Procedimientos
Planeación LiDAR
La planificación comienza con la suite de software ALTM-NAV de Optech. Incorpora los últimos conjuntos de herramientas y algoritmos para recopilar datos de la manera más eficiente posible. El software permite a los operadores cambiar los parámetros del plan de la misión mientras están en el aire, y la capacidad de generar una "vista rápida" de los datos inmediatamente después de una captura. El software de gestión de vuelo ALTM-NAV de Optech proporciona una completa capacidad de planificación de misión en vuelo y antes de la misión, control y monitoreo del sistema de sensores y navegación, todo en un solo paquete fácil de usar. Con la capacidad de planificación de cámara y lidar integrada para la recopilación simultánea de datos de sensores múltiples, la capacidad de planificación de DEM subyacente y la cobertura de franjas en tiempo real directamente exportable a Google Earth.
Además, ALTM-NAV puede usar información de DEM auxiliar de una variedad de fuentes. Dado que el éxito de la misión a menudo se mide por la capacidad de recopilar datos completos de la manera más eficiente posible, un DEM subyacente permitirá a los planificadores conocer los cambios topográficos que pueden afectar los anchos de franja y las superposiciones resultantes de la línea de vuelo planificada.
De manera similar, la proyección en tiempo real de los datos lidar en el DEM subyacente permitirá a los operadores del sistema verificar la cobertura en el aire con mayor eficacia antes de abandonar el sitio para regresar a la base.
Red de Control Terrestre
Antes de que comience la misión, un procedimiento fundamental para la adquisición precisa de Lidar e imágenes es la ubicación de los puntos de control terrestre (GCP). Una vez que se seleccionen las áreas, LiDAR America desplegará el equipo de levantamiento terrestre para comenzar a arreglar el primer Punto de Control Terrestre (GCP) estático, hará que la estación L1 / L2 de GNSS funcione durante al menos 6 horas.
Se procesará la posición en el software Spectra Precision, donde se tomará lecturas de satélites de triangulación, efemérides y Estaciones de Referencia de Funcionamiento Continuo (CORS) cercanas para obtener las Coordenadas finales, repetiremos el mismo procedimiento cada 15 km para crear una red geodésica, después de que se establezca el GCP, crearemos una red de check sites utilizando el modo RTK sobre monumentos fijos u objetos fijos para la corrección de triangulación aérea.
Durante el proyecto, las estaciones GNSS recopilan datos una hora antes y una hora después de todos los vuelos de adquisición. Teniendo en cuenta la ubicación del área de interés (AOI), es necesario ubicar la estación de referencia más cercana de la Red Geodésica Activa, con la intención de vincular los datos LiDAR y las fotografías a un marco de referencia conocido.
Se construye una red geodésica de primer orden utilizando un monumento o una placa marcada en un terreno natural, posicionando la estación base GNSS durante un tiempo de observación mínimo de 5 horas, este tiempo está sujeto a la distancia entre la estación de referencia elegida y la estación base GNSS
Puntos de Control LiDAR
Junto con el topógrafo en tierra con licencia local, Lidar America normalmente distribuye los puntos de control de manera uniforme en toda el área del proyecto (no agrupados) para evaluar la precisión de LiDAR. Los puntos de control se establecen en áreas abiertas con terreno libre de obstrucciones. Es importante tener en cuenta que los puntos de control son para una mera evaluación de LiDAR y no se utilizarán directamente en los datos Lidar para ajustes de dZ.
Adquisición LiDAR y Fotografía
Antes de la recolección del LIDAR, se realizará un vuelo de calibración si es necesario. Generalmente, estos vuelos de calibración se llevan a cabo en dos direcciones opuestas en la misma área de calibración, con una superposición especificada por las necesidades del cliente. Los resultados obtenidos en una dirección se comparan con la dirección opuesta. Los parámetros de las líneas no alineadas derivados de los vuelos de calibración y los valores de "recuperación" modelados se utilizarán en el procesamiento posterior para resolver errores sistemáticos en los datos.
El personal de tierra establecerá una estación base de GPS de alta precisión en el aeropuerto con otra persona en el área de interés. Los datos GPS crudos se toman diariamente de las estaciones base y se revisan durante todo el proceso de adquisición. Si se detecta alguna anomalía, se aborda inmediatamente para garantizar que los datos sin procesar se corrijan antes de pasar al procesamiento.
Cada misión de vuelo se registra en detalle, registrando las condiciones meteorológicas locales, las líneas voladas y su dirección, los sensores y equipos utilizados, y todas las configuraciones. Los datos de vuelo se revisan diariamente para verificar que el área de interés esté lo suficientemente cubierta de un lado a otro, sin espacios en las líneas de vuelo, o vacíos en los datos / imágenes.
Los vuelos de adquisición solo ocurren cuando las condiciones lo permiten. Los datos / imágenes solo se capturan cuando el suelo no está oculto por la nieve, la neblina, la niebla o el polvo; los arroyos y las vías fluviales estarán dentro de sus bancos normales, y las nubes no proyectarán sombras ni ocultará las imágenes. Los datos no se recopilarán cuando los vientos cruzados tengan 20 nudos o más, o el ángulo de ataque sea mayor a 5 grados. Los datos no se recopilan en una fuerte turbulencia para proporcionar una plataforma estable para cámaras y sensores. Si se recopilan datos o imágenes inaceptables, las áreas afectadas se vuelven a volar sin costo adicional para el cliente. Durante el vuelo, los operadores verifican que una red de satélites de al menos seis estén presentes durante la recolección para un rendimiento óptimo de GNSS.
Para garantizar que se cubra toda el área de interés, LiDAR America generalmente incluye una zona de adicional de al menos 200 m alrededor del área de recolección especificada. La tripulación de vuelo adquiere datos e imágenes a través de toda la zona adicional y cumple con los mismos estándares y especificaciones que el área de interés definida.
Procesamiento LiDAR
El procesamiento de datos LIDAR es extremadamente intenso, complejo y requiere mucho tiempo, especialmente para obtener resultados precisos y confiables. Los datos de rango, GPS, IMU y datos satelitales se procesan juntos para crear archivos LAS y SBET para su posterior procesamiento. El procesamiento generalmente comienza con POSPac Mobile Mapping Suite, un software de pos-procesamiento inercial con asistencia GNSS líder en la industria de la próxima generación de Applanix para georreferenciar los datos recopilados de cámaras, LIDAR, sonares multihaz y otros sensores en plataformas móviles.
La información GPS estática y dinámica se procesa después de cada vuelo para obtener la precisión de la posición de la aeronave para cada instante de medición y generar un archivo de trayectoria que incluye la información corregida de la aeronave para todos los conjuntos de datos de posicionamiento obtenidos durante el todo el vuelo
El siguiente paso es la generación de archivos LAS por línea de vuelo. Teledyne Optech LMS es una herramienta de flujo de trabajo de procesamiento diseñada específicamente para el procesamiento de producción de alto volumen. Desde la calibración lidar automatizada hasta extensas conversiones geodésicas, informes de precisión y procesamiento paralelo.
Utilizando LMS, el siguiente paso es la generación de archivos LAS. Los archivos de trayectoria, así como el rango de datos (swaths) son los instrumentos iniciales. Para cada vuelo LiDAR ejecutado, será necesario buscar cualquier tipo de anomalía en los datos, como por ejemplo los espacios vacíos. Cuando los datos se han corregido para detectar anomalías, los datos de LMS se pueden exportar como LAS.
Una vez que los puntos se importan a Microstation / Terrasold, las nubes de puntos se convierten en mosaicos y se clasifican utilizando un algoritmo para clasificar primero los puntos de tierra y luego clasificar los puntos restantes de acuerdo con su altura y forma en otras clases (edificaciones y vegetación). Posteriormente, se debe realizar un control de calidad exhaustivo de forma manual, con la intención de identificar las estructuras que están mal clasificadas. El número de clases y su tipo dependerán de los objetivos y el alcance de un proyecto dado
Después de clasificar la información de cada archivo en mosaico en diferentes clases, es necesario asegurar la coincidencia con la mayor precisión posible entre los diferentes archivos de vuelo. Este proceso se realiza con la ayuda de Terrramatch, donde se ajustan los parámetros X, Y, Z, rumbo, inclinación, balanceo y deriva dentro de las áreas de líneas de vuelo superpuestas. En este momento, es posible generar las imágenes de intensidad, que se envían al departamento de procesamiento fotogramétrico para la geo-rectificación de todas las imágenes capturadas con la cámara.
Se realiza otro control de calidad manual, específicamente para terreno mal clasificado (por ejemplo, edificios, puentes). Esto se realiza creando modelos DEM para ver visualmente cualquier anomalía en los datos y los errores se clasifican correctamente. El geoide se ajusta a las especificaciones de OCFA y se verifica la calidad.
Luego, los datos aéreos son Hidroforzados utilizando técnicas de procesamiento comunes mediante el uso de polígonos de cuerpos de agua como arroyos o lagos.
Procesamiento Fotogramétrico
Los datos de rango, GPS, IMU y datos satelitales, al igual que en el procesamiento de datos LiDAR, se procesan juntos para crear archivos de trayectoria, los cuales contienen datos de posicionamiento global (x, y, z) además de los movimientos naturales de la aeronave (Yaw, Pitch, Roll), con el archivo de trayectoria se procede a georreferenciar cada foto tomada durante el vuelo, ya sea RGB o multiespectral.
Con las fotos georreferenciadas se realiza la triangulación aérea en Photoscan, este software es una solución de modelado 3D basada en imágenes a partir de fotos fijas y busca puntos comunes en las fotografías y los combina, así como la posición de la cámara para cada imagen, refinando los parámetros de calibración de la cámara y como resultado, se forman una nube de puntos dispersos y las posiciones de la cámara.
El objetivo principal de la triangulación aérea es producir desde el control de tierra, puntos suficientes en los modelos fotogramétricos para garantizar que cada modelo pueda orientarse con precisión según sea necesario para la compilación estéreo en ortofoto o mapeo de líneas en forma digital o analógica.
La siguiente etapa es la generación de una superficie: malla y/o DEM. El modelo de malla poligonal 3D representa la superficie del objeto en función de la nube de puntos densos o dispersos. Después de reconstruir la superficie, se puede texturizar y generar el ortomosaico. Éstos resultados de nube de puntos y DEM son necesarios para formar la ortofoto, sin embargo, no serán los entregables finales, ya que para eso utilizaremos los datos LiDAR
Además, es necesario realizar una rectificación para mejorar la precisión de la ortofoto, extrayendo las imágenes de intensidad de la nube de puntos LiDAR, y luego usarlo como referencia para crear puntos de control de tierra (GCP) manualmente sobre el ortomosaico. Se compara con puntos similares entre la imagen de intensidad y el mosaico en Erdas Autosink Workstation para realizar la orto-rectificación.
Finalmente, en Global Mapper es necesario equilibrar el brillo, el contraste y el ajuste de color para unificar la coloración de los ortomosaicos y después de eso podemos exportar mosaicos divididos en cuadrantes de 1km x 1km (O del tamaño que se requiera) de los productos RGB o Multiespectral en JPEG 2000, TIFF, etc.
Con las imágenes rectificadas podemos comenzar a generar la planimetría en el plano 2D para extraer huellas de edificios, propiedades, carreteras, etc.
Así mismo, se puede empezar a extraer cada uno de los entregables según se requieran.
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Reportes
Al final del estudio se entrega un reporte el cual detalla el área de estudio, la metodología utilizada, cobertura en km2, capturas de los diferentes sistemas, estudios realizados, procesamientos y entregables finales; así como análisis y resultados.
Flujo de Trabajo
