La fotogrametría de UAV y la integración de lidar para el mapeo de campus 3D de alta fidelidad en KFUPM

Área de la Ciencia:

• Ingeniería Geomática Ingeniería Geomática.
• Los gemelos digitales son gemelos digitales.
• Ciudades inteligentes ciudades inteligentes.

Sus antecedentes:

• Los entornos educativos inteligentes requieren modelos de campus 3D precisos para la navegación y la gestión de instalaciones.
• Los métodos de mapeo 3D existentes a menudo carecen del detalle o la viabilidad operativa necesaria para una gestión integral del campus.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y demostrar un flujo de trabajo de vehículos aéreos no tripulados (UAV) replicable de extremo a extremo para el mapeo de campus en 3D de alta fidelidad.
• Para integrar la fotogrametría RGB y las nubes de puntos LiDAR para mejorar la construcción de modelos 3D.
• Evaluar el impacto de la combinación de imágenes nadir / oblicuas y texturas de super-resolución en la calidad del modelo.

Principales métodos:

• Utilizó un DJI Matrice 300 RTK con cámara Zenmuse P1 y carga útil L2 LiDAR para la adquisición de datos.
• Empleado nadir vuelos de cuadrícula y órbitas oblicuas a 60m de altitud con una gran superposición (80%/70%).
• Co-registrado escaneos LiDAR georreferenciados con reconstrucciones fotogramétricas y aplicado un módulo de super-resolución U-Net para la mejora de la textura.

Principales resultados:

• El nadir combinado y las vistas oblicuas mejoraron la integridad de la fachada y redujeron la desviación de la superficie en ~ 30% en comparación con el nadir solo.
• Las texturas de súper resolución aumentaron el Índice de Similaridad Estructural (SSIM) de 0.88 a 0.93 y la nitidez de los bordes en ~28%.
• El modelo 3D resultante se exportó con éxito a un WebGIS para la exploración interactiva y la integración operativa.

Conclusiones:

• El flujo de trabajo de UAV presentado permite la creación de modelos de campus en 3D precisos, fotorrealistas y procesables.
• La integración de imágenes de múltiples vistas y datos LiDAR, junto con la superresolución de la textura, mejora significativamente la calidad del modelo 3D.
• La metodología es replicable y valiosa para desarrollar entornos educativos inteligentes y mejorar la gestión del campus.