Fotogrametría: Creación de Nube de Puntos 3D con el GNSS X5 Mobile y un Celular

Pubicado el: 22/08/2023

Creation of a 3D Point Cloud with the GNSS X5 Mobile

La integración de la fotogrametría y la precisión del posicionamiento GNSS ha transformado la forma en que generamos modelos tridimensionales de nuestro entorno. En este artículo, exploraremos en detalle el proceso paso a paso para llevar a cabo una sesión de captura de fotografías georeferenciadas utilizando un receptor GNSS de alta precisión con correcciones NTRIP modelo X5 MOBILE de la marca METTATEC, en combinación con un smartphone equipado con una cámara digital de alta resolución. Este proceso permitirá la creación de una nube de puntos 3D extremadamente precisa y detallada, adecuada para una variedad de aplicaciones que van desde la cartografía hasta la arquitectura.

Equipos Necesarios

1. Receptor GNSS X5 Mobile en modo Rover de Alta Precisión con Correcciones RTK-NTRIP:

Un receptor GNSS de alta precisión que pueda recibir correcciones RTK-NTRIP para lograr una precisión centimétrica en la ubicación. Los datos de ubicación se agregarán a la metadata EXIF de las imágenes capturadas en formato JPG.

El GNSS X5 MOBILE se conecta al celular o a un powerbank para ser energizado. Los datos de posicionamiento son enviados a la aplicación a través de Bluetooth o el puerto serial USB. El X5 MOBILE requiere y puede trabajar con cualquier aplicación de Fotogrametría o GIS que utilice datos NMEA (Ejemplo: PIX4Dcatch).

El X5 MOBILE puede trabajar en dos modos: Single (hasta 16 cm de precisión H y V) y RTK-NTRIP (hasta 1 cm de precisión H y V).

X5 Mobile GNSS Receiver in High Precision Rover
Receptor GNSS móvil X5 en rover de alta precisión

2. Smartphone con Cámara Digital de Alta Resolución:

Un smartphone Android (versión 9 o superior) con una cámara de alta resolución. Esto es esencial para capturar imágenes nítidas y detalladas. Actualmente todas las cámaras cuentan cámaras con buena resolución y prestaciones fotográficas. Conexión a Internet en el celular es requerido si se usará el X5 MOBILE en modo RTK-NTRIP.

Smartphone with a High Resolution Digital Camera
Celulares con cámara digital de alta resolución

3. Servicio NTRIP CORS

Acceso a un CASTER para servicio de corrección RTK-NTRIP. El servicio de correcciones NTRIP, se proporciona por medio de un sistema de estaciones de referencia continua (CORS), administradas por un servidor especializado que colecta, procesa y envía datos de correcciones a los múltiples usuarios que se encuentren en línea.

NTRIP CORS Service
Servicio NTRIP CORS

4. Baterías y Almacenamiento:

Asegura que el smartphone tenga suficiente energía y espacio de almacenamiento para la duración de la sesión. La forma más cómoda de realizar la sesión de captura de imágenes es energizando el GNSS conectando el X5 MOBILE al celular, utilizando el cable USB-C del equipo. Adicionalmente se puede conectar el GNSS a un Powerbank.

5. App y Software GNSS para Fotogrametría:

Utiliza aplicaciones o software especializados -como el Pix4DCatch- para realizar la captura de imágenes y automáticamente recibir los datos de posicionamiento del receptor GNSS, y luego previsualizar.

Paso a Paso del Proceso

1. Planificación

  • Selecciona la ubicación y el área de captura, considerando buenas condiciones de luz y acceso.
  • Define los objetivos específicos para la creación de la nube de puntos y los modelos 3D que deseas generar.

2. Configuración de Equipos

  • Coloca el receptor GNSS Rover x5 MOBILE cerca o en el eje vertical del lente de la cámara del celular en una ubicación fija de la carcasa.
  • Asegúrate de que el X5 MOBILE esté recibiendo correcciones NTRIP: Esto se logra a través de los siguientes pasos:
  • Energiza el X5 MOBILE al celular usando el cable USB.
  • Usando una aplicación GNSS, como el App gratuito “Bluetooth GNSS”, selecciona al X5MOBILE como GNSS principal para recibir datos de posicionamiento en modo RTK-NTRIP, para ello ingresa los datos de conexión al servicio CORS en el formulario de conexión NTRIP.
Step by Step of the Process
Paso a Paso del Proceso

3. Captura de Fotografías y Datos GNSS

  • Inicia el programa de captura: por ejemplo, el Pix4Dcatch.
  • Comienza a capturar imágenes siguiendo una secuencia planificada. Asegúrate de capturar suficientes fotos superpuestas para una mejor alineación en el proceso de fotogrametría.
  • Los datos de posicionamiento centimétrico se guardarán en los datos EXIF de las imágenes capturadas.
Capture of Photographs and GNSS Data
Captura de Fotografías y Datos GNSS

4. Descarga de datos

  • Una vez finalizada la sesión, descarga las imágenes en una computadora para el procesamiento posterior o sube las imágenes a un servicio de procesamiento en la nube.

5. Procesamiento Fotogramétrico y de Datos GNSS

  • Utiliza un software GNSS (Pix4D) o un servicio en la nube (como DroneDeploy o Pix4DCloud) para procesar las imágenes recopiladas.
  • Selecciona el sistema de referencia geodésico apropiado de ser el caso.
  • Procesa las imágenes y generar la nube de puntos 3D. Asegúrate de que el software pueda utilizar las coordenadas GNSS para georeferenciar las imágenes.
Photogrammetric Data Processing Use a GNSS software Pix4D
Procesamiento de datos fotogramétricos Utilice un software GNSS Pix4D

6. Generación de la Nube de Puntos 3D

  • El software de fotogrametría alineará las imágenes y calculará la posición tridimensional de los puntos característicos en las fotos.
  • Al finalizar, obtendrás una nube de puntos 3D completa y precisa que representa el área de captura.
3D Point Cloud Generation
Generación de nube de puntos 3D

7. Refinamiento y Análisis

  • Refina la nube de puntos eliminando puntos ruidosos o atípicos si es necesario.
  • Utiliza herramientas de análisis para medir distancias, ángulos y volúmenes en la nube de puntos 3D.
Use analysis tools to measure distances angles and volumes in the 3D point cloud
Utilice herramientas de análisis para medir distancias, ángulos y volúmenes en la nube de puntos 3D.

8. Aplicaciones y Exportación

  • La nube de puntos 3D generada puede utilizarse en software de modelado 3D, sistemas GIS, software de diseño arquitectónico y más.
  • Exporta la nube de puntos en formatos compatibles con las aplicaciones que planeas utilizar.

Conclusión

La combinación de un mini receptor GNSS Rover de alta precisión X5 MOBILE con capacidad de recibir correcciones RTK-NTRIP y un smartphone con cámara de alta resolución ofrece un enfoque eficiente y de precisión centimétrica para generar nubes de puntos 3D. Siguiendo este proceso paso a paso, podrás realizar sesiones de captura de fotografías georeferenciadas que resultarán en nubes de puntos 3D precisas y versátiles, adecuadas para una variedad de aplicaciones en diversas disciplinas.

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