Precisión de los Modelos de Terreno a partir de Movimiento Estructural/Esteroscopía Multivista: Una Evaluación Práctica para Aplicaciones en Geología de Campo
Autores: Pavlis, Terry L.; Serpa, Laura F.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Precisión de los Modelos de Terreno a partir de Movimiento Estructural/Esteroscopía Multivista: Una Evaluación Práctica para Aplicaciones en Geología de Campo
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Ciencias de la Tierra y Geología
Palabras clave
Modelos de terreno
Estructura a partir del movimiento
Estéreo multivista
Mapeo geológico
LiDAR terrestre
Densidades de puntos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Evaluamos la precisión de los modelos de terreno de Estructura a partir de Movimiento/Estéreo Multivista (SM) adquiridos ad hoc o sin control terrestre de alta resolución para analizar su uso como base para la cartografía geológica de lecho rocoso en 3D de bajo costo. Nuestro enfoque está en técnicas que pueden ser utilizadas en proyectos de campo sin el uso de equipos pesados y/o costosos o la colocación de control terrestre en sitios logísticamente desafiantes (por ejemplo, caras de acantilados empinados o entornos remotos). Utilizamos un levantamiento de Detección y Rango por Luz Terrestre (LiDAR) como base para la comparación de dos tipos de modelos SM: (1) modelos desarrollados a partir de imágenes adquiridas en un vuelo de avión chárter con control terrestre referenciado por objetos naturales ubicados en escenas de Google Earth; y (2) vuelos de drones con una georreferencia establecida únicamente a partir de posiciones de cámara ubicadas por sistemas de Navegación Satelital Global (GNSS) convencionales y corregidos diferencialmente. Encontramos que todos nuestros modelos SM son indistinguibles en escala del modelo de referencia LiDAR. Sin embargo, los modelos SM muestran traslaciones y rotaciones de cuerpo rígido, con traslaciones generalmente dentro del tamaño de 1-5 m de los objetos naturales utilizados para el control terrestre, la resolución de los receptores GNSS, o ambos. Las rotaciones de cuerpo rígido pueden atribuirse a un plan de imagen deficiente, que puede evitarse con una planificación de levantamiento. Los análisis de densidades de puntos en varios modelos muestran una limitación de las nubes de puntos de LiDAR Terrestre como base de mapeo debido a la rápida caída de resolución con la distancia. En contraste, los modelos SM se caracterizan por densidades de puntos relativamente uniformes controladas por la óptica de la cámara, el número de imágenes y la distancia al objetivo. Esta densidad uniforme es el producto del paso de estéreo Multivista en el procesamiento SM que llena áreas entre puntos clave y es importante para la cartografía geológica de lecho rocoso porque permite una interpretación directa en una nube de puntos a una escala relativamente uniforme a lo largo de un modelo. Nuestros resultados indican que estos métodos simples permiten que la construcción de modelos SM sea precisa en el rango de GNSS convencionales con resoluciones a escala submétrica, incluso de centímetros, dependiendo de los parámetros de adquisición de datos. Por lo tanto, los modelos SM pueden, y deben, servir como base para la cartografía geológica de alta resolución, particularmente en terrenos empinados donde las técnicas convencionales fallan. Nuestros modelos SM parecen proporcionar visualizaciones precisas de características geológicas a escalas de km que permiten una cartografía geológica detallada en 3D con una precisión relativa a nivel de decímetros o centímetros y posicionamiento absoluto en la precisión de 2-5 m de GNSS; una precisión geométrica que permitirá nuevos estudios sin precedentes de cualquier sistema geológico donde la geometría sea el dato fundamental.
Descripción
Evaluamos la precisión de los modelos de terreno de Estructura a partir de Movimiento/Estéreo Multivista (SM) adquiridos ad hoc o sin control terrestre de alta resolución para analizar su uso como base para la cartografía geológica de lecho rocoso en 3D de bajo costo. Nuestro enfoque está en técnicas que pueden ser utilizadas en proyectos de campo sin el uso de equipos pesados y/o costosos o la colocación de control terrestre en sitios logísticamente desafiantes (por ejemplo, caras de acantilados empinados o entornos remotos). Utilizamos un levantamiento de Detección y Rango por Luz Terrestre (LiDAR) como base para la comparación de dos tipos de modelos SM: (1) modelos desarrollados a partir de imágenes adquiridas en un vuelo de avión chárter con control terrestre referenciado por objetos naturales ubicados en escenas de Google Earth; y (2) vuelos de drones con una georreferencia establecida únicamente a partir de posiciones de cámara ubicadas por sistemas de Navegación Satelital Global (GNSS) convencionales y corregidos diferencialmente. Encontramos que todos nuestros modelos SM son indistinguibles en escala del modelo de referencia LiDAR. Sin embargo, los modelos SM muestran traslaciones y rotaciones de cuerpo rígido, con traslaciones generalmente dentro del tamaño de 1-5 m de los objetos naturales utilizados para el control terrestre, la resolución de los receptores GNSS, o ambos. Las rotaciones de cuerpo rígido pueden atribuirse a un plan de imagen deficiente, que puede evitarse con una planificación de levantamiento. Los análisis de densidades de puntos en varios modelos muestran una limitación de las nubes de puntos de LiDAR Terrestre como base de mapeo debido a la rápida caída de resolución con la distancia. En contraste, los modelos SM se caracterizan por densidades de puntos relativamente uniformes controladas por la óptica de la cámara, el número de imágenes y la distancia al objetivo. Esta densidad uniforme es el producto del paso de estéreo Multivista en el procesamiento SM que llena áreas entre puntos clave y es importante para la cartografía geológica de lecho rocoso porque permite una interpretación directa en una nube de puntos a una escala relativamente uniforme a lo largo de un modelo. Nuestros resultados indican que estos métodos simples permiten que la construcción de modelos SM sea precisa en el rango de GNSS convencionales con resoluciones a escala submétrica, incluso de centímetros, dependiendo de los parámetros de adquisición de datos. Por lo tanto, los modelos SM pueden, y deben, servir como base para la cartografía geológica de alta resolución, particularmente en terrenos empinados donde las técnicas convencionales fallan. Nuestros modelos SM parecen proporcionar visualizaciones precisas de características geológicas a escalas de km que permiten una cartografía geológica detallada en 3D con una precisión relativa a nivel de decímetros o centímetros y posicionamiento absoluto en la precisión de 2-5 m de GNSS; una precisión geométrica que permitirá nuevos estudios sin precedentes de cualquier sistema geológico donde la geometría sea el dato fundamental.