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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 •

•

Cartografía

SERVICIOS ONLINE (SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICOS) •

BlomURBEX

–

Vectorial 2D y 3D

•

BlomURBEX 3D

–

Modelos Digitales del Terreno

•

BlomSTREET

–

Modelos Digitales de Superficie

•

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

•

Catálogo de Modelos 3D urbanos

•

Desarrollos GIS a medida

•

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

• • • • • •

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

•

1993 Saab, Osterman y la Autoridad Sueca de Carreteras desarrollan TopEye

•

1995 Primer vuelo de TopEye

•

1996 Primer Vuelo comercial TopEye sobre líneas eléctricas 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 para captura simultánea de imágenes; cooperación entre Hasselblad y PhaseOne

•

2000 Tesis de Helen Rost en calibración LiDAR – comienzo del Matching y TerraMatch

•

2003 Recomendación de los modelos LiDAR para el diseño 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 España y primer vuelo LiDAR Blom en Centroamérica

•

2009 Blom desarrolla TopEye MKIII

•

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

blom26

Productos básicos Productos Generados – Curvas de nivel cada 25 cm

blom38

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