Ir al contenido

Documat

Elaboración de modelos 3D de diferentes morfologías y escalas utilizando técnicas Structure-from-Motion y fotografías terrestres

  • Gómez Gutiérrez, Álvaro [1] Árbol académico ; Schnabel, Susanne [1] ; Conoscenti, Christian [2] ; Carballo-Arias, Nathalie Almaru [2] ; Ferro, Vito [2] ; Di Stefano, Costanza [2] ; Sanjosé Blasco, José Juan [1] Árbol académico ; De Matías, Javier [1] ; Berenguer Sempere, Fernando [1]
    1. [1] Universidad de Extremadura

      Universidad de Extremadura

      Badajoz, España

    2. [2] Universidad de Palermo
  • Localización: Cuaternario y geomorfología: Revista de la Sociedad Española de Geomorfología y Asociación Española para el Estudio del Cuaternario, ISSN 0214-1744, Vol. 30, Nº. 1-2, 2016 (Ejemplar dedicado a: XIII Reunión de Geomorfología (Cáceres 2014)), págs. 23-35
  • Idioma: español
  • DOI: 10.17735/cyg.v30i1-2.39594
  • Títulos paralelos:
    • Production of 3D models for different morphologies and scales using Structure from Motion techniques and terrestrial pictures.
  • Enlaces
  • Resumen
    • español

      En este trabajo se evalúan los métodos de foto-reconstrucción automatizada basados en el uso conjunto de las técnicas Structure from Motion (SfM) y Multi-View Stereo (MVS) para medir, monitorizar y cuantificar la dinámica de tres formas geomorfológicas: i) el glaciar rocoso del Corral del Veleta (Granada, España), ii) un paisaje de cárcavas de tipo calanchi (Sicilia, Italia) y ii) cinco pequeñas cabeceras de cárcava (Cáceres, España). Se incluyen en este trabajo los resultados sobre la precisión, utilidad y aplicabilidad de estas técnicas. Para la cuantificación de la precisión se utilizan el error cuadrático medio (RMSE) de los puntos de control que se emplean en la georreferenciación y las distancias medias absolutas entre cada nube de puntos y una nube de puntos de referencia calculadas con los métodos cloud-to-cloud y multiscale model-to-model cloud comparison. Para los casos i) y iii) las nubes de referencia se capturaron utilizando un escáner láser terrestre, mientras que para el caso ii) se empleó un modelo digital de elevaciones obtenido mediante fotogrametría clásica aplicada a fotogramas aéreos capturados con un vehículo aéreo no tripulado. Los resultados de estos análisis mostraron precisiones de rango centimétrico con distancias medias a los modelos de referencia que oscilaron entre 0,01 m y 0,42 m. Las precisiones estimadas indican que los modelos obtenidos podrían utilizarse para calcular el volumen de cambio geomorfológico, tan sólo en el caso de las cabeceras. En el caso del glaciar y del calanchi los modelos podrían emplearse para elaborar cartografía precisa o estimar parámetros morfológicos, pero no para registrar cambios a escala anual.

    • English

      Three-dimensional photo-reconstruction methods based on the use of Structure-from-Motion (SfM) and MultiView-Stereo techniques (MVS) are tested together for measuring, monitoring and quantifying three different geomorphological features: i) the Corral del Veleta rock glacier (Granada, Spain), ii) calanchi type badlands (Sicily, Italy) and iii) five small gully headcuts (Cáceres, Spain). Results about the accuracy, usefulness and applicability of these techniques are presented here. In order to quantify the accuracy, the root mean square error of the control points used during the georeferencing procedure and the average absolute distance between each point cloud and a benchmark cloud, calculated with the cloud-to-cloud and the multiscale model-to-model comparison techniques, were used. For the cases i) and iii) the benchmark point clouds were acquired by means of a terrestrial laser scanner, while for the case ii) a digital elevation model obtained by means of classical photogrammetry applied to aerial pictures taken by an unmanned aerial vehicle was used as benchmark. The results of these analyses showed centimetre-level accuracies with average distances to the benchmark models ranging from 0.01 m to 0.42 m. The estimated accuracies show that models are suitable for estimating geomorphic changes only in the case of gully headcuts. In the case of the glacier and the badlands, the obtained models are not suitable to estimate changes at an annual scale, but could be useful to produce high-quality maps or estimating morphometric parameters.

  • Referencias bibliográficas
    • Caraballo-Arias, N.A., Conoscenti, C., Di Stefano, C. y Ferro, V., 2014. Testing GIS-morphometric analysis of some Sicilian badlands. Catena...
    • Castillo, C., Pérez, R., James, M.R., Quinton, N.J., Taguas, E.V. y Gómez, A., 2012. Comparing the accuracy of several field methods for measuring...
    • De Matías-Bejarano, J., De Sanjosé, J.J., López-Nicolás, G., Sagües, C. y Guerrero, J., 2009. Photogrammetric methodology for the production...
    • De Sanjosé, J.J., Atkinson, A.D.J., Salvador, F. y Gómez, A., 2007. Application of geomatic techniques to monitoring of the dynamics and to...
    • Eltner, A., Kaiser, A., Castillo, C., Rock, G., Neugirg, F. y Abellan, A., 2015. Image-based surface reconstruction in geomorphometry – merits,...
    • Eltner, A. y Schneider, D., 2015. Analysis of Different Methods for 3D Reconstruction of Natural Surfaces from Parallel-Axes UAV Images. The...
    • Fonstad, M.A., Dietrich, J.T., Courville, B.C., Jensen, J.L. y Carbonneau, P.E., 2013. Topographic structure from motion: a new development...
    • Frankl, A., Stal, C., Abraha, A., Nyssen, J., Rieke-Zapp, D., De Wulf, A. y Poesen, J., 2015. Detailed recording of gully morphology in 3D...
    • Girardeau-Montaut, D., Roux, R.M. y Thibault, G., 2005. Change detection on points cloud data acquired with a ground laser scanner, in: ISPRS...
    • Gómez-Gutiérrez, Á., de Sanjosé-Blasco, J., de Matías-Bejarano, J. y Berenguer-Sempere, F., 2014a. Comparing Two Photo-Reconstruction Methods...
    • Gómez-Gutiérrez, Á., de Sanjosé-Blasco, J., Lozano-Parra, J., Berenguer-Sempere, F. y de Matías-Bejarano, J., 2015. Does HDR Pre-Processing...
    • Gómez-Gutiérrez, Á., Schnabel, S., Berenguer-Sempere, F., Lavado-Contador, F. y Rubio-Delgado, J., 2014b. Using 3D photo-reconstruction methods...
    • Hugenholtz, C.H., Whitehead, K., Brown, O.W., Barchyn, T.E., Moorman, B.J., LeClair, A., Riddell, K. y Hamilton, T., 2013. Geomorphological...
    • James, M.R. y Robson, S., 2012. Straightforward reconstruction of 3D surfaces and topography with a camera: Accuracy and geoscience application....
    • Javernick, L., Brasington, J. y Caruso, B., 2014. Modeling the topography of shallow braided rivers using Structure-from-Motion photogrammetry....
    • Lague, D., Brodu, N. y Leroux, J., 2013. Accurate 3D comparison of complex topography with terrestrial laser scanner: Application to the Rangitikei...
    • Lowe, D.G., 2004. Distinctive Image Features from Scale-Invariant Keypoints. Int. J. Comput. Vision 60, 91-110. http://dx.doi.org/10.1023/B:VISI.0000029664.99615.94
    • Lucieer, A., Jong, S.M.d. y Turner, D., 2014a. Mapping landslide displacements using Structure from Motion (SfM) and image correlation of...
    • Lucieer, A., Turner, D., King, D.H. y Robinson, S.A., 2014b. Using an unmanned aerial vehicle (UAV) to capture micro-topography of antarctic...
    • Nadal-Romero, E., Revuelto, J., Errea, P. y López-Moreno, J.I., 2015. The application of terrestrial laser scanner and SfM photogrammetry...
    • Niethammer, U., James, M.R., Rothmund, S., Travelletti, J. y Joswig, M., 2012. UAV-based remote sensing of the Super-Sauze landslide: Evaluation...
    • Seitz, S.M., Curless, B., Diebel, J., Scharstein, D. y Szeliski, R., 2006. A comparison and evaluation of multi-view stereo reconstruction...
    • Smith, M.W. y Vericat, D., 2015. From experimental plots to experimental landscapes: topography, erosion and deposition in sub-humid badlands...
    • Stumpf, A., Malet, J.P., Allemand, P., Pierrot-Deseilligny, M. y Skupinski, G., 2015. Ground-based multi-view photogrammetry for the monitoring...
    • Turner, D., Lucieer, A. y de Jong, S., 2015. Time Series Analysis of Landslide Dynamics Using an Unmanned Aerial Vehicle (UAV). Remote Sensing...
    • Ullman, S., 1979. The interpretation of structure from motion. Proceedings of the Royal Society B 203, 405-426. http://dx.doi.org/10.1098/rspb.1979.0006
    • Westoby, M.J., Brasington, J., Glasser, N.F., Hambrey, M.J. y Reynolds, J.M., 2012. ‘Structure-from-Motion’ photogrammetry: A low-cost, effective...
Fundación Dialnet

Mi Documat

Opciones de artículo

Opciones de compartir

Opciones de entorno