En las misiones de reconocimiento con drones, la elección entre fotogrametría y LIDAR depende en gran medida de la aplicación exacta. También hay que tener en cuenta factores operativos, como el costo y la complejidad. Saber qué productos realmente necesitas te ayudará a tomar la decisión correcta.
¿Qué es el LIDAR y cómo se comparan sus resultados con los obtenidos con cámaras RGB de alta resolución y fotogrametría? En este artículo analizaremos las diferencias entre la fotogrametría y el LIDAR, aunque sus resultados tridimensionales (3D) parezcan similares.
A continuación, profundizaremos en aplicaciones específicas y en cómo la fotogrametría puede proporcionar resultados excepcionales para la mayoría de las misiones a una fracción del costo y la complejidad del LIDAR.
- ¿Cómo funciona la fotogrametría?
- ¿En qué se diferencía el LIDAR de la fotogrametría?
- ¿Y la precisión?
- Otras especificaciones clave.
- Fotogrametría y LIDAR en aplicaciones específicas.
- Consideraciones operativas
- Reflexiones finales.
¿Cómo funciona la fotogrametría?
En fotogrametría, un dron captura un gran número de fotos de alta resolución sobre una zona. Estas imágenes se superponen, de modo que el mismo punto del terreno es visible en varias fotos y desde distintos puntos de vista. Del mismo modo que el cerebro humano utiliza la información de ambos ojos para percibir la profundidad, la fotogrametría utiliza estos múltiples puntos de vista en las imágenes para generar un mapa tridimensional.
El resultado: una reconstrucción 3D de alta resolución que no solo contiene información sobre la elevación / altura, sino también sobre la textura, la forma y el color de cada punto del mapa, lo que facilita la interpretación de la nube de puntos 3D resultante.
Los sistemas de drones que utilizan fotogrametría son rentables y ofrecen una flexibilidad extraordinaria en cuanto a dónde, cuándo y cómo capturar datos 2D y 3D.
La fotogrametría combina imágenes que contienen el mismo punto en el suelo desde múltiples puntos de vista para producir mapas detallados en 2D y 3D.
¿En qué se diferencia el LIDAR de la fotogrametría?
Mientras que la fotogrametría une fotos de alta resolución, el LIDAR (siglas en inglés de «light detection and ranging») envía pulsos de luz láser y mide el tiempo exacto que estos pulsos tardan en regresar al rebotar en el suelo. También mide la intensidad de ese reflejo. El LIDAR es una tecnología que existe desde hace muchas décadas, pero que solo recientemente ha estado disponible en un tamaño y potencia factibles para su transporte en grandes drones.
El sensor es solo una parte del sistema LIDAR. Para capturar datos utilizables, es fundamental contar con un sistema de posicionamiento por satélite (GNSS) de alta precisión, así como con sensores de gran exactitud para determinar la orientación del sensor LIDAR en el espacio —una unidad de medición inercial (UMI). Todos estos subsistemas de alta gama deben funcionar en perfecta orquestación para permitir el procesamiento de los datos brutos en información utilizable, un proceso denominado georreferenciación directa.
¿Y la precisión?
Como hemos visto, la fotogrametría y el LIDAR aéreo difieren en la forma de registrar los puntos sobre el terreno. Esto afecta directamente a la precisión final de la nube de puntos y veremos que, especialmente para la precisión horizontal de las zonas libres de cubierta forestal densa, la fotogrametría supera claramente al LIDAR aéreo.
Fotogrametría
En el caso de la fotogrametría, una cámara de calidad, de alta resolución y con sensor de fotograma completo, como la Sony RX1R II de WingtraOne, puede producir resultados con una precisión horizontal (x-y) del orden de 1 cm ( 0,4 pulg.) y una precisión de elevación (z) en el rango de 2 a 3 cm (0,8 a 1,2 pulgadas) sobre superficies duras, lo que permite un análisis volumétrico preciso.
Hay que tener en cuenta, sin embargo, que para lograr ese rendimiento la carga útil utilizada para la fotogrametría debe ser profesional, con el sensor de imagen y el objetivo adecuados para captar más detalles. No se trata solo del número de píxeles. De hecho, dos cámaras con el mismo número de megapíxeles y sensores de distinto tamaño proporcionan una calidad y precisión de imagen diferentes.
En resumen: si tus aplicaciones dependen de una gran precisión absoluta, te conviene optar por la fotogrametría.
Otras especificaciones clave
Fotorrealismo
La fotogrametría ofrece resultados cartográficos fotorrealistas en forma de ortomosaicos, nubes de puntos y mallas texturizadas. Un gemelo digital real y realista. Esto puede ser extremadamente útil para identificar y medir características, especialmente cuando la precisión es tan buena. El LIDAR ofrece una nube de puntos láser dispersa que da una idea general de las formas y contornos, pero no ofrece detalles contextuales. También se pueden colorear los datos LIDAR con datos RGB, pero se trata de un proceso más complicado, y seguirán faltando los detalles que se obtienen con la fotogrametría.
Fotogrametría y LIDAR en aplicaciones específicas
Para la mayoría de las misiones, los resultados 3D que se pueden obtener con la fotogrametría son similares a los obtenidos con el LIDAR, pero con mayor precisión y versatilidad, por ejemplo, resultados fotorrealistas, gracias a los datos visuales de alta resolución. Sin embargo, hay algunas aplicaciones, como las líneas eléctricas o las grandes extensiones de bosque denso, en las que está justificado el mayor costo del LIDAR para misiones aéreas.
Prospecciones mineras, volumétricas y de recursos naturales a cielo abierto se manejan mejor con cargas útiles RGB de gama alta como la RX1R II. Incluso levantamientos topográficos masivos son ideales con el dron y la cámara RGB adecuados. Empresas mineras consolidadas como Jellinbah y Westmoreland han ofrecido ejemplos de cómo han incorporado la fotogrametría a sus flujos de trabajo debido a la precisión, resolución y resultados fotorrealistas que permiten una gestión eficaz de la mina. Además, la fotogrametría es rentable y ahorra tiempo no sólo para capturar y procesar los datos relacionados con los volúmenes de corte y relleno, las evaluaciones de las reservas y los informes de estado, sino también para compartir esta información y conciliarla con los contratistas y las partes interesadas.
La fotogrametría de alta resolución ofrece datos que permiten obtener resultados con todos los detalles esenciales de forma precisa y autónoma, al tiempo que se ahorra tiempo. Además, el fotorrealismo añade un elemento de fácil identificación y versatilidad que puede responder a toda una serie de preguntas. En definitiva, cada vez son más las empresas que apuestan por esta metodología.
La cartografía de ciudades con estructuras verticales que requieren puntos de observación en 3D se ha demostrado ampliamente con la fotogrametría basada en imágenes captadas con una carga útil con capacidades oblicuas. Para paisajes urbanos con muchos rascacielos e intensos niveles de detalle vertical, los multicópteros funcionan bien, aunque su capacidad para cubrir amplias zonas por vuelo se ve comprometida. Los drones VTOL que transportan cargas oblicuas pueden capturar amplias zonas y lograr una precisión vertical impresionante. De hecho, cada vez se conocen más casos de cartografía urbana con drones VTOL.
Consideraciones operativas
La diferencia entre la fotogrametría y el LIDAR aumenta cuando se tienen en cuenta factores operativos y logísticos. Para generar resultados de calidad, un sistema LIDAR requiere que todos sus componentes funcionen perfectamente sincronizados. Pequeños huecos o errores en las mediciones de los sensores pueden provocar errores importantes en los resultados. O peor aún, resultados que «parecen» correctos pero no lo son.
En cambio, los flujos de trabajo basados en la fotogrametría son más indulgentes. La redundancia creada por las imágenes múltiples y superpuestas del mismo punto sobre el terreno permite corregir errores durante el procesamiento y se traduce en resultados de gran precisión, incluso en condiciones u operaciones no ideales. La curva de aprendizaje más corta de la fotogrametría basada en drones (incluso para operadores sin experiencia previa), conduce a una mayor flexibilidad y rentabilidad.
Reflexiones finales
Hemos explorado las diferencias entre el funcionamiento de la fotogrametría y el LIDAR y las similitudes en sus resultados, y hemos aprendido en qué situaciones puede aplicarse mejor cada tecnología. Y mientras que algunas aplicaciones específicas podrían justificar el costo y la complejidad del LIDAR, la fotogrametría puede hacer frente a la mayoría de los retos cotidianos que se presentan en toda una serie de proyectos e industrias, proporcionando una precisión excepcional y mapas asombrosamente detallados, disponibles bajo demanda y con conocimientos generales mínimos.
Por tanto, si no necesitas lo que el LIDAR proporciona de forma exclusiva —específicamente para bosques de mediana o gran extensión con copas espesas pero penetrables—, puedes hacer más utilizando la fotogrametría unida a un dron profesional por mucho menos dinero y complejidad. Más información sobre el uso de modelos 3D y fotogrametría en topografía y minería y cómo el Sistema WingtraOne permite realizar misiones cartográficas eficaces, precisas y rentables.
Fuente: wingtra.com
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