LiDAR: o que é, e como é útil para a fotogrametria
Ao contrário das impressões da cultura pop, os lasers não são apenas feixes destrutivos e destruidores do planeta. Os lasers são uma das formas mais precisas de medir distâncias. Isto inclui o LiDAR, que está se tornando cada vez mais acessível nos mercados consumidores. A tecnologia da Pix4D é a medição a partir de imagens, mas o LiDAR também pode ser incorporado ao fluxo de trabalho. Eis como o LiDAR difere da fotogrametria, mas também como eles podem trabalhar lado a lado.
O que é LiDAR?
LiDAR é um acrônimo para detecção e alcance de luz, que também é conhecido como varredura a laser 3D. O LiDAR foi usado pela primeira vez nos anos 60.1 e é empunhada para medir distâncias com base na luz laser. Funciona iluminando um objeto ou espaço alvo com uma luz laser e registrando o tempo que a luz laser leva para retornar ao sensor para medir as distâncias com alta precisão.
O escaneamento a laser 3D já está em uso em uma variedade de indústrias, com aplicações que variam de projetos de coleta de dados móveis a terrestres e aéreos. Como o escaneamento a laser mede distâncias com precisão, ele é altamente eficaz para fazer recriações digitais em 3D do espaço, objetos e paisagens. Neste aspecto, ele pode competir com a fotogrametria como uma ferramenta para digitalizar a realidade. Os métodos LiDAR produzem uma nuvem de pontos 3D geo-referenciada e não colorida. Esta densa nuvem de pontos é altamente detalhada e freqüentemente inclui pequenos objetos, tais como cabos ou fios, que a fotogrametria pode não reconhecer tão facilmente. Entretanto, o LiDAR pode ser caro de executar, e muitas vezes é necessário contratar uma empresa especializada em escaneamento a laser para coletar dados.
O que é fotogrametria?
A fotogrametria é o processo de medição a partir de imagens. As imagens sobrepostas capturadas são processadas para gerar modelos precisos de espaço. Sua principal finalidade é digitalizar a realidade para levantamento e mapeamento. A fotogrametria primitiva dependia de pontos de vista elevados ou balões de ar quente para coletar dados aéreos. Hoje em dia, há uma maior prevalência do uso de drones para coletar dados de levantamento junto com a captura de imagens ao nível do solo. A fotogrametria é usada em uma variedade de indústrias com uma enorme gama de aplicações, desde mapeamento forense de cena de crime até agricultura de precisão.
Qual é a diferença entre o LiDAR e a fotogrametria?
Em primeiro lugar, LiDAR tem uma grande vantagem sobre a fotogrametria: ele produz sua própria luz. Isso significa que não é afetado pelas condições climáticas, como a cobertura de nuvens e a mudança das condições de iluminação, que podem perturbar muito a coleta de dados aéreos para a fotogrametria. Tanto o escaneamento a laser 3D terrestre quanto aéreo se beneficiam disso, enquanto a fotogrametria usando zangões ou câmeras portáteis sofre com a má iluminação.
Em segundo lugar, LiDAR pode penetrar nos espaços entre pedaços de folhagem e apanhar pequenos detalhes. O pulso de laser verá entre as folhas e dará uma medida diretamente no tronco ou no solo sob a árvore, enquanto a fotogrametria depende das fotos, reconstruindo apenas o que é visível na superfície.
No entanto, o LiDAR é muitas vezes caro. A fotogrametria pode ser realizada, com diversos graus de precisão, com uma ampla gama de câmeras incluindo as de consumo, em vez de ferramentas profissionais exclusivas e de alta especificação.
Além disso, a fotogrametria se beneficia de uma gama de saídas, incluindo nuvens de pontos coloridos, malhas texturizadas e ortofostáicos, enquanto o LiDAR produz apenas uma nuvem de pontos.
Como a fotogrametria e o LiDAR podem trabalhar juntos?
O LiDAR pode ser usado para realizar tarefas similares à fotogrametria e pode fortalecer seus resultados. O uso de ambas as técnicas em combinação significa que o LiDAR, especialmente a varredura a laser terrestre, pode acrescentar detalhes que os dados da fotogrametria aérea podem ter falhado. Assim, quando LiDAR e fotogrametria são combinados, eles trazem mais detalhes a um projeto que pode não ter sido alcançado por nenhum dos dois individualmente.
Isto é exemplificado em PIX4Dsurvey, o novo software de vetorização que faz a ponte entre a fotogrametria e o CAD. Ele permite aos usuários fundir as nuvens de pontos de fotogrametria com dados de nuvens de pontos adquiridos com outras tecnologias, incluindo o LiDAR. Ao fornecer acesso tanto às imagens originais quanto à nuvem de pontos, a vetorização e extração de pontos, polilinhas, polígonos e catenárias se torna mais precisa e rápida do que nunca. Para projetos complicados, por exemplo, com objetos estreitos como linhas de força, o LiDAR pode ajudar a preencher as lacunas que os métodos de coleta de dados fotogramétricos podem falhar. O software é capaz de usar os dados de fotogrametria em combinação com a varredura a laser terrestre.
A vetorização de uma área a divide em polilinhas e polígonos para definir pontos de geometria. Como resultado, os arquivos vetoriais finais derivados de dados de grandes nuvens de pontos de fotogrametria e LiDAR estão prontos para engenharia.
Fotogrametria e LiDAR em ação
LiDAR e as nuvens de pontos de fotogrametria são frequentemente arquivos enormes feitos de bilhões de pontos. Manipular e navegar sem problemas nestes dados tem sido um desafio que a PIX4Durvey agora resolve, permitindo que os usuários lidem com estes bilhões de pontos.
No exemplo abaixo, um drone foi usado para coletar imagens aéreas de um trecho de linha férrea na Suíça. A nuvem de pontos gerada usando fotogrametria captou muitos detalhes da cena, mas não captou as especificidades dos cabos nos trilhos ou do poste metálico que os suportava.
Os dados do LiDAR registraram estes detalhes, preenchendo as lacunas que as imagens do zangão haviam deixado escapar. Como resultado, foi gerado um modelo mais completo da cena, desbloqueando mais informações.
O que vem depois?
Os dispositivos equipados com LiDAR estão se tornando mais difundidos, tornando a tecnologia disponível para muitos ao transformar produtos de consumo populares em dispositivos prontos para a modelagem 3D precisa. Este é especialmente o caso do iPad Pro 2020 e do iPhone 12 Pro para o qual o aplicativo PIX4Dcatch foi otimizado.
O fluxo de trabalho para escaneamento 3D terrestre com PIX4Dcatch é simples: segure o dispositivo móvel iOS e ande por aí para capturar imagens da área de interesse. A varredura é feita com malha 3D em tempo real, dando feedback ao vivo sobre a conclusão da cena. O PIX4Dcatch grava os dados GPS e IMU, permitindo gerar saídas 3D escalonadas e georreferenciadas com PIX4Dmatic, PIX4Dmapper ou PIX4Dcloud.
Enquanto isso, a PIX4Dmatic pode agora processar ambas as nuvens de pontos LiDAR e fotogrametria no mesmo projeto que foi produzido com a PIX4Dcatch. Esta atualização foi introduzida no PIX4Dmatic 1.19 em 2021. Como resultado, os usuários da PIX4Dmatic podem escolher entre usar a nuvem de pontos LiDAR, a nuvem de pontos de fotogrametria ou a nuvem de pontos fundida para obter o melhor de seus resultados.
A transição do LiDAR para ser acessível no mercado consumidor é um desenvolvimento empolgante para a modelagem 3D. A precisão exata do escaneamento a laser 3D em combinação com a flexibilidade e as variadas aplicações e saídas da fotogrametria é parte da revolução contínua na indústria de levantamento e mapeamento, garantindo um acesso mais simples às informações críticas, com mais precisão do que nunca.
Referências
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