Análisis comparativo de productos geoespaciales en fotogrametría con UAV con distintos tipos de vuelo.

Abstract

La fotogrametría aérea ha sido una disciplina utilizada por décadas para la obtención de información geoespacial. Ha experimentado una transformación significativa en los últimos años gracias a la incorporación de tecnologías de drones y desarrollo de computadoras potentes y softwares especializados. Estos avances han provocado un cambio en la forma de captura de datos y permitido un acceso más asequible al desarrollo de proyectos geoespaciales. Además, computadoras más potentes en conjunto con softwares especializados han revolucionado la fotogrametría digital, permitiendo manejar un mayor conjunto de datos y, a su vez, mejorando la calidad y precisión de los modelos tridimensionales desarrollados. El presente trabajo se enfoca en la evaluación y comparación de la calidad y precisión en un proyecto de fotogrametría digital con UAV en un área aproximada de 13.800 [𝑚2] perteneciente al Pozo Calero, España. Se exploran tres diferentes patrones de vuelo: tradicional, tradicional en dirección perpendicular y cuadrícula, siguiendo el proceso fotogramétrico tradicional en Agisoft Metashape y utilizando puntos de control con coordenadas conocidas se calcula el Error Medio Cuadrático (RMSE) de las coordenadas proyectadas para ser usado como métrica de evaluación. Los resultados revelan diferencias en la precisión espacial entre los diferentes enfoques de vuelo, en donde la pasada cuadrícula es la más precisa, pero, la que más tiempo de procesamiento y mayor uso de almacenamiento conlleva. Específicamente, en el plano XY (Norte-Este) y en la componente vertical (Altura, eje Z) se obtuvieron los siguientes valores de Error Cuadrático Medio en centímetros: •Tradicional (XY, Z) = (4,07, 3,19) •Perpendicular (XY, Z) = (6,47, 4,10) •Cuadrícula (XY, Z) = (2,45, 1,77) Los resultados indican que, de mayor a menor precisión, los patrones de vuelo se clasifican en el siguiente orden: cuadrícula, tradicional y tradicional en dirección perpendicular. Si bien la pasada cuadrícula muestra una ventaja de 1,62 cm en precisión en el plano XY y 1,42 cm en el plano vertical en comparación con el enfoque de vuelo tradicional, es esencial tener en consideración que su implementación requiere un tiempo y almacenamiento aproximadamente el doble, por lo que es necesario encontrar un equilibrio entre la precisión y eficiencia, dependiendo de los requerimientos específicos de cada proyecto geoespacial. Tanto el patrón de vuelo como el tamaño del área a mapear influyen significativamente en el consumo de recursos y los tiempos de ejecución del proyecto.

Aerial photogrammetry has been a discipline employed for decades in obtaining geospatial information. It has undergone significant transformation in recent years due to the integration of drone technologies and the development of powerful computers and specialized software. These advancements have brought about a shift in data capture methods, allowing more affordable access to the development of geospatial projects. Additionally, more powerful computers, coupled with specialized software, have revolutionized digital photogrammetry, enabling the handling of larger datasets and, consequently, enhancing the quality and precision of developed three-dimensional models. This study focuses on the evaluation and comparison of quality and precision in a UAV-based digital photogrammetry project covering an approximate area of 13.800 [𝑚2] in Pozo Calero, Spain. Three different flight patterns are explored: traditional, traditional in a perpendicular direction, and grid. Following the traditional photogrammetric process in Agisoft Metashape and utilizing ground control points with known coordinates, the Root Mean Square Error (RMSE) of the projected coordinates is calculated as the evaluation metric. The results reveal differences in spatial precision among the various flight approaches, where the grid pattern proves to be the most precise, albeit requiring the highest processing time and storage usage. Specifically, in the XY plane (North-East) and in the vertical component (Height, Z-axis), the following RMSE values in centimeters were obtained: •Traditional (XY, Z) = (4,07, 3,19) •Perpendicular (XY, Z) = (6,47, 4,10) •Grid (XY, Z) = (2,45, 1,77) The results indicate, in terms of precision from highest to lowest, the flight patterns rank in the following order: grid, traditional, and traditional in a perpendicular direction. While the grid pattern shows a precision advantage of 1,62 cm in the XY plane and 1,42 cm in the vertical plane compared to the traditional flight approach, it is essential to consider that its implementation requires approximately double the processing time and storage. Thus, finding a balance between precision and efficiency is crucial, depending on the specific requirements of each geospatial project. Both the flight pattern and the size of the area to be mapped significantly influence resource consumption and project execution times.