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Escaneado 3D con drones (II)

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Una vez tomada toda la información, tal y como vimos en la primera parte de esta entrada, Escaneado 3D con drones (I) – Toma de datos, procesaremos esos datos

Procesado de la información

En cuanto al procesamiento de datos, existen varios softwares, algunos de ellos basados en la nube, otros en formato híbrido…etc. Me limitaré a nombrar solo algunos de ellos ya que, el escoger uno u otro dependerá de varios factores y no es el motivo de este apartado. Al final todos guardan cierta similitud en cuanto a los resultados que queremos obtener y como procesar los datos. Su mayor diferencia es cómo se gestionan los pagos. Los hay con licencia única, los hay mediante suscripción mensual/anual y los hay por proyecto y créditos. Dependiendo de la cantidad de proyectos en los que participemos con estas necesidades nos interesará un software u otro.

Entre ellos cabe destacar: Recap de Autodesk, el software propio basado en la nube de DroneDeploy o el que utilizaremos en este caso con su versión de escritorio, Agisoft Methasape.

Dicho esto, empezaremos con nuestro caso de estudio, en él se mostrarán imágenes alternas de dos ejemplos realizados. Uno de ellos de la fase de cimentación de una vivienda unifamiliar y otro de una construcción en ruinas.

Carga de imágenes

Para ello, en primer lugar, añadiremos las fotos del dron a nuestro software. Una vez cargadas, el software nos permite realizar una revisión de la calidad de estas mediante una serie de algoritmos internos, determinando unos valores entre 0 y 1. Todas las que tengan zonas borrosas, excesivamente sobreexpuestas o hayan salido movidas tendrán unos valores inferiores a 0.7, siendo 0.8 el valor mínimo que deberíamos exigir si queremos que nuestro modelo generado no tenga imprecisiones.

Se observan zonas borrosas en la foto(1) con calidad<0.8 por lo que se eliminará(2).

Orientar fotos

Flujo de trabajo>Orientar fotos.

Esto lo que hará es generar una nube de puntos dispersa. Básicamente, consiste en encontrar puntos homólogos entre foto y foto para poder hacer un emparejamiento (ahí es donde será importante el solapamiento que hayamos configurado en nuestra misión). Una vez generada la nube de puntos dispersa, podremos revisar esos puntos homólogos.

En la imagen inferior se puede ver como en comparación con la misma foto (DJI_0151) se han encontrado 3524 emparejamientos de los cuales 2802 han sido válidos y 452 no válidos. Mientras que, para la misma foto, se encontraron tan solo 110 puntos de los cuales 67 fueron válidos y 43 no válidos. Estos datos donde los puntos válidos son muy bajos con respecto a los no válidos nos ayudarán a valorar si tenemos que realizar más tomas en campo con el dron o si, por el contrario, podemos continuar con el procesado.

Comparación de emparejamientos de una foto con el resto de fotos tomadas

Una vez hecho esto y antes de procesar nuestra nube de puntos densa, el programa nos permite redimensionar volumétricamente nuestro trabajo, si fuese el caso en el que no nos interesa sacar parte del terreno que tenemos y queremos ahorrar tiempo en el procesado.

Crear nube de puntos densa

Flujo de trabajo>Crear nube de puntos densa

A la hora de generar nuestra nube de puntos densa hay que destacar estas opciones que aparecen en el Filtrado de profundidad. Se refiere a como se filtrará toda información insignificante debido a su tamaño en el modelo. Por ejemplo, si se está realizado el procesado de una iglesia y esta tiene una pequeña cruz en su campanario, con un filtrado leve ésta permanecerá, mientras que con un filtrado agresivo no se mostrará.

Puntos de Control

Para estos ejemplos no se han realizado puntos de control, ya que no era necesario exigir a nuestros modelos de cierta precisión ni los íbamos a georreferenciar. No obstante, es uno de los pasos más críticos ya que de ello dependerá la exactitud del modelo exportado.

Para realizar este paso de georreferenciación y escalado del modelo, a la hora de volar el dron tendremos que ubicar sobre el terreno diferentes puntos que luego se puedan identificar fácilmente en el programa. Estos puntos se ubicarán mediante la ayuda de equipos topográficos que nos saquen las coordenadas para luego ir ajustando esos puntos en nuestras fotografías. Un número entre 5 y 7 puntos de control será suficiente para situaciones similares a esta.

Ejemplo de Puntos de control para colocar en el terreno
Ejemplo de Puntos de control para colocar en el terreno

La explicación de cómo juntar estos puntos de control a través de Metashape requeriría de otra entrada completa por lo que nos quedaremos con la explicación teórica de por qué necesitamos estos puntos.

Clasificar nube de puntos

Herramientas>Nube de puntos densa>Clasificar puntos del terreno.

Aquí lo que haremos será clasificar todos los elementos que sean terreno y diferenciar de todo aquello que no lo sea. Cuando hayamos marcado el terreno podemos filtrar todo lo que “no sea suelo” como edificación, maquinaria, árboles, etc. y darle su categoría.

Una vez realizada esta diferenciación podremos generar modelos digitales del terreno en vez de modelos digitales de elevación. Este último nos distorsionaría las medidas ya que obtendríamos unas curvas de nivel contando las copas de los árboles, por ejemplo.

Primer paso: Clasificar terreno
Terreno generado. El siguiente paso será marcar como terreno las partes que no haya definido
Ejemplo de cómo filtrar zonas de la nube de puntos y asignarles categoría

Crear modelo general de superficie

Flujo de trabajo>Crear modelo digital de elevaciones

Si hemos filtrado nuestra nube de puntos densa como se explicó en el paso anterior, tendremos nuestro terreno diferenciado de la edificación existente, vegetación, vehículos, etc… esto nos ayudará a generar un modelo general de elevaciones en el que podamos filtrar únicamente por lo que nos interese (en el caso de ejemplo se hizo solo con el terreno).

Generar modelo digital de elevaciones solo del terreno

Generar ortomosaico y exportar curvas de nivel

Flujo de trabajo>Generar ortomosaico

Este es el paso previo que tendremos que realizar si queremos exportar nuestras curvas de nivel del terreno a Autocad, por ejemplo.

En Herramientas>Generar curvas de nivel… añadiremos a nuestro modelo las curvas de nivel, pudiendo escoger altitud mínima y máxima que queramos generar y la equidistancia entre ellas.

En nuestro espacio de trabajo (lateral izquierdo), desplegable Formas>Contornos (son las curvas de nivel que hemos generado)>Exportar capas… escogemos formato de salida .dxf y nos generará el archivo en la ruta marcada.

Se podría recortar el modelo de forma puntual si no quisiéramos exportar todo el área de las curvas de nivel. En nuestro caso no nos hemos complicado y hemos generado la información en bruto, quedando de la siguiente manera, preparada para ser importada en otros softwares como Revit.

Por último, si queremos importar nuestra nube de puntos en Revit, tendremos que hacer un paso intermedio a través de Recap (existen otras opciones, pero esta es la más sencilla).

Tendremos que, sobre el panel de trabajo, botón derecho sobre nube de puntos densa>Exportar nube de puntos densa… nos saldrá una pestaña con diferentes opciones de exportación. Escogemos la que mejor nos convenga, abrimos Recap e importamos. Realizamos las correcciones necesarias como ajustar coordenadas y guardamos.

Una vez que tenemos nuestro archivo en formato .rcp solo nos quedará importar nuestra nube de puntos .rcp en Revit.

Y con esto daríamos por terminado todo este flujo de trabajo. Ni que decir tiene que esto solo ha sido un pequeño ejemplo y que el potencial de estos softwares nos permitirá hacer cosas más complejas como fusionar trabajos aéreos con trabajos en campo habiendo usado otro tipo de escáneres (Faro/Leica) o hacer mediciones sencillas sobre el modelo como puede ser ver el desnivel en un corte del terreno o el volumen de un polígono dibujado.

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