Escaneado LiDAR móvil: Todo lo que necesitas saber
¿Qué es el escaneado LiDAR móvil y cómo funciona?
Es un método de adquisición de datos que utiliza una plataforma en movimiento continuo para recoger datos de puntos 3D de calidad topográfica con rapidez y precisión.
Es más que un simple escáner láser montado en una plataforma móvil: un único sistema de escaneado móvil integra cámaras, sensores, tecnología de sistemas de posicionamiento y orientación, y una unidad de control.
Proceso de captura de datos, componentes del sistema y resultados finales
El proceso de captura de datos funciona de la siguiente manera: mientras la plataforma se mueve, cada escáner láser emite haces láser para capturar las superficies de la carretera y los objetos que se encuentran por encima y al lado de la carretera.
El recorrido de los impulsos permite calcular la distancia entre el sensor y el objeto.
Además de medir los alcances, el escáner láser también capta el ángulo de exploración y la intensidad del retorno.
Las coordenadas 3D de cada punto las proporciona la Unidad de Navegación Inercial (INS) del sistema, que combina una antena GNSS integrada y una Unidad de Medición Inercial (IMU).
Una IMU es un dispositivo de navegación que determina continuamente la velocidad y la orientación de una plataforma en movimiento.
Estos datos son necesarios para posicionar el sistema de escaneado y los datos que captura.
Un software especializado puede utilizar esos datos de localización para almacenar y visualizar todos los puntos en una única nube de puntos 3D.
Además de los escáneres para detectar objetos y superficies, un sistema de escaneado LiDAR móvil contiene cámaras que ayudan a visualizar los activos en relación con los datos del escaneado.
A medida que el vehículo recorre una ruta establecida, los escáneres recogen millones de puntos de datos que dan como resultado una nube de puntos 3D muy precisa y densa del área circundante.
¿Cuándo se considera móvil la exploración LiDAR?
Añadir la palabra «móvil» en el término «escaneado LiDAR móvil» significa que se utiliza una plataforma móvil durante el escaneado.
Esta plataforma móvil lo diferencia del escaneado láser estático, en el que un escáner láser recoge nubes de puntos 3D desde una posición fija.
El escaneado LiDAR móvil requiere que la plataforma móvil sobre la que se monta el escáner esté basada en la Tierra.
Por tanto, el LiDAR basado en drones no es una forma de escaneado LiDAR móvil, sino una subcategoría del escaneado LiDAR aéreo.
La plataforma más popular para el escaneado LiDAR móvil es un vehículo (un coche o una furgoneta), pero hoy en día el LiDAR móvil también se utiliza en trenes, mochilas, ciclomotores o incluso bicicletas.
La elección de una plataforma u otra depende de múltiples factores, como la aplicación, la precisión de los datos requerida, las características específicas del área de interés (como su tamaño), el presupuesto y el tiempo.
Los ejemplos de escaneado LiDAR móvil de este artículo se centran principalmente en el escaneado basado en automóviles, ya que fue el primer tipo de escaneado láser móvil que surgió, y sigue siendo la plataforma más popular hoy en día.
El escaneado LiDAR móvil ha hecho que la topografía y la cartografía de los pueblos pequeños sean mucho más fáciles y eficientes
¿Cuál es la diferencia entre el escaneado láser móvil (MLS) y la cartografía móvil?
Los términos «cartografía móvil» y «sistema cartográfico móvil» no deben confundirse con «escaneado LiDAR móvil» o «escaneado láser móvil» (MLS).
Los términos «cartografía móvil» y «sistema de cartografía móvil» fueron popularizados por empresas tecnológicas como Google, Microsoft, Apple y muchas otras que captan y venden imágenes panorámicas de 360 grados del entorno.
Estas imágenes se capturan con cámaras, a menudo en combinación con otras tecnologías de captura de datos que pueden o no incluir LiDAR.
Dado que no existe una definición estricta de lo que constituye un sistema de cartografía móvil, es mejor utilizar el término escaneado láser móvil o LiDAR móvil cuando el objetivo principal es capturar nubes de puntos 3D.
Cuando el objetivo principal es capturar imágenes panorámicas, es mejor utilizar el término «cartografía móvil».
La evolución del escaneado LiDAR móvil
Los primeros sistemas móviles de escaneado LiDAR basados en vehículos empezaron a funcionar alrededor de 2003 para la topografía y la cartografía 3D de carreteras.
Desde entonces, esta tecnología topográfica ha experimentado un desarrollo rápido y constante: hoy en día, los sistemas móviles de escaneado LiDAR basados en vehículos se utilizan ampliamente para crear mapas 3D de ciudades y redes de carreteras, entre otras aplicaciones.
El escaneado LiDAR móvil ofrece varias ventajas sobre los métodos topográficos tradicionales, especialmente en zonas urbanas
Con el tiempo, se han introducido nuevas plataformas para satisfacer la demanda de nuevos casos de uso y acceder a lugares interiores y exteriores donde la cartografía aérea, terrestre estática y móvil basada en vehículos no es una opción.
Por ejemplo, los recintos deportivos, los centros comerciales, los edificios históricos, los túneles subterráneos y las fábricas son escaneados más rápidamente por una sola persona con una plataforma de escaneado LiDAR móvil en una mochila que por un equipo de topógrafos que utilice una estación total o escáneres láser estáticos.
Los ciclomotores y las bicicletas se utilizan para escanear carriles peatonales donde no se permiten coches.
Los beneficios
El escaneado LiDAR móvil es un método popular de captura de datos, ya que tiene muchas ventajas sobre el escaneado aéreo y estático terrestre.
Éstas son algunas de las muchas ventajas del escaneado LiDAR móvil basado en vehículos:
- Se trata de una opción cartográfica de gran precisión, ya que todos los objetivos dentro de la exploración suelen estar bastante cerca del sensor en comparación con la cartografía aérea.
- En términos de densidad, este tipo de datos es mucho más denso que los datos LiDAR aéreos: los conjuntos de datos LiDAR móviles suelen contener entre cientos y miles de puntos por metro cuadrado.
Esto permite cartografiar con un nivel de detalle muy alto en zonas urbanas densas para captar distintos tipos de objetos. - Desde el punto de vista de la seguridad, con este tipo de escaneado no es necesario cerrar carriles ni detener el tráfico, y este menor impacto en el tráfico hace que haya menos personal de campo al borde de la carretera.
- La recogida de datos LiDAR/láser puede realizarse de día o de noche, por lo que es posible elegir cuando hay poco tráfico, en lugar de recoger datos cuando hay mucho tráfico.
Así se obtienen mejores datos y más seguridad. - Es mucho más rápido que el escaneado terrestre.
- Puede recoger datos oscuros que los UAV no pueden, como la parte inferior de los puentes.
- No hay restricciones de espacio aéreo ni de vuelo nocturno en comparación con la exploración aérea.
- En comparación con la instalación de varios escáneres estáticos o el pago de un helicóptero, el escaneado móvil es una solución rentable que puede reducir los costes totales del proyecto.
Las limitaciones
El escaneado LiDAR móvil también tiene sus limitaciones:
- Requiere visibilidad directa en la línea de visión mientras se capturan los datos.
No funcionará en condiciones meteorológicas adversas que provoquen mala visibilidad, como lluvia, niebla o nieve. - No es adecuado para su uso en terrenos sin acceso ni carreteras.
- Los costes de inversión en hardware, software y operarios cualificados son elevados.
Aplicaciones populares
Estos son algunos ejemplos de aplicaciones populares, clasificadas por las distintas plataformas disponibles:
Aplicaciones de escaneado LiDAR móvil basadas en vehículos
El escaneado láser móvil suele ser el método de adquisición de datos preferido para capturar escenas 3D de ciudades y redes de carreteras.
El mantenimiento o la reconstrucción de carreteras requiere inventarios del estado del pavimento, las marcas viales y los objetos cercanos.
Entre ellos están los postes, las salidas de las redes subterráneas, como las rejillas de alcantarillado, las señales de tráfico, los postes de la luz y los paneles de guía de velocidad.
La alta densidad de puntos de las nubes de puntos de escaneado LiDAR móvil permite cartografiar tanto los objetos necesarios como su estado.
Además de generar mapas 3D y redes de carreteras, los datos de escaneado móvil también pueden utilizarse para modelos 3D de estructuras, topografía y vegetación.
Esto la convierte en una gran herramienta para la cartografía, la planificación urbana y la construcción de infraestructuras.
El diseño de redes de transporte y la cartografía de líneas de servicios públicos son ejemplos de cartografía de corredores, para la que resulta útil la cartografía móvil, ya que el vehículo puede desplazarse por ese mismo corredor.
Los datos de escaneado móvil también pueden utilizarse para modelos 3D de estructuras, topografía y vegetación
La cartografía móvil es ideal para el diseño de redes de transporte y la cartografía de servicios públicos
Aplicaciones LiDAR móviles para trenes y mochilas
Otras plataformas tienen sus propias ventajas.
Por ejemplo, el LiDAR se utiliza en los trenes para identificar defectos en las infraestructuras, amenazas medioambientales y otros problemas de mantenimiento.
Al igual que el escaneado láser basado en vehículos, los trenes son plataformas ideales para escanear las condiciones del terreno, el estado de las infraestructuras y su entorno.
Ahora es posible cartografiar paisajes subterráneos, como túneles, utilizando escáneres láser manuales.
La cartografía 3D precisa de espacios interiores y subterráneos se ha hecho realidad con un enfoque denominado Localización y Cartografía Simultáneas (SLAM), que utiliza diversas soluciones para construir un mapa del entorno y localizar al mismo tiempo la plataforma que realiza la cartografía.
Este enfoque también se utiliza para los coches que se conducen solos (vehículos autónomos).
Escaneado láser móvil híbrido
También es posible utilizar un enfoque híbrido del escaneado láser para obtener lo mejor de ambos mundos.
Un ejemplo es el sistema Fly & Drive de YellowScan, una innovadora solución de cartografía LiDAR que integra la topografía con drones y con vehículos.
Permite cambiar sin problemas entre la recogida de datos aéreos y terrestres, proporcionando una cobertura y flexibilidad completas.
El YellowScan Fly&Drive con el YellowScan Surveyor Ultra montado en un coche
El sistema consta de un sensor LiDAR ligero que puede montarse tanto en UAV como en vehículos, junto con un software para el procesamiento y análisis de datos.
Esta doble capacidad permite una cartografía topográfica eficaz, la gestión forestal y la inspección de infraestructuras.
El sistema Fly & Drive está diseñado para ofrecer una gran precisión y fiabilidad, proporcionando datos 3D precisos en entornos difíciles.
Su versatilidad lo hace ideal para los usuarios que necesitan captar información espacial detallada desde perspectivas aéreas y terrestres.
Preguntas frecuentes
¿Qué es el escaneado LiDAR móvil?
El escaneado LiDAR móvil es un método de captura de datos que combina un escáner láser 3D con una plataforma móvil.
El objetivo es capturar datos de nubes de puntos 3D de forma continua mientras el vehículo está en movimiento.
¿Cuál es la precisión del LiDAR móvil?
La precisión de los datos LiDAR móviles suele oscilar entre 1 y 10 cm, dependiendo de factores como la calidad de los sensores LiDAR, la integración del GPS y la IMU, y las condiciones de exploración.
Otros factores, como la velocidad y las técnicas de procesamiento de datos, también influyen en la precisión de los datos.
¿Qué es la cartografía móvil SIG?
La cartografía SIG móvil se refiere a la captura móvil de datos para flujos de trabajo SIG, como los basados en inspecciones.
Un ejemplo es una base de datos espacial de todos los semáforos de una ciudad, que contiene las ubicaciones, imágenes y metadatos de todos los elementos (como el estado de cada elemento).
Los sistemas de cartografía móvil adquieren imágenes panorámicas para que los analistas SIG puedan evaluar el estado de todos estos elementos a lo largo del tiempo, a medida que se adquieren nuevos datos.
¿Para qué se utiliza el LiDAR móvil?
El LiDAR móvil suele ser el método de adquisición de datos preferido para capturar escenas 3D de ciudades y redes de carreteras.
Además de generar mapas 3D y redes de carreteras, los datos de escaneado móvil también pueden utilizarse para modelos 3D de estructuras, topografía y vegetación.
Esto lo convierte en una gran herramienta para la cartografía, la planificación urbana y la construcción de infraestructuras.
Recursos:
- «Introducción a la Nube de Puntos: Nubes de puntos de escaneado láser y fotogrametría», de Matthias Lemmens (Whittles Publishing, 2023)
- Webinar: Una mirada al procesamiento de datos LiDAR e imágenes móviles
- Navegando por las profundidades: El poder de los escáneres láser portátiles en la cartografía de túneles subterráneos
- La empresa británica Northern equipará sus trenes con tecnología de escaneado LIDAR
