Tudo o que você precisa saber sobre nuvens de pontos

Utilizando Nuvens de Pontos

Tudo o que você precisa saber sobre nuvens de pontos

Utilizando as nuvens de pontos da maneira correta

Sempre que você precisa criar um modelo detalhado de uma área — seja para topografia, reconstrução de acidentes ou qualquer outro propósito — a criação de uma nuvem de pontos pode ser a melhor maneira de realizar essa tarefa.

Um modelo de nuvem de pontos 3D preciso, detalhado e de alta resolução é um elemento importante na criação de modelos 3D precisos. Se sua organização está buscando uma nova maneira de criar reconstruções digitais de espaços ou estruturas físicas, drones capazes de gerar nuvens de pontos podem ser a ferramenta perfeita para você.

Ao aprender mais sobre nuvens de pontos — o que são, como gerá-las, diferentes abordagens e casos de uso — você pode tomar uma decisão informada sobre a integração dessas ferramentas digitais em seus fluxos de trabalho.

A tecnologia LiDAR permitiu que a polícia de trânsito coletasse dados de nuvens de pontos desta colisão, apesar das condições de pouca luz durante a noite

Nuvens de pontos: Tudo é uma questão de perspectiva

O que exatamente é uma nuvem de pontos? É uma coleção de pontos de dados mapeados em três dimensões. Cada ponto possui seus próprios valores X, Y e Z de acordo com sua localização no espaço. Algumas nuvens de pontos podem ter resolução excepcionalmente alta, com centenas de pontos individuais por metro quadrado, mostrando exatamente o que está em um espaço 3D.

Nuvem de pontos de duas torres de resfriamento feitas em preparação para sua demolição segura

Os pontos juntos denotam as superfícies de objetos e características do terreno dentro de uma área, o que permite que topógrafos ou inspetores criem mapas e modelos 3D extremamente precisos dessas áreas. No entanto, a nuvem em si não é o mapa. Você precisa de outro conjunto de dados além dos pontos de elevação para criar um modelo mais completo.

Para gerar essas nuvens de pontos, você precisa do equipamento adequado e de uma nova perspectiva de sua área-alvo: ou seja, uma vista aérea. Voando um veículo aéreo não tripulado (UAV) sobre sua área de escolha, você pode coletar as informações necessárias sobre elevação e topografia.

Drones avançados, equipados com os mais recentes sensores de detecção e alcance de luz (LiDAR) podem construir nuvens de pontos em uma única passagem. Um drone usando um sistema de câmera de fotogrametria pode montar uma nuvem de pontos como um dos resultados da imagem tridimensional resultante. Em ambos os casos, a nuvem resultante é uma imagem detalhada e precisa da área escaneada.

Como Funcionam as Nuvens de Pontos

Como exatamente funciona o processo de criação de uma nuvem de pontos? Embora os detalhes exatos dependam se o seu drone está equipado com sensores LiDAR ou equipamentos de fotogrametria, o procedimento é o mesmo.

Seu UAV sobrevoa uma área escolhida, escaneando com sua carga de sensores. As informações dos pontos de dados são então reunidas em uma forma utilizável através de um software de processamento de nuvens de pontos, como o DJI Terra.

Para obter o resultado de uma nuvem de pontos 3D, o software adicionará contexto a um vasto número de pontos detectados por pulsos de laser ou gerará pontos com base em uma coleção de fotos tiradas de vários ângulos. Isso depende se você prefere LiDAR ou fotogrametria, o que será decidido pelo tipo de levantamento ou mapeamento que você está realizando.

Diferença entre Nuvens de Pontos LiDAR e Nuvens de Pontos de Fotogrametria

Os dois principais métodos de criação de uma nuvem de pontos a partir de dados de UAV, LiDAR e fotogrametria, têm seus casos de uso ideais. Você pode acabar usando ambos em momentos diferentes.

Empresas que frequentemente mapeiam áreas complexas e com vegetação podem gravitar em direção ao LiDAR, enquanto negócios que lidam com linhas de visada claras e precisam de uma solução de menor custo podem começar com fotogrametria. A decisão, no entanto, não pode ser reduzida a uma ou duas questões. Comparar as tecnologias lado a lado é um exercício útil ao decidir como equipar seus UAVs.

O escaneamento LiDAR envolve pulsos de laser frequentes que retornam ao sensor. Usando dados de medição inercial e posicionamento por satélite, o sensor LiDAR do drone determina exatamente onde um ponto está localizado no espaço.

Os pontos coletados se tornam uma nuvem de pontos LiDAR quando montados por software especializado em nuvens de pontos. Este é um método de escaneamento de alta precisão, embora precise ser combinado com outros dados para adicionar mais detalhes aos mapas, incluindo cor.

O LiDAR é excelente para mapear itens pequenos demais para serem detectados por outros métodos. Por exemplo, se você precisa mapear cabos finos ou linhas de energia como parte de sua nuvem de pontos, pode fazê-lo coletando dados LiDAR. A tecnologia também funciona em condições de pouca luz e pode atingir o solo através de camadas de folhagem.

Além disso, como as nuvens de pontos LiDAR são medições diretas, os tamanhos dos arquivos são relativamente menores quando comparados às fotografias de alta resolução usadas para fotogrametria. Isso significa que o pós-processamento dos dados LiDAR é mais rápido do que extrair nuvens de pontos de modelos de fotogrametria, o que pode ser um fator importante para clientes que priorizam a eficiência ou que têm missões com prazo apertado.

Como o software LiDAR baseado em nuvem é menos comum do que as ferramentas de fotogrametria, o processo real de compilar os dados brutos em uma nuvem de pontos pode exigir um funcionário no local com treinamento técnico. Os custos também podem ser mais altos, incluindo a necessidade de drones mais potentes para carregar os sensores especializados.

Fotogrametria

A fotogrametria monta projeções de dados a partir de fotografias. Esta é uma abordagem acessível e direta para levantamento e mapeamento, e o software necessário para trabalhar com dados de fotogrametria está disponível por meio de um modelo simples baseado em nuvem.

Usar a fotogrametria é flexível. Você pode decidir a velocidade com que o drone deve voar, dependendo do nível de detalhe necessário para os mapas ou nuvens de pontos 3D que está gerando para o projeto em questão.

Dependendo do nível de detalhe que você escolher e do tamanho da área que está levantando, a câmera do UAV tirará centenas ou milhares de fotografias. Essas fotos têm cor e, além de se tornarem nuvens de pontos 3D, podem ser montadas em um mapa ou modelo 3D.

Como a fotogrametria é baseada na fotografia, você precisa de uma fonte de luz para que funcione, seja natural ou artificial. Dito isso, a facilidade de uso geral do método pode compensar o inconveniente de buscar as condições adequadas. As barreiras relativamente baixas para a entrada podem tornar esta uma ótima primeira abordagem para uma empresa que está começando a criar nuvens de pontos 3D ou outros modelos de dados.

Usos da Modelagem de Nuvem de Pontos

Depois de gerar nuvens de pontos 3D, para que você pode usá-las? Os casos de uso variam conforme o setor, mas todos se concentram na necessidade de modelos 3D precisos.

Infraestrutura de energia: O levantamento de novas infraestruturas de utilidade é mais simples e rápido quando as equipes têm acesso a drones e podem criar nuvens de pontos 3D das áreas em questão. Isso pode ser especialmente útil para ativos como linhas de energia construídas em áreas remotas, onde as equipes teriam dificuldade em navegar a pé.

Construção de petróleo e gás: Semelhante às utilidades elétricas, as refinarias de petróleo e gás frequentemente requerem informações 3D precisas sobre grandes áreas, potencialmente em locais remotos. Este é outro cenário em que os drones podem se mostrar mais eficazes do que equipes de levantamento em solo.

Levantamento topográfico: Clientes interessados em obter rapidamente mapas topográficos detalhados de áreas podem se beneficiar das nuvens de pontos 3D geradas pelo uso de drones. A combinação de levantamento rápido para vastas áreas e alta precisão é ideal para topografia.

Silvicultura: O LiDAR pode penetrar em folhagens densas e fornecer dados de superfície que não seriam resolvidos com fotogrametria.

Depois de determinar um bom caso de uso para uma nuvem de pontos 3D precisa, você só precisa encontrar o drone e a carga útil de coleta de informações adequados para suas circunstâncias.

Os Drones e Cargas Úteis de Modelagem de Nuvem de Pontos Certos

Que tipo de drone sua equipe usará na próxima missão de geração de nuvem de pontos e qual sensor ele terá equipado? Ao trabalhar com a DJI, você tem várias opções, incluindo:

Hardware do Drone: A escolha do drone é determinada pela missão e pelas condições de trabalho. O Matrice 350 RTK é uma boa escolha para a geração de nuvens de pontos 3D. Ele pode operar em uma ampla variedade de condições ambientais e oferece 55 minutos de tempo de voo enquanto equipa seu pacote de sensores preferido.

Carga Útil de LiDAR: O Zenmuse L2 é o um sistema LiDAR UAV disponível pela DJI, e sua lista de recursos é impressionante. Esta solução permite o mapeamento de 240.000 pontos por segundo com um único retorno ou até 1.200.000 pontos multiplos retornos. Uma câmera RGB integrada permite saídas de nuvem de pontos com cores reais, e o Point Cloud LiveView no DJI Pilot permite verificar se sua coleta de dados está prosseguindo corretamente.

Carga Útil de Fotogrametria: Para usuários que preferem fotogrametria, a DJI oferece o Zenmuse P1. Este sistema pode tirar uma foto a cada 0,7 segundos para rapidamente construir modelos precisos e detalhados para conversão em nuvens de pontos 3D.

Nuvem de pontos LiveView no DJI Pilot

Se você está pronto para começar a gerar dados de nuvem de pontos 3D, entre em contato com a Embratop sobre essas soluções e muito mais.