¿Es más preciso el LIDAR que el UAV?
Caso de estudio: Comparación entre levantamiento LIDAR y UAV.
Para el siguiente análisis se usará información de control consistente en curvas de nivel a partir de un levantamiento con tecnología LIDAR fechado el 2010. El mandante utilizó el LIDAR para controlar la topografía UAV, que se efectuó el año 2014.
El vuelo consistió en levantar 1900 hectáreas para una minera en el norte del país, y para georreferenciar el proyecto se usaron 49 puntos de apoyo donde fue posible acceder.
Distribución de GCP
De acuerdo a las tolerancias en restituciones fotogramétricas del Manual de Carreteras Volumen 2, tabla 2.313.303(6) A, en que los puntos de control para una escala de 1:1000 deben tener un error máximo de 0,17m en altimetría y 0,33m en planimetría en la etapa de gabinete, todos los puntos de control procesados tienen errores menores a la tolerancia admitida.
Errores de los GCP después de la orientación Absoluta.
Tolerancias de restituciones aoerofotogramétricas del Manual de Carreteras.
Pasando al control del modelo, las curvas de nivel del LIDAR tienen una equidistancia de 2m, pero fueron creadas a partir de una fuente de precisión 1:1000. Por lo tanto, para que ambas muestras fueran comparables y tuvieran el mismo nivel de detalle, se crearon curvas de nivel a partir del MDT generado por el vuelo UAV (1:1000) también con equidistancia de 2m.
DTM LIDAR
DTM UAV
Dado que las áreas cubiertas por ambas curvas de nivel no son iguales entre sí, se delimitó un área en común donde existe topografía LIDAR y UAV:
Área en común entre el levantamiento LIDAR y el levantamiento UAV.
Según a las tolerancias en restituciones fotogramétricas del Manual de Carreteras Volumen 2, tabla 2.313.303(6) A, para la verificación de los resultados en terreno, el 90% de las muestras deberán presentar un error menor o igual a 0,5m tanto en altimetría como en planimetría para escala 1:1000.
Por lo tanto, la manera de comparar ambas fuentes será la siguiente:
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Crear un MDE (Modelo Digital de Elevación) en formato raster a partir de las curvas de nivel con un área en común para cada muestra.
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Hacer una operación aritmética raster de resta entre ambos MDE, siendo el MDE del UAV el que será restado al MDE del LIDAR, que será considerado como la muestra de terreno (como se dijo anteriormente, el mandante usó las curvas del LIDAR como punto de comparación). De esta manera se obtendrá la diferencia (error) entre ambas superficies.
Resta entre el DEM del LIDAR y el DEM del UAV. Los colores representan los errores obtenidos.
3. Generar 1000 puntos al azar en el área en común y darle a cada punto el valor absoluto del raster resultante (Raster A – Raster B) en donde esté ubicado ese punto.
1000 puntos generados al azar, con el valor de las diferencias entre ambos DEM.
4. Verificar que el 90% de las muestras tengan un error menor o igual a 0,5m. A continuación, se mostrarán los MDE generados y los resultados:
Distribución de los errores.
Respecto a los valores numéricos, de los 1000 puntos creados al azar, 979 puntos tienen valores bajo 0,5m, lo que representa un 97,9% de las muestras, por lo que se cumple con las especificaciones del Manual de Carreteras, que exige que el 90% de las muestras estén bajo 0,5m.
Imagen de la resta con el ortomosaico de fondo. Se puede apreciar que donde hay mayores diferencias hay construcciones o movimientos de tierra.
Conclusión
El análisis llevado a cabo donde se comparan los resultados de la aerofotogrametría con el LIDAR, muestra que la aerofotogrametría llega a resultados con una precisión equivalente al otro método mencionado. Por lo tanto, los levantamientos aerofotogramétricos con UAV siempre que sean bien planificados y procesados con las herramientas y procedimientos correctos, se pueden obtener resultados con precisiones que cumplen o incluso, pueden llegar a superar los requerimientos solicitados por el mandante.
Precisión Fotogramétrica
Sepa qué nos diferencia de otras empresas del rubro respecto a la aerofotogrametría.
Un levantamiento topográfico mediante aerofotogrametría es mucho más que materializar unos cuantos puntos de control, volar un dron, cargar las fotografías a un programa y generar "topografía". Muchas empresas del rubro, sin capacitación ni formación, ofrecen básicamente lo anterior descrito, confiando ciegamente en lo que entrega el software, sin saber cuales siquiera son sus principios o en qué se sustenta, y menos en cumplir con sus tolerancias. Esto lamentablemente se ha traducido en empresas que entregan productos que difícilmente se les puede llamar topografía (grandes errores planimétricos y altimétricos, vegetación y construcciones reflejadas en las curvas de nivel, etc.).
Comparación entre Curvas de Nivel con y sin elementos superficiales como vegetación y construcciones:
Esto crea grandes problemas, ya que la topografía es en gran medida las fundaciones sobre la cual se calculará, proyectará y ejecutará todo el esfuerzo del cliente.
Todo esto a llevado a cierto nivel de desconfianza de parte de los clientes en éste método, que si es correctamente planificado y ejecutado, se pueden obtener resultados de una precisión y calidad que no tienen nada que envidiar a un levantamiento con escáner laser o lidar.
Considerando lo anterior, y además sumando el echo de que otras compañías que ofrecen topografía mediante UAV han recurrido a nosotros cuando tienen problemas, decidimos crear nuestra empresa para ofrecer directamente nuestros servicios, teniendo usted la tranquilidad de que cuenta con topografía de primer nivel.
Ejemplos de trabajos mal realizados por otros proveedores, y donde el mandante recurrió a nosotros:
Se produjo una "caída" del terreno en aproximadamente 10 metros. El proveedor entregó con estos y más errores el producto (en puntos de control se calcularon diferencias de aprox. 5m en cota) , y dada la incapacidad de éste de corregirlo, el mandante recurrió a nosotros, quedando plenamente satisfecho y agradecido, ya que estaba atrasado en dos semanas con la entrega.
Filtrado de puntos ineficaz, ya que se eliminó parcialmente a las construcciones.
Levantamiento de una carretera. El proveedor fue incapaz de corregir ésta grave falla, por lo que el mandante recurrió a nosotros, quedando totalmente satisfecho.
Se produjo una "caída" del terreno en aproximadamente 10 metros. El proveedor entregó con estos y más errores el producto (en puntos de control se calcularon diferencias de aprox. 5m en cota) , y dada la incapacidad de éste de corregirlo, el mandante recurrió a nosotros, quedando plenamente satisfecho y agradecido, ya que estaba atrasado en dos semanas con la entrega.