wizzard, o software ten as características case suxeridas nun fluxo de traballo de obter, modelar, filtrar, xerar novo modelo.

A través doutros procesos de clasificación automática, os edificios de utilidade, as árbores e os cables poden ser detectados e reclasificados, o primeiro paso no proceso de extracción de funcións.

A creación do Modelo de Elevación Dixital

Para realizar os procedementos de análise 3D, en case todos os casos, a nube de puntos de LiDAR deberá ser datos efectivos. Utilizamos o proceso chamado "redes" polo cal o valor asociado a cada punto dunha matriz (normalmente un valor de elevación) úsase como base para xerar un sólido modelo 3D. Este modelo pode representar só terreo (un modelo de terreo dixital) ou unha superficie sobre o chan, como un dossel do bosque (un modelo de superficie dixital). A distinción entre os dous deriva do filtrado e selección dos puntos que se utilizan para xerar a superficie.

Se temos en conta que a maioría dos usuarios de LiDAR, o principal obxectivo é a xeración dun DTM (Digital Terrain Model), Global Mapper ofrece unha colección suficiente de ferramentas de análise de terreo, incluíndo cálculo de volume; optimización de corte e enchido; xeración de liñas de contorno; delimitación de cuencas hidrográficas; e análise de liña de visión.

Extracción de atributos

Ser capaz de xerar maior dispoñibilidade de datos a partir dunha nube de puntos máis densa define un novo camiño cara ao novo xeito de procesar datos LiDAR. A análise dos patróns na estrutura xeométrica de puntos adxacentes pode levar á delimitación de modelos construídos, representados como polígonos tridimensionais; liñas eléctricas ou cables que pasan sobre o chan, representadas como liñas tridimensionais; así como puntos de árbores, derivados da estrutura colectiva de puntos clasificados como vexetación elevada. As ferramentas de extracción de vector Global Mapper tamén inclúen unha opción de extracción personalizada coa que se poden xerar liñas e polígonos 3D seguindo unha serie de visualizacións de perfil que son perpendiculares a unha ruta predefinida. Esta ferramenta pode usarse para crear un modelo tridimensional preciso de calquera estrutura alargada, como o bordo dunha calzada nunha rúa.

A conclusión de David é obvia. Ter datos non o é todo cando se traballa con LiDAR; Ter unha ferramenta coa que procesalos dunha forma práctica é o que mellora o uso desta tecnoloxía.

É curioso que a última vez que vin esta aplicación estivo en 2011, coa versión 11. Xa estaba a traballar con LiDAR pero era algo deprimente no consumo de recursos, deixei de velo desde o versión 13 onde esa capacidade mellorou un pouco. Trátase de descargalo e probalo, xa que esta versión 18 paréceme unha das mellores alternativas de software de baixo custo que fai case todo o que se podería requirir para operar os datos LiDAR.

ri un Mapador global