Análisis comparativo de láser escáner y fotogrametría lineal sobre vehículo para la captura de datos 3D

Abstract

[ES] Este trabajo de fin de grado en Ingeniería en Geomática y Topografía se centra en la evaluación y comparación de dos metodologías de adquisición de datos 3D utilizadas en aplicaciones topográficas y de geomática. El objetivo principal es determinar la eficacia y precisión de la tecnología láser escáner en comparación con un enfoque novedoso basado en la fotogrametría lineal, utilizando dos cámaras Canon EOS 250D, colocadas de forma paralela sobre un vehículo. La tecnología láser escáner ha sido ampliamente adoptada en la captura de datos 3D en la industria de la geomática y topografía debido a su precisión y velocidad. Sin embargo, esta metodología puede ser costosa y limitada en ciertas aplicaciones debido a sus restricciones en la captura de áreas extensas o entornos con obstáculos. El enfoque alternativo propuesto se basa en la fotogrametría lineal, aprovechando la potencia de las cámaras digitales. Este método permite la adquisición de datos 3D a partir de imágenes aéreas o terrestres y tiene un potencial significativo para reducir costos y simplificar la logística de campo. En este estudio, se realizó una serie de experimentos de adquisición de datos en diversos entornos topográficos utilizando ambas metodologías (fotogrametría lineal y laser escáner). Se compararon los resultados obtenidos en términos de precisión, tiempo de adquisición y costos asociados. Además, se evaluaron las limitaciones y ventajas de cada enfoque en diferentes situaciones, como la captura de objetos complejos, la precisión en la determinación de coordenadas y la densidad de nube de puntos generada. Los resultados indican que, si bien la tecnología láser escáner sigue siendo la opción preferida en aplicaciones que requieren una alta precisión y una densidad de nube de puntos, la fotogrametría lineal con Canon EOS 250D y la correlación automática de las imágenes capturas, demuestra ser una alternativa viable en escenarios donde la eficiencia en costos y la flexibilidad logística son prioritarias. Este estudio contribuye a la comprensión de las capacidades y limitaciones de diferentes metodologías de adquisición de datos 3D en la geomática y topografía, permitiendo a los profesionales tomar decisiones informadas sobre la selección de la tecnología más adecuada para sus proyectos específicos.

[EN] This final degree project in Geomatics and Topography Engineering focuses on the evaluation and comparison of two 3D data acquisition methodologies used in topographic and geomatics applications. The main objective is to determine the effectiveness and accuracy of laser scanning technology compared to a novel approach based on linear photogrammetry, using two Canon EOS 250D cameras, placed in parallel on a vehicle. Laser scanning technology has been widely adopted in 3D data capture in the geomatics and surveying industry due to its accuracy and speed. However, this methodology can be expensive and limited in certain applications due to its restrictions on capturing large areas or environments with obstacles. The proposed alternative approach is based on linear photogrammetry, taking advantage of the power of digital cameras. This method allows the acquisition of 3D data from aerial or ground images and has significant potential to reduce costs and simplify field logistics. In this study, a series of data acquisition experiments were carried out in various topographic environments using both methodologies (linear photogrammetry and laser scanning). The results obtained were compared in terms of precision, acquisition time and associated costs. Furthermore, the limitations and advantages of each approach were evaluated in different situations, such as the capture of complex objects, the accuracy of coordinate determination, and the generated point cloud density. The results indicate that, while laser scanning technology remains the preferred option in applications requiring high precision and point cloud density, linear photogrammetry with the Canon EOS 250D and automatic correlation of captured images proves to be an viable alternative in scenarios where cost efficiency and logistical flexibility are priorities. This study contributes to the understanding of the capabilities and limitations of different 3D data acquisition methodologies in geomatics and surveying, allowing professionals to make informed decisions about selecting the most appropriate technology for their specific projects.

[CA] Aquest treball de fi de grau en Enginyeria en Geomàtica i Topografia se centra en l'avaluació i la comparació de dues metodologies d'adquisició de dades 3D utilitzades en aplicacions topogràfiques i de geomàtica. L'objectiu principal és determinar l'eficàcia i la precisió de la tecnologia làser escàner en comparació amb un enfocament nou basat en la fotogrametria lineal, utilitzant dues càmeres Canon EOS 250D, col·locades de forma paral·lela sobre un vehicle. La tecnologia làser escàner ha estat àmpliament adoptada en la captura de dades 3D a la indústria de la geomàtica i topografia a causa de la seva precisió i velocitat. No obstant això, aquesta metodologia pot ser costosa i limitada en certes aplicacions per les seves restriccions en la captura d'àrees extenses o entorns amb obstacles. L'enfocament alternatiu proposat es basa en la fotogrametria lineal aprofitant la potència de les càmeres digitals. Aquest mètode permet adquirir dades 3D a partir d'imatges aèries o terrestres i té un potencial significatiu per reduir costos i simplificar la logística de camp. En aquest estudi, es va realitzar una sèrie d´experiments d´adquisició de dades en diversos entorns topogràfics utilitzant ambdues metodologies (fotogrametria lineal i làser escàner). Es van comparar els resultats obtinguts en termes de precisió, temps d´adquisició i costos associats. A més, es van avaluar les limitacions i els avantatges de cada enfocament en diferents situacions, com ara la captura d'objectes complexos, la precisió en la determinació de coordenades i la densitat de núvol de punts generada. Els resultats indiquen que, si bé la tecnologia làser escàner segueix sent l'opció preferida en aplicacions que requereixen una alta precisió i una densitat de núvol de punts, la fotogrametria lineal amb Canon EOS 250D i la correlació automàtica de les imatges captures, demostra que és una alternativa viable a escenaris on l'eficiència en costos i la flexibilitat logística són prioritàries. Aquest estudi contribueix a la comprensió de les capacitats i limitacions de diferents metodologies d'adquisició de dades 3D a la geomàtica i topografia, permetent als professionals prendre decisions informades sobre la selecció de la tecnologia més adequada per als seus projectes específics.