Pontificia universidad javeriana facultad de ingenieria carrera de ingenieria de sistemas



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Ilustración 10- Nube de Puntos Triangulada.

III – ANÁLISIS


En el presente capítulo se realiza una descripción del análisis a partir de la división por fases del método propuesto, donde cada una de una de estas fases reúne los conceptos concernientes a: captura de las imágenes por medio del uso de UAVs, obtención nube de puntos a partir de las imágenes capturadas y finalmente el procesamiento realizado a la nube de puntos para la obtención de un Modelo de Elevación Digital.

Dentro del análisis del método propuesto se presentaran:



  • Variables relacionadas, que intervienen en el desarrollo de la solución.



  • Método Generación Modelos de Elevación Digital a partir de fotografías capturadas por UAV.



  • Software de Apoyo, para el desarrollo de la Fase III del método propuesto.



  • Análisis de herramientas para la implementación del Software de apoyo al método.
  1. Variables


El conjunto de variables relacionadas con la obtención de un modelo de elevación digital a partir de fotografías aéreas obtenidas por UAV, se han agrupado en 3 fases para obtener una delimitación del proceso. Cada una de las variables mencionadas contara con su respectiva descripción y contextualización dentro del proceso para la obtención del DEM.

Las 3 fases principales que se han identificado son:

  1. Captura de fotografías aéreas haciendo uso del UAV.

  2. Generación nube de puntos a partir de las imágenes capturadas.

  3. Procesamiento nube de puntos y generación DEM.

A partir de la delimitación del proceso, el conjunto de variables asociadas resultantes se agrupan de manera que cumplan con las características correspondientes al desarrollo de la fase correspondiente.

1.1 Captura de fotografías aéreas haciendo uso del UAV

        1. 1.1.1 Altura


La altura de vuelo sobre el plano de referencia es un dato importante y necesario para resolver las ecuaciones fotogramétricas básicas [IOt011]. Para cálculos groseros y a modo de aproximación, la altura de vuelo puede obtenerse directamente de la lectura del altímetro del avión. Otro método de conocer la altura de vuelo es mediante las ecuaciones de la escala de la fotografía presentadas en la Ilustración 11.[IOt011]



Ilustración 11-Ecuaciones Escala de la Fotografía [IOt011]
Para ello es necesario conocer la longitud de una línea sobre la fotografía (l) y longitud real (L). De esta manera se consigue obtener alturas exactas en fotografías verticales. Es necesario conocer que cuanta mayor diferencia de altura exista entre los puntos extremos, mayor será el error con que se calculará la altura de vuelo H. [IOt011]
        1. 1.1.2 Cámara


Existen diferentes tipos de camaras, las cuales pueden ser integradas al UAV dependiendo de las caracteristicas correspondientes a las cargas soportadas por el vehículo. Sin embargo,todas las camaras proporcionan diferentes especificaciónes que intervienen en la calidad de las fotografías aereas, correspondiente a du resolución en Megapixeles asi como su FPS. Para el desarrollo de este metodo es importante conocer que para obtener el producto deseado se recomienda el uso de camaras digitales sin lente angular, debido a que esta característica especial de ciertas camaras fotográficas distorciona las medidas en las fotografías resultantes.
        1. 1.1.3 Solape


En el contexto de la fotogrametría aérea se debe tener en cuenta que el solape longitudinal mínimo necesario para que cualquier zona del terreno a restituir aparezca en dos fotogramas consecutivos sería del 50% de la superficie de cada fotograma, pero por seguridad, en la práctica es habitual emplear un recubrimiento a partir del 60%, así se tiene la garantía de que los pequeños errores de alineación de la cámara no van a provocar que algunas zonas del terreno sean cubiertas por una fotografía individual y no puedan, en consecuencia, ser restituidas. Habitualmente la zona a cubrir por el vuelo es de una extensión tal que no puede ser cubierta de una sola vez en el vuelo, por lo que se hace necesario realizar varias pasadas con trayectorias paralelas entre sí; lo cual hace necesario que se produzca un solape transversal, habitualmente superior al 20%.[IOt011]



Ilustración 12- Mission Planner
Imagen tomada de: http://flightriot.com/mapping-camera-automatically-triggered-by-autopilot/

La ilustración 12 presenta una imagen obtenida de la planeación de un vuelo para la captura de fotografía aérea donde el objetivo es obtener un correcto solape de las imágenes a obtener sobre el terreno elegido.


1.2 Generación nube de puntos a partir de las imágenes capturadas

        1. 1.2.1 Cantidad Fotografías


Corresponde a la cantidad de fotografías capturadas del terreno a modelar mediante el uso de vehículos aéreos no tripulados es posible obtener fotografías individuales para la posterior obtención de ortomosaicos, curvas de nivel, nubes de puntos entre otros productos.

Dependiendo de la dimensión del terreno a modelar es directamente proporcional la cantidad de fotografías que deben ser capturadas con un solape entre el 50% - 60%, que cubran en su totalidad el terreno para la obtención de nubes de puntos que lo representen de manera completa y correcta.





Ilustración 13- Fotogrametría aérea
Tomado de: http://www.cartesia.org/article.php?sid=222

La Ilustración 13 presenta el número de fotografías para abordar la totalidad del terreno, capturando 6 fotografías individuales con un solapé correcto para la creación de diferentes productos posteriores al procesamiento del mosaico generado.


    1. Procesamiento nube de puntos y generación DEM.

        1. 1.3.1 Cantidad de Puntos


Una nube de puntos se encuentra compuesta por un conjunto de puntos (nodos) en el espacio, donde cada nodo de la nube de puntos se caracteriza por su posición e intensidad. La densidad de los nodos determina la resolución local que permite para el modelado de diferentes partes de la imagen con diferente resolución. El volumen reconstruido, que en general podría ser de cualquier resolución, el tamaño, la forma y topología, depende de la composición y la distribución de los puntos de la nube.[Sit06]

La cantidad de puntos generados post- procesamiento de las imágenes obtenidas por el UAV, es una variable importante al momento de la visualización de la nube de puntos y el proceso previo a la obtención del Modelo de Elevación Digital, debido a que está ligado directamente con el tiempo que se utiliza dependiendo a lo que se desee realizar. Es por esto, que el procesamiento de grandes cantidades de puntos puede tomar un tiempo considerable y el gasto de recursos de la maquina donde se esté realizando el proceso.
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