Descripción completa
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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 Gómez Director 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 PROYECTOS DE INGENIERÍA Y CARTOGRAFÍA •
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Cartografía
SERVICIOS ONLINE (SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICOS) •
BlomURBEX
–
Vectorial 2D y 3D
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BlomURBEX 3D
–
Modelos Digitales del Terreno
•
BlomSTREET
–
Modelos Digitales de Superficie
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BlomHISTORICAL
–
Curvas de nivel
–
Oblicuas de 4 cm a 15 cm
–
Orto fotografías digitales
–
Ortofotos 10 cm
–
Ortofotos 50 cm (PNOA, TerraItaly®, etc)
Servicios basados en LiDAR –
Líneas eléctricas
–
Ingeniería del transporte
–
Imágenes satélite
–
Inventarios forestales
–
Datos LiDAR
–
Estudios de inundaciones
–
Datos Cliente
•
Modelos 3D urbanos personalizados
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Catálogo de Modelos 3D urbanos
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Desarrollos GIS a medida
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Sistemas de información de Registro, Propiedad y Catastrales
cc
Unos clientes de referencia Enterprise Market (B2B & B2G)
Consumer Market (B2B2C)
TECNOLOGÍA AL SERVICIO DE LA INFORMACIÓN Plataforma de servicios de información geográficos
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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
Blom: Centro de operaciones Colombia Latinoamérica
Bogotá es el Centro de Operaciones de Blom para todo Latinoamérica: • • • • •
Soporte logístico Diseño de proyectos de Ingeniería Servicios de Consultoría y soporte técnico Establecimiento de CPD Enlace técnico con expertos europeos
Integración en la sociedad colombiana: • • • •
Desarrollo de Soluciones de Ingeniería (Engineering Grade Surveys) y altos estándares de calidad Apoyo a las empresas colombianas en su internacionalización Trabajo con socios estables colombianos Personal colombiano involucrado en los proyectos
blom36
Fundamentos LiDAR
Operación del sistema: Captura LIDAR
GPS + INS
Fundamentos LiDAR
Principio de operación Int
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 reflejada cada 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 señal recibida y las posiciones calculadas Time
Fundamentos LiDAR
Resultado: una nube de puntos georreferenciada y en 3D
Línea 400Boimente-Pesoz
Penetración LiDAR en zonas de alta densidad de vegetación
Línea 400STM-VIC-BSC
Engineering Grade LiDAR surveys
Recursos LiDAR BLOM Montados en aviones
Montados en helicópteros
• • • •
•
Optech ALTM Gemini 167 (4) Optech ALTM Pegasus (1) Optech ALTM 3033 (1) LEICA ALS60 (1)
Top Eye MK II y III (5)
Elección del equipo idóneo Ventajas del vuelo con helicóptero en corredores/trazas Líneas de vuelo Helicóptero
Altura de vuelo
Puntos / m²
Ortofoto
80 0 70 0 60 0 50 0 40 0
Optimizado para corredores lineales
Avión
30 0 20 0 10 0
80 0 70 0 60 0 50 0 40 0
Mejor para grandes superficies
30 0 20 0 10 0
Mayor densidad de puntos y más precisión
Historia LiDAR TopEye 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
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1993 Saab, Osterman y la Autoridad Sueca de Carreteras desarrollan TopEye
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1995 Primer vuelo de TopEye
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1996 Primer Vuelo comercial TopEye sobre líneas eléctricas en Salt River, Arizona (USA)
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1997 Cooperación con TerraSolid y el primer TScan del mundo realizado en Göteborg (Suecia).
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1999 TopEye desarrolla su primera Cámara Digital SF para captura simultánea de imágenes; cooperación entre Hasselblad y PhaseOne
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2000 Tesis de Helen Rost en calibración LiDAR – comienzo del Matching y TerraMatch
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2003 Recomendación de los modelos LiDAR para el diseño de carreteras ordenado por la Autoridad Sueca de Carreteras. Inicio del concepto Engineering Grade Surveys
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2004 Desarrollo de TopEye Mk II
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2005 Blom ASA compra TopEye AB
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2007 Primero vuelo TopEye de línea eléctrica en España y primer vuelo LiDAR Blom en Centroamérica
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2009 Blom desarrolla TopEye MKIII
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2011 Blom desarrolla un nuevo TopEye MKIII para operar en Colombia
Equipo utilizado - Top Eye MK III - Hardware del sistema (I) Plataforma aerotransportada, helicópteros Eurocopter: • Ecureuil AS350 BA, B1, B2 y B3 (monoturbina) • AS355 (biturbina) STC Homologación Europea EASA
GPS
•
LiDAR (emisor y receptor) • Cámara • IMU
Top Eye MK III - Hardware del sistema (II)
Control y almacenamiento
STC Homologación Europea EASA Navegación
Características técnicas TopEye MKIII
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
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 blom40 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
Características técnicas sistema LiDAR Blom
El proyecto
Planificación
Características técnicas TopEye MKIII Tecnología exclusiva BLOM – especificaciones técnicas únicas 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 RGB Rollei P45 39 MP RGB Leica RCD30 60 MP RGBI
Densidades típicas
Entre 4 y 200 ptos/m2
Vuelo
GPS-estaciones de referencia
Flexibilidad, rapidez de operación yblom9 precisión – Hasta 20 mm en Z Adaptación de equipos para proyectos a medida
Procesado de datos
Flujos de trabajo en el procesado LiDAR
1
Procesado básico -> nube de puntos
2
Clasificación de datos y productos básicos
Distancia Conductores
3
Productos de valor añadido
4
Explotación y suministro de datos
Topografía de detalle para Ingeniería de Infraestructuras
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 Inundabilidad
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 inventarios 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 cm 5,2 - 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
Transformación de coordenadas Modelo geoidal local de ajuste
blom24
Productos básicos – nube de puntos clasificada Datos LiDAR clasificados
blom34
Productos básicos - Ortofoto 5 cm – RGBI
blom39
Productos básicos - Ortofoto 5 cm – RGBI Cartografía básica blom43
Productos básicos Modelo Digital del Terreno
blom28
Productos básicos Modelo Digital del Terreno
blom29
Productos básicos Curvas de nivel cada 50 cm
blom30
Productos básicos Curvas de nivel cada 50 cm
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Productos básicos Productos Generados – Curvas de nivel cada 25 cm
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Productos básicos
MDT
Productos básicos
MDS
Toma de datos y procesado básico
Controles de Calidad del proyecto • 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 TPDS
Control de Calidad– Ortofotos blom18
Controles de Calidad del proyecto
Comparativas con levantamientos taquimétricos de control
Engineering Grade LiDAR surveys
blom41
•
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
Aplicación Engineering Grade LiDAR Surveys
Mes 1
Mes 2
Red geodésica
Mes 3
Mes 4
Mes 5
Mes 6
Mes 7
Mes 8
Mes 9
Mes 10
Mes 11
Levantamiento topográfico convencional Construcción
Diseño en Fase III FIN DISEÑO Red geodésica
LiDAR + procesado básico
MDT auto + Ortofoto
Topografía convencional Datos ajustados y productos finales Construcción
Diseño en Fase III FIN DISEÑO
…
INNOVACIONES EN LA GESTIÓN AMBIENTAL
Cartografía de vegetación – Datos de partida Bosque natural de Pinus sylvestris. Burgos (España)
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INNOVACIONES EN LA GESTIÓN AMBIENTAL
Cartografía de vegetación – Datos de partida Bosque natural de Pinus sylvestris. Burgos (España)
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INNOVACIONES EN LA GESTIÓN AMBIENTAL
Cartografía de vegetación – Datos de partida Bosque natural de Pinus sylvestris. Burgos (España)
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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
Un nuevo concepto en la información del arbolado Ortofoto. Escasa información Bosque de repoblación de Pinus pinea, Córdoba (España)
OTRA INFORMACIÓN DIRECTA A PARTIR DE LiDAR: Calidad de estación o índice de sitio. Productividad POTENCIAL DE CRECIMIENTO
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INNOVACIONES EN LA GESTIÓN AMBIENTAL
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Un nuevo concepto en la información del arbolado Mapa ráster alturas de vegetación Bosque de repoblación de Pinus pinea, Córdoba (España)
OTRA INFORMACIÓN DIRECTA A PARTIR DE LiDAR: Calidad de estación o índice de sitio. Productividad MODELIZACIÓN DEL CRECIMIENTO
FORMA CUALITATIVA. Directa FORMA CUANTITATIVA. Indirecta
INNOVACIONES EN LA GESTIÓN AMBIENTAL
Información acerca del combustible forestal. Defensa contra incendios
INNOVACIONES EN LA GESTIÓN AMBIENTAL
Información acerca del combustible forestal. Defensa contra incendios
UN PASO MÁS. CUANTIFICACIÓN RECURSOS FORESTALES INVENTARIO 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) se realiza por medias.
CÁLCULO DE PARÁMETROS FORESTALES Ejemplo Area Basal
CÁLCULO DE PARÁMETROS FORESTALES
VOLUMEN (VCC)
CÁLCULO DE PARÁMETROS FORESTALES
ALTURA DOMINANTE (Ho)
CÁLCULO DE PARÁMETROS FORESTALES
BIOMASA
Aplicación a líneas aéreas de alta tensión
Un nuevo concepto en la información del arbolado Perfil de nube de puntos LiDAR clasificada Con un vuelo LiDAR se captura mucha más información que la meramente topográfica Múltiples aplicaciones, sobre todo en cuanto a la vegetación
Requisitos para la gestión de la vegetación a nivel de árbol individual Alta densidad de puntos, para no subestimar alturas de los árboles Buena penetración en el dosel arbóreo
Tecnología LiDAR. Aplicación a líneas aéreas de alta tensión
Nube de puntos básica
Tecnología LiDAR. Aplicación a líneas aéreas de alta tensión
Puntos LiDAR clasificados
Tecnología LiDAR. Aplicación a líneas aéreas de alta tensión
Nube de clasificada de forma personalizada, para su uso con software tipo PLS-CADD.
Línea 400Elcogás-Puertollano
Tecnología LiDAR. Aplicación a líneas aéreas de alta tensión
Vectorización de conductores y apoyos
Tecnología LiDAR. Aplicación a líneas aéreas de alta tensión
Archivos de planta y perfil generados con vuelos LiDAR
Línea 220AGU-GAR
Tecnología LiDAR. Aplicación a líneas aéreas de alta tensión
Archivos de planta y perfil generados con vuelos LiDAR
Cálculo de las catenarias más preciso y muestreo
Caracterización más precisa de la vegetación
Caracterización más precisa del terreno
Tecnología LiDAR. Aplicación a líneas aéreas de alta tensión
Archivos de planta y perfil generados con 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 tensión
Distancia
Cables
Simulaciones. Objetos peligrosos
Tecnología LiDAR y servicios aplicados a Líneas Eléctricas Simulaciones, cálculo exacto de incumplimientos sobre la nube de puntos 3D Vegetación que incumple
INNOVACIONES EN LA GESTIÓN DEL ARBOLADO Cartografía de vegetación Eliminación de incertidumbres de especie. Perfiles transversales sobre los datos LiDAR
INNOVACIONES EN LA GESTIÓN DEL ARBOLADO Cartografía de vegetación
Eliminación de incertidumbres mediante perfiles transversales sobre los datos LiDAR
INNOVACIONES EN LA GESTIÓN DEL ARBOLADO Cartografía de vegetación Cartografía de vegetación verificada
INNOVACIONES EN LA GESTIÓN DEL ARBOLADO Delineación del árbol individual
Tecnología LiDAR y servicios aplicados a Líneas Eléctricas Simulaciones, cálculo exacto de incumplimientos sobre la nube de puntos 3D Ráster de alturas de la vegetación
Tecnología LiDAR y servicios aplicados a Líneas Eléctricas Simulaciones, cálculo exacto de incumplimientos Delimitación de cada árbol a nivel individual a partir de imágenes de alta resolución y datos LiDAR
Tecnología LiDAR aplicada a Líneas Eléctricas Simulaciones, cálculo exacto de incumplimientos Árboles que incumplen y derribos de árboles sobre los conductores Situación actual y proyección de crecimiento en altura por especies a nivel de árbol individual
Tecnología LiDAR aplicada a Líneas Eléctricas Simulaciones, cálculo exacto de incumplimientos Árboles que incumplen y derribos de árboles sobre los conductores Situación actual y proyección de crecimiento en altura por especies a nivel de árbol individual Amarillo: Árboles que hay que talar en la actualidad Naranja: Árboles que hay que talar para garantizar la no intervención de nuevo en la vida útil de la línea (proyección de crecimiento en altura a 40 años)
Tecnología LiDAR aplicada a Líneas Eléctricas Archivos de planta y perfil: Afección a la vegetación Planta: árboles que incumplen a nivel individual Perfil: Línea de arbolado actual y proyectada a 40 años por especie. Incumplimientos
Tecnología LiDAR. Aplicación a líneas aéreas de alta tensión Otros servicios de valor añadido: termografías e inspecciones corona
Tecnología LiDAR. Aplicación a líneas aéreas de alta tensión Investigación I+D+i: escaneos de apoyos con Láser escáner terrestre (LiDAR terrestre)
Otros productos de Tecnología LiDAR Medición precisa temperatura de conductores mediante termografías en tierra
LiDAR Route Mapper - Blom&IBI group
Gracias por su atención!
Juan Gonzalo Gómez Director de Soluciones de Ingeniería. BLOM Colombia [email protected] 3184448198