Creación de mallas 3D en toda una ciudad con drones

Publicado el 15 octubre, 2021

Site Scan for ArcGIS, impulsado por el motor de mallado SURE for ArcGIS, es una poderosa herramienta basada en la nube para generar rápidamente mallas 3D fotorrealistas precisas en toda la ciudad. Site Scan ingiere imágenes tomadas por drones y utiliza un proceso fotogramétrico para convertir esas imágenes en productos de datos 2D y 3D. Estos productos de datos se pueden usar no solo para actualizar imágenes de mapas base, sino que ahora, con la tecnología mejorada de mallado 3D, estos conjuntos de datos se pueden usar para crear un gemelo digital de una ciudad de una manera económica y eficaz.

Para probar esto, Esri y el socio comercial de Esri, Wingtra, comenzaron una prueba de concepto: usar WingtraOne Gen II para mapear una gran sección de Zurich, Suiza, y procesar los datos en Site Scan for ArcGIS utilizando el motor de mallado SURE recientemente integrado.

Capturar

La recopilación de imágenes de drones para crear estos gemelos digitales requiere ángulos de cámara y campos de visión que no solo se superpongan lo suficiente, sino que también capturen las fachadas de cualquier edificio vertical o entidad natural. Esto asegura que el motor de mallado tenga suficiente información de textura y detalle para que los modelos generados sean completos y de alta resolución.

Con la aplicación de vuelo Site Scan y un cuadricóptero compatible, el mejor modo de vuelo es «Crosshatch Survey». Este modo de vuelo crea un patrón de vuelo norte-sur-este-oeste con un ángulo de cámara predeterminado de 35 grados. Estas rutas de vuelo permiten una mejor reconstrucción de los datos 3D porque todas las demás líneas de vuelo miran en la misma dirección, creando un efecto estéreo que mejora la reconstrucción.

Al capturar un área grande, puede ser más eficiente usar un vehículo estilo avión que un cuadricóptero. Wingtra acaba de anunciar la próxima generación de su VTOL, o avión de «despegue y aterrizaje vertical», el «WingtraOne Gen II». Este vehículo tiene una cámara mejorada que está montada en un ángulo oblicuo combinada con una lente de amplio campo de visión para capturar las fachadas de las estructuras de la ciudad sin requerir múltiples pases.

Los vuelos sobre Zúrich se planificaron en ocho secciones. La adquisición de datos se completó en solo seis horas de vuelo.

Andrea planea la próxima misión WingtraOne (imagen cortesía de Wingtra).

Procesar

Después de que se completaron los vuelos, el primer paso fue post-procesar los datos GPS utilizando un método de “cinemática postprocesada” o “PPK” y etiquetar geográficamente las imágenes sin procesar tomadas utilizando esta información de ubicación de mayor precisión.

Una vez que se actualizó la información de GPS de las imágenes, éstas se cargaron en Site Scan for ArcGIS para su procesamiento. Cada sección de vuelo se cargó por separado. Estas secciones se pueden combinar para procesarlas juntas o mantenerlas separadas para juntarlas después de procesarlas en un solo mapa o escena 3D. Se agregaron puntos de control terrestre, o «GCPs», y se etiquetaron como puntos de control para verificar la precisión de los datos del GPS PPK después del procesamiento.

Cada sección se procesó simultáneamente en la nube, gracias a las capacidades de procesamiento elástico que permiten que cada conjunto de datos se procese en paralelo con los otros conjuntos de datos. Así, los conjuntos de datos de toda una ciudad se procesaron y estuvieron disponibles pocas horas después de la carga.

Cada sección se procesó en Site Scan simultáneamente y se reunió después del completado.

Malla 3D de Zurich procesada en Site Scan.

Compartir

Los conjuntos de datos resultantes de la ciudad son bastante grandes debido a las imágenes de Wingtra de alta resolución. No sería práctico descargar estos conjuntos de datos en una máquina local solo para volver a cargarlos en ArcGIS Online o en un portal de Enterprise.

Por esta razón, Site Scan incluye un botón de publicación directa. Este botón automatiza la creación de capas alojadas directamente desde Site Scan a Online o Portal. Para los conjuntos de datos de Zurich, simplemente hacer clic en este botón y dirigir la tarea de publicación a una carpeta y / o grupo era todo lo que se necesitaba para agregar los datos a la organización de ArcGIS. Estas mallas 3D se pueden llevar a una escena para permitir la transmisión de alta definición de estos datos a través de Internet, la cual es tan liviana que incluso se puede ver en un dispositivo móvil.

El conjunto de datos completo se puede llevar a una escena 3D donde tiene un alto rendimiento.

Conclusión

Hacer el mapa de una ciudad entera con la resolución que se empleó en Zúrich era una tarea abrumadora en un pasado no muy lejano. Los avances en la tecnología de drones con la última generación de WingtraOne VTOL, combinados con el procesamiento de imágenes en la nube con Site Scan for ArcGIS, hacen que un proyecto como este sea un flujo de trabajo único y simple: capturar, procesar y compartir.

Jeremiah Johnson

Este artículo originalmente apareció en la edición global del Blog de Esri

3 de agosto de 2021