Lidar Para Ingenieria
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Congreso Internacional Geomática Andina 2012 Bogotá 5 de Junio de 2012
TOPOGRAFÍA LIDAR DE DETALLE PARA INGENIERÍA, INVENTARIOS FORESTALES Y ESTUDIOS AMBIENTALES
Juan Gonzalo GómezDirector de Soluciones de Ingeniería. BLOM Colombia
El Grupo Blom
• Fundada en Oslo en 1954 – sede actual• Presencia en 13 países Europeos + Colombia, Panamá, Honduras, Indonesia,
Camerún • 1,000 empleados• Compañía de servicios de tele-detección y sistemas de información geográficos• Prestación de servicios de alto valor añadido sobre modelos espaciales
� Generación de Mapas (topográficos, catastrales)� Topografía con distintas tecnologías Fotogramétrica y de alta precisión con
LiDAR� Transformación e interpretación del dato para ejecuciones posteriores de
proyectos� Acceso a la información vía nuestra plataforma Internet: GEOPORTAL
El Grupo Blom
• Cartografía
– Vectorial 2D y 3D
– Modelos Digitales del Terreno
– Modelos Digitales de Superficie
– Curvas de nivel
– Orto fotografías digitales
• Servicios basados en LiDAR
– Líneas eléctricas
– Ingeniería del transporte
– Inventarios forestales
– Estudios de inundaciones
• Modelos 3D urbanos personalizados
• Desarrollos GIS a medida
cc
• BlomURBEX
• BlomURBEX 3D
• BlomSTREET
• BlomHISTORICAL
– Oblicuas de 4 cm a 15 cm
– Ortofotos 10 cm
– Ortofotos 50 cm (PNOA, TerraItaly®,
etc)
– Imágenes satélite
– Datos LiDAR
– Datos Cliente
• Catálogo de Modelos 3D urbanos
• Sistemas de información de Registro, Propiedad y Catastrales
PROYECTOS DE INGENIERÍA Y CARTOGRAFÍA SERVICIOS ONLINE (SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICOS)
Unos clientes de referencia
Consumer Market (B2B2C)
Enterprise Market (B2B & B2G)
TECNOLOGÍA AL SERVICIO DE LA INFORMACIÓN Plataforma de servicios de información geográficos
• Plataforma geográfica de información• Carrier-grade con SLA del 99.999%• 18.000 tiles/s – 3,5 Gbps• API Web• SDKs para móviles (Android, Windows Mobile,
iPhone)• GIS Plug-Ins
Bogotá es el Centro de Operaciones de Blom paratodo Latinoamérica:
• Soporte logístico• Diseño de proyectos de Ingeniería• Servicios de Consultoría y soporte técnico• Establecimiento de CPD• Enlace técnico con expertos europeos
Blom: Centro de operaciones Colombia Latinoamérica
Integración en la sociedad colombiana:
• Desarrollo de Soluciones de Ingeniería (Engineering Grade Surveys) y altos estándares de calidad
• Apoyo a las empresas colombianas en suinternacionalización
• Trabajo con socios estables colombianos• Personal colombiano involucrado en los proyectos
blom36
GPS + INS
Operación del sistema: Captura LIDAR
Fundamentos LiDAR
Principio de operación
1. El pulso láser es enviado y el reloj comienza
2. La luz se refleja en los diferentes objetos
3. El sensor captura la cantidad de luz reflejadacada nanosegundo (10-9
seg)4. El valor de intensidad se
almacena junto con el tiempo de lectura
5. Los impactos (ecos) son extraídos de la señalrecibida y las posicionescalculadas
Int
Time
Fundamentos LiDAR
Resultado: una nube de puntosgeorreferenciada y en 3D
Línea 400Boimente-Pesoz
Fundamentos LiDAR
Penetración LiDAR en zonas de alta densidad de vegetación
Línea 400STM-VIC-BSC
Montados en aviones
• Optech ALTM Gemini 167 (4)• Optech ALTM Pegasus (1)• Optech ALTM 3033 (1)• LEICA ALS60 (1)
Montados en helicópteros
• Top Eye MK II y III (5)
Recursos LiDAR BLOM
Engineering Grade LiDAR surveys
Helicóptero
Avión
100
200
300
400
500
600
700
800
100
200
400
500
600
700
800
300
Altura de vueloLíneas de vuelo Puntos / m² Ortofoto
Optimizado paracorredores
lineales
Mejor paragrandes
superficies
Ventajas del vuelo con helicóptero en corredores/trazas
Mayor densidad de puntos y más
precisión
Elección del equipo idóneo
Historia del desarrollo de la tecnología LiDAR TopEye en BLOM
• 1987 FOI Programa Flash (el comienzo) Personal de Blom está implicado en este proyecto de investigación
• 1993 Saab, Osterman y la Autoridad Sueca de Carretera s desarrollan TopEye
• 1995 Primer vuelo de TopEye
• 1996 Primer Vuelo comercial TopEye sobre líneas eléct ricas en Salt River, Arizona (USA)
• 1997 Cooperación con TerraSolid y el primer TScan del mundo realizado en Göteborg (Suecia).
• 1999 TopEye desarrolla su primera Cámara Digital SF p ara captura simultánea de imágenes; cooperación entre Hasselblad y PhaseOne
• 2000 Tesis de Helen Rost en calibración LiDAR – comien zo del Matching y TerraMatch
• 2003 Recomendación de los modelos LiDAR para el diseñ o de carreteras ordenado por la Autoridad Sueca de Carreteras. Inicio del concepto Engineering Grade Surveys
• 2004 Desarrollo de TopEye Mk II
• 2005 Blom ASA compra TopEye AB
• 2007 Primero vuelo TopEye de línea eléctrica en E spaña y primer vuelo LiDAR Blom en Centroamérica
• 2009 Blom desarrolla TopEye MKIII
• 2011 Blom desarrolla un nuevo TopEye MKIII para operar en Colombia
Historia LiDAR TopEye
Equipo utilizado - Top Eye MK III - Hardware del sistema (I)
Plataforma aerotransportada, helicópteros Eurocopter:
• Ecureuil AS350 BA, B1, B2 y B3 (monoturbina)
• AS355 (biturbina)
GPS
STC Homologación Europea EASA
• LiDAR (emisor y receptor)• Cámara• IMU
Top Eye MK III - Hardware del sistema (II)
Control y almacenamiento
Navegación
STC Homologación Europea EASA
Parámetro Valor
Altura de operación (AGL, altura del vuelo)
Entre 60 y 1500 m
PRF, Frecuencia de emisión de pulsos
Hasta 400.000 Pulsos/ seg
Precisión vertical < 10 cm y hasta 20 mm
Resolución imágenes Gsd entre 1 y 10 cm/píxel (RGBI)
Densidades típicas Entre 5 y 200 ptos/m2
Tecnología exclusiva BLOM –especificaciones técnicas únicas
Flexibilidad, rapidez de operación y precisión – Hasta 20 mm en Z
Adaptación de equipos para proyectos a medida
Características técnicas TopEye MKIII
Algunos proyectos de referencia
• 12.000 km de líneas eléctricas EON
• 5.000 km de líneas eléctricas Statnett• 2.500 km de líneas eléctricas RTE• 2.400 km líneas eléctricas REE España• 1.500 km gasoductos Fluxys• 10.000 km vías férreas Deutsche Bahn• 220.000 ha riesgos de inundación HPR Holanda• 700 Km de Oleoducto Colombia• Contratos ejércitos Suecia y Noruega
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Parámetro Valor
Altura de operación (AGL, altura del vuelo)
Entre 60 y 1500 m
PRF, Frecuencia de emisión de pulsos
Hasta 400.000 Pulsos / seg
Precisión vertical < 10 cm y hasta 20 mm
Resolución imágenes Gsd entre 1 y 10 cm/píxel (RGB o RGBI)
Cámara digital Rollei P20 16 MP RGBRollei P45 39 MP RGBLeica RCD30 60 MP RGBI
Densidades típicas Entre 4 y 200 ptos/m2
Tecnología exclusiva BLOM –especificaciones técnicas únicas
Flexibilidad, rapidez de operación y precisión – Hasta 20 mm en Z
Adaptación de equipos para proyectos a medida
Características técnicas TopEye MKIII
Características técnicas sistema LiDAR BlomEl proyecto Planificación
Vuelo
GPS-estaciones de referencia
Procesado de datos
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Flujos de trabajo en el procesado LiDAR
1 Procesado básico -> nube de puntos 2 Clasificación de datos y productos básicos
Conductores
Distancia
3 Productos de valor añadido 4 Explotación y suministro de datos
Topografía de detalle para Ingeniería de Infraestru cturas
Topografía LiDAR e ingeniería medioambiental:
• Evaluaciones de impacto ambiental• Obra nueva – Proyectos de construcción• Mantenimiento obra existente• Metodología Blom publicada en estándares internacionales (Engineering Grade Surveys)
Vías férreas, gasoductos, oleoductos, carreteras
Topografía LiDAR de detalle para estudios de Inundab ilidad
Modelos de Elevaciones para estudios de inundabilidad
Estudios de detalle o áreas extensas
Proyectos nacionales
Aplicaciones LiDAR para líneas eléctricas
Topografía LiDAR de líneas para:
• Mantenimiento de Instalaciones• Medio Ambiente• Ingeniería de líneas• Línea nueva y línea existente
Aplicaciones LiDAR para estudios ambientales e inve ntarios forestales
Estudios de Ingeniería forestal para:
• Estudios de Impacto ambiental• Mapas de usos de suelo• Inventarios forestales pie a pie y a nivel de tesela
Ejemplo de resultados de proyecto
Parámetro Valor
Densidad mínima objetivo 15 ptos/m2
Densidad media proyecto 52,51 – 59,2 ptos/m2
Precisión vertical WGS84 traza tras ajuste (RMS)
8,8 cm – 3,5 cm
Calidad del ajuste entre pasadas (matching) 7,3 - 9,9 cm5,2 - 9,7 cm
Incidencias Sensor fuera de rango, nubes, ruptura de la lente de la cámara, actualización de software para vuelos altos
GSD imágenes vuelo 7,3 y 4,8 cm
Ortofotos 8 y 5 cm
Modelo geoidal local de ajuste
Transformación de coordenadas
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Datos LiDAR clasificados
Productos básicos – nube de puntos clasificada
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Productos básicos - Ortofoto 5 cm – RGBI
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Productos básicos - Ortofoto 5 cm – RGBICartografía básica
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Modelo Digital del Terreno
Productos básicos
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Modelo Digital del Terreno
Productos básicos
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Curvas de nivel cada 50 cm
Productos básicos
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Curvas de nivel cada 50 cm
Productos básicos
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Productos Generados – Curvas de nivel cada 25 cm
Productos básicos
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MDT
Productos básicos
MDS
Productos básicos
Controles de Calidad del proyecto
Toma de datos y procesado básico
• Controles de calidad cobertura de datos• Procesado GPS de los vuelos (Procesado PPP y/o con estaciones base)• Densidades obtenidas (T-PDS)• Ajuste de las pasadas (TasQ)• Comparativas con Grillas de Control (WGS84)• Comparativas con levantamientos taquimétricos
Se entregan resultados gráficos y estadísticos de todos los procesos de Control de Calidad
Controles de calidad
Controles de Calidad del proyecto – Resultados TasQ y TPD S
Control de Calidad– Ortofotos
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Controles de Calidad del proyecto
Comparativas con levantamientos taquimétricos de contr ol
Engineering Grade LiDAR surveys
• Estandarización de procesos• Toma de datos• Procesado• Controles de calidad• Metodologías topográficas de apoyo
• Homogeneidad de la calidad de los datos• Especificaciones técnicas objetivas e imparciales• Mejora rendimiento producción de proyectos y puesta en marcha• Dotar a las distintas partes de herramientas de evaluación
objetivas – Código de buenas prácticas
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Aplicación Engineering Grade LiDAR Surveys
Red geodésica
Levantamiento topográfico convencional
Diseño en Fase III
Construcción
LiDAR + procesado básico
Topografía convencional
Mes 1 Mes 2 Mes 3 Mes 4 Mes 5 Mes 6 Mes 7 Mes 8 Mes 9 Mes 10 Mes 11 …
Red geodésica
Diseño en Fase III
Datos ajustados y productos finales Construcción
MDT auto + Ortofoto
FIN DISEÑO
FIN DISEÑO
5/15
Bosque natural de Pinus sylvestris. Burgos (España)
INNOVACIONES EN LA GESTIÓN AMBIENTAL
Cartografía de vegetación – Datos de partida
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Bosque natural de Pinus sylvestris. Burgos (España)
INNOVACIONES EN LA GESTIÓN AMBIENTAL
Cartografía de vegetación – Datos de partida
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Bosque natural de Pinus sylvestris. Burgos (España)
Cartografía de vegetación – Datos de partida
INNOVACIONES EN LA GESTIÓN AMBIENTAL
PARÁMETROS FORESTALES DIRECTOS A PARTIR DE DATOS LIDAR
INNOVACIONES EN LA GESTIÓN AMBIENTAL
PARÁMETROS FORESTALES DIRECTOS A PARTIR DE DATOS LIDAR
Alturas y cobertura de copas (Fcc %)
INNOVACIONES EN LA GESTIÓN AMBIENTAL
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OTRA INFORMACIÓN DIRECTA A PARTIR DE LiDAR: Calidad de estación o índice de sitio. ProductividadPOTENCIAL DE CRECIMIENTO
Bosque de repoblación de Pinus pinea, Córdoba (España)
Ortofoto. Escasa información
Un nuevo concepto en la información del arbolado
INNOVACIONES EN LA GESTIÓN AMBIENTAL
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FORMA CUALITATIVA. DirectaFORMA CUANTITATIVA. Indirecta
Mapa ráster alturas de vegetación
OTRA INFORMACIÓN DIRECTA A PARTIR DE LiDAR: Calidad de estación o índice de sitio. ProductividadMODELIZACIÓN DEL CRECIMIENTO
Bosque de repoblación de Pinus pinea, Córdoba (España)
INNOVACIONES EN LA GESTIÓN AMBIENTAL
Un nuevo concepto en la información del arbolado
Información acerca del combustible forestal. Defensa contra incendios
INNOVACIONES EN LA GESTIÓN AMBIENTAL
Información acerca del combustible forestal. Defensa contra incendios
INNOVACIONES EN LA GESTIÓN AMBIENTAL
UN PASO MÁS. CUANTIFICACIÓN RECURSOS FORESTALESINVENTARIO FORESTAL LIDAR A NIVEL DE TESELA
FASES:
1. Vuelo LIDAR.2. Cartografía de tipos de masa y estratificación.3. Parcelas de campo y ajuste de regresiones. 4. Aplicación de las regresiones sobre los datos LIDAR.
CONVERSION DE DATOS LIDAR A PARÁMETROS FORESTALES
CLAVES:- El bosque se divide en celdas.- A cada celda se le aplica una ecuación para cada parámetro (N, G, VCC,Hdom, Hm, Dnm, Ncep).- El cálculo a niveles superiores a la celda (p.ej. unidades de manejo) serealiza por medias.
CÁLCULO DE PARÁMETROS FORESTALES
Ejemplo Area Basal
VOLUMEN (VCC)
CÁLCULO DE PARÁMETROS FORESTALES
ALTURA DOMINANTE (Ho)
CÁLCULO DE PARÁMETROS FORESTALES
BIOMASA
CÁLCULO DE PARÁMETROS FORESTALES
Perfil de nube de puntos LiDAR clasificadaCon un vuelo LiDAR se captura mucha más información que la meramente topográfica
Múltiples aplicaciones, sobre todo en cuanto a la veget ación
Un nuevo concepto en la información del arbolado
Alta densidad de puntos, para no subestimar alturas de los árboles
Buena penetración en el dosel arbóreo
Requisitos para la gestión de la vegetación a nivel de á rbol individual
Aplicación a líneas aéreas de alta tensión
Nube de puntos básica
Tecnología LiDAR. Aplicación a líneas aéreas de alta ten sión
Puntos LiDAR clasificados
Tecnología LiDAR. Aplicación a líneas aéreas de alt a tensión
Nube de clasificada de forma personalizada, para su uso con software tipo PLS-CADD.
Tecnología LiDAR. Aplicación a líneas aéreas de alta ten sión
Línea 400Elcogás-Puertollano
Vectorización de conductores y apoyos
Tecnología LiDAR. Aplicación a líneas aéreas de alt a tensión
Archivos de planta y perfil generados con vuelos LiDAR
Tecnología LiDAR. Aplicación a líneas aéreas de alta ten sión
Línea 220AGU-GAR
Archivos de planta y perfil generados con vuelos LiDAR
Caracterización más precisa de la vegetación
Caracterización más precisa del
terreno
Cálculo de las catenarias más
preciso y muestreo
Tecnología LiDAR. Aplicación a líneas aéreas de alta ten sión
Archivos de planta y perfil generadoscon vuelos LiDAR
Fuentes de datos de entrada:
• Datos LiDAR• Modelos de Elevaciones LiDAR (MDT+MDV)• Ortofotos alta resolución• Datos de catastro actualizados• Datos de cartografía actualizada• Toma de datos en campo (toponimia, revisión de cruzamientos)
Generación de archivos de planta y perfil mediante software de desarrollo propio
Tecnología LiDAR. Aplicación a líneas aéreas de alta ten sión
Simulaciones. Objetos peligrosos
Cables
Distancia
Tecnología LiDAR. Aplicación a líneas aéreas de alt a tensión
Tecnología LiDAR y servicios aplicadosa Líneas Eléctricas
Simulaciones, cálculo exacto de incumplimientos sob re la nube de puntos 3DVegetación que incumple
Eliminación de incertidumbres de especie. Perfiles tran sversales sobre los datos LiDAR
INNOVACIONES EN LA GESTIÓN DEL ARBOLADO
Cartografía de vegetación
Eliminación de incertidumbres mediante perfiles transve rsales sobre los datos LiDAR
INNOVACIONES EN LA GESTIÓN DEL ARBOLADO
Cartografía de vegetación
Cartografía de vegetación verificada
INNOVACIONES EN LA GESTIÓN DEL ARBOLADO
Cartografía de vegetación
INNOVACIONES EN LA GESTIÓN DEL ARBOLADO
Delineación del árbol individual
Simulaciones, cálculo exacto de incumplimientos sob re la nube de puntos 3DRáster de alturas de la vegetación
Tecnología LiDAR y servicios aplicados a Líneas Eléctricas
Simulaciones, cálculo exacto de incumplimientosDelimitación de cada árbol a nivel individual a part ir de imágenes de alta resolución y datos LiDAR
Tecnología LiDAR y servicios aplicados a Líneas Eléctricas
Tecnología LiDAR aplicadaa Líneas Eléctricas
Simulaciones, cálculo exacto de incumplimientosÁrboles que incumplen y derribos de árboles sobre los conductoresSituación actual y proyección de crecimiento en alt ura por especies a nivel de árbol individual
Tecnología LiDAR aplicada a Líneas Eléctricas
Simulaciones, cálculo exacto de incumplimientosÁrboles que incumplen y derribos de árboles sobre los conductoresSituación actual y proyección de crecimiento en alt ura por especies a nivel de árbol individual
Amarillo: Árboles que hay que talar en la actualida dNaranja: Árboles que hay que talar para garantizar la no intervención de nuevo en la vida útil de la l ínea (proyección de crecimiento en altura a 40 años)
Tecnología LiDAR aplicada a Líneas Eléctricas
Archivos de planta y perfil: Afección a la vegetaci ónPlanta: árboles que incumplen a nivel individualPerfil: Línea de arbolado actual y proyectada a 4 0 años por especie. Incumplimientos
Otros servicios de valor añadido: termografías e inspe cciones corona
Tecnología LiDAR. Aplicación a líneas aéreas de alta ten sión
Investigación I+D+i: escaneos de apoyos con Láser escán er terrestre (LiDAR terrestre)
Tecnología LiDAR. Aplicación a líneas aéreas de alta ten sión
Otros productos de Tecnología LiDAR
Medición precisa temperatura de conductores mediante termografías en tierra
LiDAR Route Mapper - Blom&IBI group
Gracias por suatención!
Juan Gonzalo GómezDirector de Soluciones de Ingeniería. BLOM [email protected]