Comparativa entre software propietario y libre en levantamientos fotogramétricos con RPAs

Abstract

El presente proyecto describe la aplicación de la fotogrametría en la generación de modelos tridimensionales a partir de fotografías. Los novedosos avances tanto de los sistemas informáticos como de las cámaras fotográficas han convertido esta disciplina en una herramienta indispensable para la cartografía actual. Además, la sustitución de los aviones por los RPA ha posibilitado un gran ahorro de tiempo y coste. El contenido de este trabajo presenta este tipo de fotogrametría a través de la tecnología Structure for Motion (SfM). Con esta técnica se consigue a partir de fotografías con solape, características comunes entre imágenes posibilitando la generación de nubes de puntos tridimensionales, ortofotos o modelos digitales de elevaciones (MDE). Para poner de manifiesto esta técnica se utilizan fotografías (141,11x105,83 cm) de dos zonas cercanas al antiguo castillo de Lebrija con el objetivo de realizar un levantamiento fotogramétrico. Se utilizan para ello dos software, un software libre como VisualSfM y un software comercial como Agisoft Metashape. Una vez obtenidos los modelos de las dos zonas con estos software, se comparan sus resultados observando si las características del modelo con software libre iguala los resultados del software comercial. Para verificar ambos modelos se utilizan datos LiDAR del proyecto PNOA, tecnología utilizada actualmente para obtener modelos digitales del terreno. El estudio se apoya en un software SIG como es QGIS para realizar las comparativas tras la obtención de los datos de cada metodología. Los resultados en la comparativa de las nubes de puntos ofrecen datos muy similares, situándose la mayor distancia en la superficie central de la zona 1 de estudio con distancias entre puntos inferiores a 1,5 m. En lo referente a los modelos digitales de elevaciones se obtienen pocos cambios con respecto al LiDAR. Los peores resultados también se encuentran en la superficie central de la zona 1 con diferencias menores a 1 m. Y por último, el perfil topográfico realizado en dos secciones de terreno muestra pequeñas variaciones en zonas de pequeña vegetación con desviaciones máximas de 10 - 20 cm . Por tanto, ambos software ofrecen modelos bastante similares con resultados un poco más precisos en el caso de Metashape ya que la variación con respecto al LiDAR es menor (5 cm en gran parte de su superficie). La principal desventaja del software libre es el tiempo empleado en generar todo el proceso.

This project describes the application of photogrammetry in the creation of three-dimensional models from photographs. The innovative developments in both computer systems and cameras have made this discipline an essential tool for today’s cartography. In addition, the replacement of aeroplanes with RPAs has made possible great savings in time and cost. The aim of this project presents this type of photogrammetry through the Structure for Motion (SfM) technology. With this technique, common characteristics between images are obtained from overlapping photographs, enabling the creation of three-dimensional point clouds, orthophotos and digital elevation models (DEMs). In order to bring to light this technique, photographs (141.11x105.83 cm) of two areas near the old Lebrija castle are used, with the objective of carrying out a photogrammetric survey. For this purpose, two software are used: a free software such as VisualSfM and a commercial software such as Agisoft Metashape. Once the models of the two areas have been obtained with these two software, their results are compared, observing if the characteristics of the model with free software match the results of the model with commercial software. In order to check both models, LiDAR data from the PNOA project (a technology currently used to obtain digital terrain models) will be employed. The study uses a GIS software such as QGIS to make comparisons after obtaining the data of each methodology. The results in the comparative of the point clouds offer very similar data, with the greatest distance being in the central surface of the zone 1 of study with distances between points lower than 1.5 m.. Regarding the digital elevation models, few changes are obtained with respect to the LiDAR.The worst results are also found in the central surface of zone 1 with differences of less than 1 m. And finally, the topographic profile made in two sections of land shows small variations in areas of small vegetation with maximum deviations of 10 - 20 cm . Therefore, both software offer quite similar models with slightly more precise results in the case of Metashape since the variation with respect to the LiDAR is smaller (5 cm in most of its surface). The main disadvantage of the free software is the time spent in generating the whole process.