Cómo Crear un Modelo Digital de Terreno - Global Mapper (ES)

Cómo Crear un Modelo Digital de Terreno - Global Mapper

Escrito por: Emily Hunt & Amanda Lind (Adaptado por Engesat)

En la industria geoespacial, las siglas DEM, DSM y DTM se utilizan con frecuencia al referirse a datos de elevación, pero no son intercambiables. Un Modelo Digital de Elevación (DEM) es un término general para una representación ráster de los valores de elevación, que suele referirse a una superficie de suelo desnudo. Un Modelo Digital de Superficie (DSM) representa la parte superior de la superficie terrestre, incluyendo edificios, vegetación y otros elementos sobre el suelo. Un Modelo Digital de Terreno (DTM) representa específicamente la superficie del terreno subyacente, eliminando estructuras y vegetación.

Los Modelos Digitales de Terreno son esenciales para análisis como la modelización hidrológica, la generación de pendientes y curvas de nivel, el cálculo de movimientos de tierra y cualquier flujo de trabajo donde se requiera una representación precisa de la superficie real del terreno. En las secciones siguientes, detallaremos cómo crear un DTM en Global Mapper®, incluyendo la optimización de parámetros, la elección de métodos de triangulación (gridding) y la aplicación de mejores prácticas para el modelado basado en nubes de puntos.

Modelo digital de terreno generado, visualizado en el visor 3D

Creación de un Modelo Digital de Terreno en Global Mapper

La herramienta Elevation Grid Creation (Creación de Rejilla de Elevación) en Global Mapper utiliza cualquier dato vectorial 3D para generar una capa de elevación ráster en malla, incluyendo modelos digitales de terreno. Los DTM pueden crearse en solo unos pocos pasos: cargue sus datos de elevación, abra la herramienta Create Elevation Grid, elija un método de discretización (binning) y haga clic en OK. Una vez creados, los modelos de terreno pueden visualizarse, editarse, analizarse y exportarse en uno de los muchos formatos de elevación compatibles, todo dentro de Global Mapper.

En la práctica, los DTM se derivan comúnmente de datos LiDAR u otras fuentes de datos 3D, aislando las mediciones del suelo e interpolándolas en una superficie continua. Al crear un DTM a partir de una nube de puntos, lo ideal es clasificar primero el suelo utilizando las herramientas de clasificación de nubes de puntos de Global Mapper Pro. Disponible dentro de la herramienta Point Cloud Analysis, el proceso de clasificación de suelo identifica y etiqueta automáticamente los puntos que probablemente pertenecen al terreno. Al generar la rejilla de elevación, puede filtrar por clasificación para excluir los puntos que no son de suelo, asegurando que la superficie resultante represente con precisión el terreno.

Elección del Método de Triangulación Adecuado

Al crear una rejilla de elevación, el cuadro de diálogo Create Elevation Grid ofrece múltiples métodos para interpolar datos vectoriales 3D en una superficie continua. Los dos enfoques principales son la Red de Triángulos Irregulares (TIN) y los métodos de discretización (Binning). Comprender cómo funciona cada método le ayudará a elegir la mejor opción según sus datos y objetivos de análisis.

La imagen a continuación proporciona una comparación visual de las rejillas de elevación generadas a partir de los mismos datos utilizando diferentes métodos, mostrados a lo largo de una trayectoria común en la herramienta Path Profile. En este ejemplo, el método de binning produce una superficie más suave que el método de triangulación. Si bien ambos enfoques son ampliamente utilizados, el binning es la opción más popular en general. Existe un debate continuo en la industria sobre qué método ofrece mayor precisión, pero la respuesta depende en gran medida de cómo se defina la precisión y cómo se utilizará la superficie resultante. En última instancia, el mejor método es el que satisface las necesidades de su proyecto específico.

Un Perfil de Elevación Comparativo de las Rejillas Generadas

El Método TIN

El método de Red de Triángulos Irregulares (TIN) es muy adecuado para los usuarios que desean una superficie que siga fielmente los puntos clave o significativos de los datos de origen. Mediante este enfoque, Global Mapper conecta entidades de puntos 3D (incluyendo vértices de líneas y áreas 3D) en una red de triángulos. A continuación, el software interpola los valores de elevación a través de las caras triangulares, utilizando las elevaciones de las entidades y la información de la pendiente para generar una capa de elevación en malla que emula una superficie TIN.

Además, Global Mapper puede marcar automáticamente los Model Key Points (Puntos Clave del Modelo) para crear una superficie simplificada ideal para el proceso TIN. La superficie vectorial TIN también se puede guardar, lo que permite una exportación sencilla al software CAD de su elección.

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Proceso del Método de Triangulación: Datos de origen de curvas de nivel (Source Contour Line Data) Curvas de nivel con vértices conectados por la red de triangulación (Contour Lines with Vertices connected by the Triangulation Network) Red de triangulación con rejilla ráster interpolada (Triangulation Network with Interpolated Raster Grid) Capa de elevación en malla resultante (Output Gridded Elevation Layer)

El Método de Binning

Global Mapper Pro incluye varias variaciones del método de binning, entre ellas el valor Promedio (Average), Mínimo (Minimum) y Máximo (Maximum). El binning es particularmente adecuado para flujos de trabajo basados en nubes de puntos, ya que no depende de cada punto individual al generar la rejilla de salida. En su lugar, se seleccionan puntos representativos basados en sus características de elevación dentro de áreas definidas.

Cuadro de diálogo de Creación de Rejilla de Elevación (de izquierda a derecha): Uso exclusivo de entidades de línea o área 3D (Using only 3D Line or Area Features) Método de Triangulación seleccionado utilizando una nube de puntos (Triangulation Method Selected using a Point Cloud) Un método de Binning seleccionado utilizando una nube de puntos (A Binning Method Selected using a Point Cloud)

El método de binning funciona dividiendo espacialmente el conjunto de datos en celdas (contenedores) que corresponden a la resolución de las celdas de la rejilla de salida. Se utiliza un único valor de elevación de cada celda para representar la celda correspondiente en la capa de malla final. El valor elegido depende del método de binning seleccionado; por ejemplo, el Binning Minimum Value (Valor Mínimo de Binning) utiliza la elevación más baja dentro de cada celda, lo que lo hace especialmente útil para generar modelos de terreno de suelo desnudo a partir de datos LiDAR.

Refinamiento de la Superficie del Terreno

Una vez que se ha generado una superficie de terreno, es posible que note áreas que se beneficiarían de una limpieza o refinamiento adicional, particularmente donde los datos de la nube de puntos son incompletos o inconsistentes. Los cuerpos de agua, como estanques, lagos y ríos, a menudo producen retornos inconsistentes, lo que puede introducir ruido en una rejilla de elevación. Cuando un modelo de terreno incluye áreas cubiertas por agua, suele ser útil aplanar esas regiones a un valor de elevación uniforme.

Esto se puede lograr creando una entidad de área 3D que coincida con el tamaño del cuerpo de agua e incluyéndola en el proceso de creación de la rejilla. Al activar la opción Use 3D Area/Line Features as Breaklines (Usar entidades de área/línea 3D como líneas de rotura), se "grabará" la elevación de la entidad en la rejilla de salida, aplanando eficazmente la variación de elevación dentro del área definida. Este mismo enfoque también se puede aplicar a carreteras, huellas de edificios (building footprints) o cualquier área donde se desee una elevación uniforme. Si se requiere un refinamiento adicional después de generar la rejilla, se puede utilizar la herramienta Terrain Painting tool para editar y suavizar la superficie manualmente.

Un perfil de elevación que compara una nube de puntos con una rejilla de terreno generada, la cual utilizó una línea de rotura (breakline) para aplanar el área de agua, junto con la misma rejilla en el visor 3D mostrando el área de agua aplanada y la orilla rocosa.

Con la rejilla de elevación finalizada, puede ampliar su análisis en Global Mapper: cree curvas de nivel, delimite cuencas hidrográficas, calcule volúmenes y realice una amplia gama de análisis basados en el terreno. Explore flujos de trabajo adicionales y consejos en nuestra página de Colección de Videos.

Fuente: https://www.bluemarblegeo.com/blog/elevation-grid-creation-in-global-mapper-creating-a-dtm/

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Esta publicación fue escrita por Laurent Martin, licenciado en Agronomía y con un Máster en Teledetección Aplicada en el Reino Unido, quien es responsable de la dirección de EngeSat.