lunes, 30 de marzo de 2015

LIDAR: MDT de alta resolución.

Aprovechando que recientemente el IGN ha incluido en su Centro de Descarga la posibilidad de descargar estos datos para la mayor parte del territorio, nos hemos preguntado acerca de qué son  y para qué pueden servirnos.
LIDAR es una tecnología que permite determinar la distancia desde un emisor láser a un objeto o superficie utilizando un haz láser pulsado. La distancia al objeto se determina midiendo el tiempo de retraso entre la emisión del pulso y su detección a través de la señal reflejada. Ello nos permite obtener una nube de puntos muy numerosa de muy poco terreno, aumentando en gran manera la precisión de la toma de datos. Apoyado con un sistema GPS obtendremos así miles de puntos por segundo, cada uno con sus coordenadas y sus datos de altura tremendamente precisos. Como yo soy un simple aficionado me basta con esta explicación, si queréis profundizar más hay mucha información por la red, empezando por ejemplo por la inevitable Wikipedia.
Más allá de complicadas explicaciones técnicas que se me escapan, o de utilidades de los datos LIDAR a las que nunca llegaré (topografía, óptica, geología, gestión forestal, etc...), me llamó la atención que estas nubes de puntos podían ser útiles para la elaboración de modelos digitales del terreno de alta resolución. Y me puse manos a la obra a leer cómo podía conseguir un MDT a partir de estos puntos LIDAR.
Vaya por delante que en el mundo LIDAR todo es enorme: enormes cantidades de información, enormes tamaños de archivos, enormes tiempos de procesado y enormes resultados. Sin un ordenador potente que gestione bien todo esto estamos perdidos, y como el mío ya va viejito me conformé con hacer una pequeña prueba de un pequeño terreno. De hecho la utilidad que el propio centro de descargas nos ofrece para descomprimir y visualizar los datos no pude utilizarla por trabajar bajo Windows XP, así que eché mano del todopoderoso Global Mapper (que además abre los datos directamente en el formato comprimido en el que los ofrece el CNIG (LAZ), sin necesidad de descomprimir y extraer el archivo LAS que contienen, que es el genuino de los datos LIDAR). El CNIG ofrece los datos en cuadrículas de 2x2 kms; buscamos la de la zona de nuestro interés y una vez descargada la abrimos en Global Mapper.
LAZ de datos LIDAR abierto en Global Mapper coloreado por elevación. Como véis contiene más de 3 millones de puntos.
A partir de aquí y después de un par de pasos relativamente sencillos elaboré el MDT y lo exporté en el clásico formato .asc. Mi intención era comprobar la ganancia de calidad en la resolución del modelos de elevaciones y, efectivamente, es enorme. En un próximo artículo contaré el proceso a seguir, pero por ahora baste con poneros un par de imágenes de la misma zona comparando el MDT05 disponible en el Centro de Descargas con el nuevo MDT elaborado a partir de los datos LIDAR. Si el primero nos da una resolución de 5 metros de paso de malla, el generado con LIDAR -si no estoy equivocado- nos da una de 0,2048 metros.
MDT05 visualizado a escala 1:5000.
MDT de la misma zona generado con datos LIDAR a la misma escala 1:5000.
Como veis, realmente impresionante. Los datos LIDAR captan hasta las elevaciones de edificios o de vegetación. Obsérvese como donde en la primera captura se adivina un pueblo, en la segunda se distinguen hasta las casas. Y lo mismo con masas de arbolado o pequeños taludes que separan tierras. Comparando en CompeGPS (esta vez con el MDT25) la diferencia también es evidente:
Fondo MDT25 con el MDT extraído de datos LIDAR superpuesto en CompeGPS.
MDT a partir de datos LIDAR y con relieve de color en QGIS.
Si sentís curiosidad por estos datos LIDAR, y dado que Global Mapper es un programa de pago, por internet podemos encontrar varios visores gratuitos (además del que nos ofrece el CNIG). Uno de los más populares y con muchísimas opciones es Fugroviewer.

8 comentarios:

  1. Buenos días;

    Como comentas, la posibilidad de utilización del LIDAR es enorme. En el caso que propones, hay que tener en cuenta que lo extraido es el Modelo Digital de Superficies, es decir, la superficie tal cual de todo lo que haya, incluyendo vegetación, casas...
    El Modelo Digital del Terreno o de Elevaciones es parecido, pero no lo mismo, ya que representa el suelo, habiendo eliminado la vegetación (Pasto, matorral y arbolado), los edificios, puentes...
    Por último se puede conseguir un Modelo Digital de Vegetación en el cual se obtiene la altura de la vegetación, muy interesante para gestión forestal y de incendios forestales.
    Como aporte, añadiré que además de Fugro, que es un visor gratuito, se puede utilizar Fusion (También gratuito) para ver y trabajar con datos LIDAR. Hay disponibles buenos tutoriales (En inglés) para utilizar este programa.

    Un saludo

    Javier Navalpotro Herrero
    Ingeniero Forestal
    www.alawaforestal.com

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    1. Es cierto tocayo, y muy lógico lo que cuentas. Pequé de inexactitud claramente. En el articulo de cómo hacer el MDT reseñaré esa puntualización. Muchas gracias por el aporte y saludos!

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  2. Buenos días,

    Lo primero darte la enhorabuena por el post y la elección de imagenes, ya que son un aporte idel para entender mejor el concepto que explicas.

    Respecto a la resolución que comentas del Lidar de 0,2048 metros, debo avisarte que es erronea. Ya que la resolución que se obtiene para los datos Lidar de 2x2 km descargados del IGN es de 1.41 metros.

    Todos estos aspectos y muchos más acerca de la tecnología Lidar son los que comentaré a partir de Enero en mi blog.

    Un saludo

    Rubén Llorens Alonso
    Ingeniero Cartógrafo, Geodesta y Topógrafo

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    1. Muchas gracias Rubén. Para mi el mundo LIDAR es bastante desconocido y sólo he hecho algunas aproximaciones como puedes ver en el blog. Será un placer aprender de los que saben y por seguir tu blog. Saludos!!

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  3. Hola me llamo Karina y estoy interesada en la precisión real del un MDE, alguien la conoce?

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    1. Hola Karina... Pues dependerá de los datos con los que se haya hecho ese mde y la resolución que tengan... Los compañeros han respondido algo al respecto en los comentarios de arriba. Saludos.

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  4. Hola Javier,

    No conocía esto de la tecnología LIDAR. He estado viendo tu blog porque aparecen cosas interesantes para los que nos manejamos un poco con mapas para hacer senderismo y montañismo, y al ver este tema del LIDAR me he quedado un poco alucinado. Pero hay alguna cosa que no entiendo y a ver si crees q me la puedes resolver:

    -¿Cómo es posible que LIDAR pueda "atravesar" edificios o árboles? Si emite una señal y luego rebota, se supone que rebotará en el edificio o en el árbol y nunca llegará a la superficie. Entonces, ¿cómo puede ser que luego te permita hacer una simulación con sólo superficie (sin árboles o edificios) y que además sea buena? Es q no entiendo cómo luego se puede eliminar los árboles y edificios si quieres y queda un mapa del suelo.

    -Por otro lado, cuando me he descargado un par de archivos de .laz de mi zona, y luego en GlobalMapper le doy al icono de Información, y me pongo sobre algún punto, aparece una ventana que pone por ejemplo, "Height" (altura) y se supone que es altura sobre la superficie del terreno, pero me suena que he visto algún valor negativo (algo así como -0.26653 o algo así), es decir, que "atraviesa" el suelo. ¿Cómo es posible eso? Puedo entender valores positivos porque el laser rebota en el suelo, pero no entiendo por qué puede "atravesar" incluso la superficie del suelo (para que dé un valor negativo). No sé cómo lo hacen o si es un error. De hecho, por curiosear lo he hecho en una zona de costa, en el mar, y aparecían muchos valores negativos (incluso -0.70 he llegado a ver), es decir, que entiendo que "atraviesa" el agua 70 cms. ¿Qué tecnología puede llevar a cabo eso desde un avión o cómo se produce eso, o es un error?

    Sé que son preguntas algo complicadas, pero a ver si tú o algún visitante de tu blog puede aclararme estás cuestiones, pues estoy alucinado en por ejemplo, cómo puede "barrer" todas las construcciones de un pueblo y dejarlo en modo superficie.

    Gracias! Y un saludo!

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    1. Saludos... la verdad que si que es alucinante. Los puntos LIDAR suelen estar en bruto y se necesita una concienzuda clasificación para catalogarlos y hacerlos más fiables. Yo desconozco en profundidad los detalles técnicos del sistema, quizá buscando por la red encuentres respuesta a esos enigmas muy lógicos.

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