Medición 3D con Fotogrametría

En FOVEA ofrecemos servicios de medición 3D mediante fotogrametría para obtener modelos digitales, ortoimágenes y datos métricos fiables a partir de fotografías. Aplicamos esta tecnología en proyectos de industria, arquitectura, topografía y patrimonio, realizando levantamientos, cálculos de volúmenes, análisis de deformaciones y documentación digital. Cuando el proyecto lo requiere, combinamos fotogrametría y escáner láser 3D para mejorar la precisión y fidelidad de los resultados.

Posteriormente explicaremos con detalle los ámbitos y aplicaciones, pero van desde la arquitectura, topografía, arqueología, ingeniería, cartografia….

En 1849 llevo a cabo investigaciones sobre el uso de la fotografía para realizar mapas topográficos. Acabó desarrollando con éxito, un método nuevo de análisis matemático para convertir perspectivas superpuestas, en proyecciones ortográficas en un plano.

Conforme fueron pasando los años, se perfeccionó el instrumental y los aparatos utilizados, la imágenes fueron mejorando, ya sea por la calidad de las cámaras como por la forma de capturar las imágenes, en el caso de la fotogrametría aérea: globo aeroestático, aviones etc…

• Fotogrametría analógica: La primera en desarrollarse. Son los modelos matemáticos utilizados.
• Fotogrametría analítica: La siguiente en desarrollarse. Encargada de aplicar los modelos matemáticos a objetos físicos.
• Fotogrametría digital: Apareció con los ordenadores, sustituye a la imagen analógica por la imagen digital, del mismo modo que se empiezan a utilizar programas informáticos. En la actualidad la conviven la fotogrametría analógica y la digital. Los avances informáticos y tecnológicos hicieros posible el cambio de la fotogrametría analógica a la digital. Las propias cámaras digitales hicieron mejorar la precisión y la calidad de los levantamientos. La fotogrametría digital permite tener resultados más precisos a una mayor cobertura, además de poder automatizar varios procesos.

• Fotogrametría aérea: Basada en fotografías aéreas, es decir obtenidas mediante aeronaves. Ya sea tripuladas o no tripuladas. En lo últimos años los drones están ganando terreno a los aviones y helicópteros con los que se realizaba anteriormente fotogrametría.Los principales usos de esta tipología son la elaboración de planos y/o mapas para el desarrollo de proyectos de ingeniería.

Destacar sobretodo la democratización inmensa que supuso el uso de drones, pasando ser la fotogrametría aérea de una técnica usada por empresas e instituciones con la capacidad de disponer o contratar un avión / helicóptero para realizar una serie de trabajos de cartografía. A ser algo disponible al alcance de cualquier profesional o empresa que requiera hacer un levantamiento de una zona puntual de un tamaño medio.

Ya que obviamente los levantamientos de grandes dimensiones, siguen siendo realizados por empresas especializadas en cartografía de grandes extensiones. Son muchos las empresas de servicio de topografía como FOVEA, las que han incorporado el uso de drones para generar mapas topográficos, y ortoimágenes. Ya sea para usos de arquiectura, urbanismo, ingeniería como de arquelogía y patriminio.

• Fotogrametría satelital: La fotogrametría satelital al igual que la aérea es una tecnología para la obtención de medidas fiables de objetos físicos y su entorno. En este caso se utilizan varias imágenes estereoscópicas de satélite. Es una disciplina que se ha desarrollado y consolidado a lo largo de los últimos 15 años, para hacernos una idea de la importancia que esta tiene, solo durante el año 2019 se enviaron al espacio 63 nuevos satélites con sensores Ópticos Electrónicos de distintos tipos para observar la tierra.

• Fotogrametría terrestre: En esta tipología las fotografías son tomadas a poca distancia del suelo. Normalmente son imágenes capturadas sobre trípodes más o menos altos (1-5metros), la ventaja de esta fotogrametría es la facilidad y accesibilidad de la captura. No depende de ciertos permisos para poder realizarla como si ocurre como con la fotogrametría aérea. Normalmente el uso al que este destinado hará que se usen un tipo u otro de instrumental. Como tecnología la ventaja que tiene es que abarca un abanico muy amplio de usos, al depender del tipo de imágen usada, podemos tener mapeos de precisión centimétrica, a convertir un sistema fotogramétrico en una MMC industrial, con la que hacer verificaciones de calidad del tipo metrológico del orden de micras de precisión.

Si tenermos una referencia respecto al objeto, además de la escala podremos obtener/calcular las posiciones absolutas de las cámaras(1 por imagen), además de poder tomar medidas precisas, siempre y cuando la escala de referencia sea fiable.

Otros ejemplos de trabajos, serían la digitalización de torres de alta tensión, antenas, calcular el cubicaje de canteras y material en minerías.

En el sector de la difusión del patrimonio arquitectónico, no es tan necesario y puede ser factible el utilizar únicamente la fotogrametría. Pero en el caso de querer documentar un bien, nosotros siempre consideramos necesario utilizar herramientas de medición, como mínimo reglas calibradas o la estación total topográfica y en el escenario perfecto, la combinación con el escáner láser 3d.

Lo que nos aporta la fotogrametría, es el tener en un tiempo breve de trabajo en campo, mucha información. Que con otras técnicas lleva más tiempo. Sobre todo si se usa la fotogrametría aérea que nos permite cubrir grandes dimensiones.

Otros usos demandados en Arquitectura y Topografía son: Medición de deterioros y deformaciones, cálculo de volúmenes de excavación, ortoimágenes de fachadas, terrenos, cubiertas y muros o paramentos con valor histórico.

O se puede realizar con cámaras calibradas, o de alta gama, y lentes de alta resolución (que el equipamiento base puede ser de varios miles de euros), al que se le suma el coste del software profesional de fotogrametría.

Dentro del campo del patrimonio, al igual que se ha explicado en el anterior punto. Se diferencian entre dos escenarios:

Trabajos de difusión en los que se pueden usar prácticamente cualquier material siempre y cuando llegue a los requisitos del proyecto de divulgación.

Trabajos de documentación en los que hay que ser muy estricto a la hora de la toma de datos, pues se esta documentando un bien para que se conserve en el tiempo. Por lo que la fidelidad en el color, y la geometría es muy importante. Aqui nosotros siempre usamos la fotogrametría acompañada de nuestros escáneres u otras tecnologías que le proporcionan al cliente la tranquilidad de tener un archivo certero.

Si el cliente requiere un levantamiento de máxima precisión, precisiones entre 2mm-2cm se necesita el uso de escáner laser, ya que este instrumento genera una geometría con precisión milimétrica, y la geometría obtenida con fotogrametría sería auxiliar, la cual se adapta a la escala del escáner minimizando los errores.

Si el cliente requiere un levantamiento precisión metrológica (micras), como se ha explicado anteriormente, se debería usar la fotogrametría industrial. Pero esta difiere a los anteriores métodos fotogramétricos (semi-automáticos), porque se basa únicamente en puntos concretos, que son las dianas que hemos colocado previamente sobre el objeto. Este tipo de fotogrametría no da un modelo 3d mediante reconstrucción, sino que sería lo más parecido a una máquina MMC por coordenadas. En este tipo de mediciones se usan reglas calibradas en laboratorio, que incluso están preparadas para no sufrir variaciones por dilatación.