domingo, 5 de abril de 2015

MDT con datos LIDAR en Global Mapper.

Una vez introducido el tema de los datos LIDAR en un articulo anterior, vamos a mostrar ahora como fabricar esos MDT de altísima resolución con Global Mapper a partir de dichos datos disponibles en el Centro de Descargas.
Lo primero es conseguir los datos, para lo cual accedemos al Centro de Descargas del CNIG. Ya sabéis que para descargar la mayoría de datos es necesario un sencillo registro previo. La numeración de las cuadrículas de datos LIDAR es completamente diferente a la de cualquier cuadrícula del MTN, ya que sólo abarcan un terreno de 2x2 kms, por lo que la mejor opción para acotar la búsqueda es hacerlo a través del visor geográfico (la otra forma es por municipio, lo que nos arrojaría un listado de resultados bastante grande sin que supiéramos exactamente a qué parte del terreno corresponde cada cuadrícula LIDAR).
1.- Seleccionar búsqueda en visor. 2.- Seleccionar el producto a descargar, en este caso LIDAR. 3.- Acotar en visor la zona de búsqueda y dibujar un polígono siguiendo las instrucciones. 4.- Pulsar el botón Buscar.
Nos aparece el listado de archivos que se solapan con la zona seleccionada; ahora ya es cuestión de descargarlos y utilizar aquellos que nos interesen. Desde luego una búsqueda nada sencilla y poco intuitiva. El IGN pone a nuestra disposición un archivo vectorial .shp conteniendo la malla LIDAR con todas las cuadrículas disponibles, lo que es bastante útil para poder situarnos y saber qué archivos descargar. Una vez conseguidos los archivos con los que vamos a trabajar los abrimos en Global Mapper. En este caso hemos escogido cuatro cuadrículas:
Los 4 archivos LAZ abiertos en Global Mapper. En el Control Center vemos el nombre de cada uno (también que entre los cuatro suman más de 13 millones de puntos). En el botón Metadata tenemos información curiosa y extra de las características del archivo (número de puntos, rebote láser de cada uno, clasificación del punto por tipo de rebote, etc, etc...). También está cargada la malla vectorial de cuadrículas LIDAR: pinchando en ella con la herramienta Info sabremos rápidamente el nombre del archivo que corresponde y podremos buscarlo y conseguirlo con mayor facilidad. Rodeada por línea verde la barra de botones con herramientas LIDAR.
Necesitamos extraer la malla de elevación de los archivos LIDAR para poder exportar como MDT (o DEM) el conjunto. Procedemos según la siguiente secuencia:
1.- En el menú Analysis seleccionamos Create Elevation Grid from 3D Vector Data. 2.- En la nueva ventana nos cercioramos que los 4 archivos LIDAR estén seleccionados. 3.- En la ventana Options podemos dejar todo por defecto como se ve en la imagen. Pulsamos OK.
Si el programa os da algún tipo de error, como me ha pasado a mi, supongo que por demasiada información y que mi PC no da para más, podemos probar a hacerlo de dos en dos capas en vez de las cuatro a la vez (paso 2 de la captura anterior).
Tenemos los dos primeros LIDAR (los que no tienen marca en la casilla) convertidos a malla de elevación (capa Elevation Grid 1).
Ahora procedemos exactamente igual para las otras dos cuadrículas LIDAR. En realidad todo va a depender de la potencia de vuestro ordenador: de poder hacer los procesos rápidamente y de una vez a tener que ir por partes y con esperas desesperantes como en mi caso. Por fin tenemos las mallas de elevaciones de las cuatro cuadrículas LIDAR (esta vez en dos capas Elevation Grid porque mi pc no pudo hacer las 4 de golpe). Cerramos los archivos LIDAR para que el programa trabaje más fluido y ahora sólo tenemos que exportar todos los datos en pantalla al formato .asc clásico de los archivos MDT y tendremos nuestro modelo digital a partir de datos LIDAR.
Secuencia de exportación en formato .asc. Pulsamos OK y elegimos nombre y destino para guardar archivo.
A partir de aquí es cuestión de paciencia y que nuestro PC o Global Mapper puedan con lo que les hemos pedido. Importante: como vemos destacado en amarillo, la resolución por defecto para el MDT es de 0,20x0,40 metros (juraría que en otras pruebas me ha dado valores iguales de 0,20 para X e Y, pero bueno...). Este sería el MDT ideal y a mejor resolución que podemos conseguir desde los datos LIDAR. Pero si el archivo resultante se nos desmadra de tamaño podemos modificar la resolución y poner 1 metro, 2, 3 o lo que creamos conveniente. Para que os hagáis una idea de lo que cambia la cosa, los tamaños del MDT resultante de estas cuatro cuadrículas LIDAR a diferentes resoluciones son:
- MDT a 0,20x0,40 m (original): 3,31 Gigas.
- MDT a 1 m: 135 Megas.
- MDT a 2 m: 33,9 Megas.
Así que es cuestión, como casi siempre, de encontrar el equilibrio adecuado entre calidad y tamaño de archivo final según las cuadrículas LIDAR que queramos exportar. Y no olvidemos que el MDT05 (con 5 metros de malla y datos LIDAR) ya lo tenemos disponible para muchas zonas de España sin necesidad de elaborarlo.
Antes de finalizar quiero hacer una precisión que muy acertadamente me hizo notar un amigo del blog; en realidad lo que hemos extraído en este artículo desde los datos LIDAR no es un Modelo Digital del Terreno (MDT o DEM) sino un Modelo Digital de Superficies, pues incluye la superficie, tal cual, de todo lo que hay en el terreno (vegetación edificios, puentes, etc...).
Un MDT, propiamente dicho, representaría sólo el suelo, habiendo eliminado antes todo lo que no es tal (vegetación de todo tipo, edificios, etc...). Global Mapper nos permite precisar estos parámetros en una ventana a la hora de cargar el archivo LIDAR. de forma que podemos seleccionar los puntos a cargar por su clasificación (zona en amarillo de la imagen izquierda), visualizando solamente los que interesen (baja/media/alta vegetación, suelo, edificios, etc...). Otra opción interesante en la ventana de precarga es la casilla Use Preview Mode (en naranja) por la que podemos abrir una versión reducida de puntos (una décima parte o lo que pongamos en la casilla). Perderemos información, pero para una carga rápida o visualizaciones sin necesidad de datos completos nos ahorrará mucho tiempo.
De igual forma, una vez cargado el archivo podríamos hacer este tipo de filtrado por clasificación de puntos gracias a uno de los botones de la barra de herramientas LIDAR, como se ve en la captura siguiente (con el botón Apply podremos ir previsualizando las variaciones):
Botón Filter Lidar Data representando solamente los puntos de los tres tipos de vegetación.
Para explicarme mejor os pongo dos imágenes del visor FugroViewer. En la izquierda hemos activado sólo los puntos clasificados como Ground (Suelo) y en la derecha están activados todos los puntos que forman el archivo LIDAR. El primero sería el Modelo Digital del Terreno y el segundo el Modelo Digital de Superficies.
De esta forma, como hemos hecho en la captura del filtrado de puntos, podríamos sólo visualizar, por ejemplo, los puntos clasificados como High Vegetation y elaborar un Modelo Digital de Vegetación, obteniendo la altura de la capa arbórea, algo muy útil para gestión forestal o de incendios. Las posibilidades y combinaciones son inmensas, e intentaremos ir descubriéndolas en próximos artículos. Para muestra dos botones del visor 3D de Global Mapper:
MDT05 con nube de puntos High Vegetation (arbolado) de datos LIDAR
Representación 3D de nube de puntos High Vegetation LIDAR coloreados por elevación. Se han añadido los vectoriales
 carreteras (líneas verdes), ríos (líneas azules), núcleos de población (polígonos blancos) y curvas de nivel.
Hasta aquí hemos llegado por hoy en este apasionante tema de los datos LIDAR. Muchas gracias a todos y un saludo.

5 comentarios:

  1. Realmente muy interesante, estoy aprendiendo a usar este programa y la verdad es que resulta muy útil y clara esta información. Muchas gracias!

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  2. Muchas gracias por toda la explicación del proceso. Pero... a parte del global mapper... ¿hay algún otro programa gratuito con elo que poder realizarlo?

    Gracias de antemano

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    1. Prueba con LAStools, un conjunto de herramientas que puedes usar integradas en QGIS:
      http://digimapas.blogspot.com.es/2015/04/lidar-en-qgis-lastools.html
      O de forma independiente:
      http://digimapas.blogspot.com.es/2015/05/lastools-manejando-datos-lidar.html
      Saludos!

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  3. Muchas gracias Javier.

    Es verdad que con el global mapper el proceso es mucho más rápido pero con las herramientas_LAS he conseguido también buenos resultados.

    Un saludo

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    1. Si, con Global Mapper el proceso es más visual y entretenido por decirlo así... Pero bueno LAStools tiene muchas herramientas y Global Mapper es de pago, no se puede tener todo. Gracias a ti. Saludos!!

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