Congreso INGEGRAF Nuevos Modelos de Investigación y 2017 Colaboración en Ingeniería Gráfica MODELADO 3D MEDIANTE INTEGRACIÓN DE FOTOGRAMETRÍA CON UAV Y MMT PARA LA DOCUMENTACIÓN GEOMÉTRICA DE BIC Martínez-Peña, Marina1*; Herrero-Tejedor, Tomás Ramón2; Velasco-Gómez, Jesús1; López-Cuervo, Serafín1; García-Uriarte, Óscar 1) Departamento Ingeniería Topográfica y Cartografía, UPM 2) Departamento Ingeniería Agroforestal, UPM *marina.martinez@upm.es RESUMEN Las nuevas tecnologías aplicadas al área de la Ingeniería Geomática abren nuevos campos para la obtención de documentación geométrica de Bienes de Interés Cultural (BIC) de una manera rápida y al mismo tiempo precisa. La Fotogrametría digital con imágenes desde UAV (Unmanned Aerial Vehicle) permite la modelización del BIC con alto nivel de detalle. Las técnicas de visión artificial del software de procesado facilitan la obtención de datos geoespaciales 3D de alta resolución y precisión centimétrica, a partir de las técnicas lidar e imagen del mobile mapping terrestre (MMT) podemos generar productos cartográficos. La integración de todas estas técnicas permite obtener una completa documentación del objeto de estudio. En el caso del BIC de las Bodegas de Atauta (Soria) la captura de información se realizó con UAV de ala fija con cámara RGB, y un sistema de MMT portátil lo cual ha permitido completar la toma de datos en superficie con la realización de levantamiento indoor. PALABRAS CLAVE: Geomática, BIC, UAV, mobile-mapping, lidar, Fotogrametría. 275 Congreso INGEGRAF Nuevos Modelos de Investigación y 2017 Colaboración en Ingeniería Gráfica 1. INTRODUCCIÓN El valle de Atauta (San Esteban de Gormaz, Soria) se encuentra en la cabecera de la zona vinícola con la denominación Ribera de Duero, a una altitud entre 950 y 1000 m, cuenta con cinco siglos de historia vitivinícola, y atesora un increíble barrio de bodegas y lagares subterráneos, algunos con más de cinco metros de profundidad. El conjunto de 141 bodegas, 15 lagares y 9 lagaretas, que se encuentran agrupadas a las afueras del pueblo en una extensión de unas 3 ha constituyen un conjunto arquitectónico de gran valor etnográfico [1]. Figura 1. Paraje y Bodegas de ‘El Plantío’, Atauta (Soria); Bien de Interés Cultural (BIC) con la categoría de Conjunto Etnológico. Los habitantes de Atauta y sus responsables políticos han trabajado los últimos años para conseguir la denominación de esta zona como Bien de Interés Cultural (BIC). Según resolución de 16 de febrero de 2016, de la Dirección General de Patrimonio Cultural de Castilla y León, de la Consejería de Cultura y Turismo, se incoó expediente para la declaración del conjunto de Bodegas de «El Plantío» en Atauta, municipio de San Esteban de Gormaz (Soria), como bien de interés cultural con la categoría de conjunto etnológico1. En dicha resolución se señala que este conjunto de bodegas “constituye una relevante muestra de patrimonio cultural asociado a los sistemas productivos del vino, entendido como un espacio o paisaje cultural transformado por la acción humana representativo de un pasado y de unas formas de vida, digno de ser conservado y transmitido a generaciones futuras". Las ciencias y tecnologías geomáticas: Geodesia, Topografía, Fotogrametría, Teledetección, Sistema de Información Geográfica, han estado estrechamente vinculadas a la documentación geométrica del patrimonio y, en este caso, todas ellas se pueden integrar permitiendo, por un 1 Tendrá la consideración de Conjunto Etnológico “el paraje o territorio transformado por la acción humana, así como los conjuntos de inmuebles, agrupados o dispersos, e instalaciones vinculados a formas de vida tradicional”. 276 Congreso INGEGRAF Nuevos Modelos de Investigación y 2017 Colaboración en Ingeniería Gráfica lado, el estudio de las bodegas “El Plantío” a diferentes niveles de resolución y, de otro lado, para obtener productos cartográficos de alta resolución y precisión, incluyendo la posibilidad de crear un BIM (Building Information Model) de patrimonio. El trabajo se desarrolla en la línea de investigación sobre documentación geométrica del patrimonio con técnicas geomáticas, del grupo Geovisualización, Espacios Singulares y Patrimonio (GESyP) [2] [3]; en colaboración con las empresas BIGM Civil Engineers, Topcon Positioning y Leica Geosystems que han aportado instrumentación y desarrollos informáticos. 2. RESULTADOS DE LA LÍNEA DE INVESTIGACIÓN En el mes de julio de 2016 se realizó una campaña de captura de datos con diferentes sensores geomáticos en el Barrio de Bodegas “El Plantío”, que complementa la anterior campaña realizada en 2014: - Sensor de imagen RGB y NIR a bordo de vehículo aéreo no tripulado de ala fija - Sensores Mobile-Mapping terrestre - Láser escáner terrestre - Receptores GNSS - Sondas Voumetric Water Content (VWC) y Ground Penetrating Rádar (GPR) A continuación, se presentan los resultados del vuelo con UAV junto con la captura de mobile- mapping terrestre (MMT) para la generación de un modelo digital de terreno preciso. El tratamiento de los datos capturados por el UAV se ha llevado a cabo con los programas Agisoft PhotoScan y Pix4D que, mediante técnicas fotogramétricas de visión artificial (computer visión) con procesado multi-imagen, obtienen varios conjuntos de datos espaciales en pocos pasos representados en la figura 2, aunque con un consumo de tiempo muy elevado respecto al tiempo empleado en campo, en función del número de imágenes y las características de los equipos de trabajo. Ambos programas se aplican con éxito para el modelado tridimensional. •INTRINSIC PARAMETERS •EXTRINSIC •DENSE POINT ORIENTATION PRODUCTS •DSM PARAMETERS DENSIFICAITION CLOUD •MESH •ORTHOIMAGE •SPARSE POINT CLOUS Figura 2. Flujo de trabajo automático 277 Congreso INGEGRAF Nuevos Modelos de Investigación y 2017 Colaboración en Ingeniería Gráfica La georreferenciación de las imágenes fotográficas, de 16 Mp y con un GSD de 2.16 cm, se verificó mediante puntos de control dentro de tolerancia (2GSD en XY y 3GSD en Z). Figura 3. Nube de puntos densa (correlación imágenes UAV) Por otro lado, el sistema mobile-mapping terreste ha permitido la captura de una nube de puntos lidar. El sistema integrado en una mochila, se transporta a lo largo de las bodegas subterráneas y se toman las nubes de puntos lidar junto con fotografías que proporcionan los valores RGB a los puntos tomados. El sistema se complementa con un segundo sistema inercial que ayuda a la tecnología SLAM (Simultaneous Localisation and Mapping) en la integración de las nubes de puntos tomadas a lo largo de la trayectoria y con ello confecciona una nube única de toda la bodega. Este tipo de nueves de puntos con color RGB u otros sensores que se pueden instalar, se integra en sistemas BIM con las que se caracteriza y explota la información tomada y encontrada durante los paseos virtuales mediante el software asociado. Figura 4. Acceso exterior (UAV) e interior de una bodega (MMT) Con la metodología propuesta se consigue por tanto integrar la información producida por UAVs junto con otra capturada con Láser Escáner o sistema MMT en una única nube de puntos. 278 Congreso INGEGRAF Nuevos Modelos de Investigación y 2017 Colaboración en Ingeniería Gráfica 3. EQUIPO INVESTIGADOR Datos de los miembros del equipo de investigación. Nombre: Marina Martínez Peña Centro: ETSI Topografía, Geodesia y Cartografía (ETSITGC- UPM) Departamento: Departamento de Ingeniería Topográfica y Cartografía Categoría: PTEU. GESYP Nombre: Tomás Ramón Herrero Tejedor Centro: ETSI Agronómica, Alimentaria y Biosistemas (ETSIAAB-UPM) Departamento: Departamento Ingeniería Agroforestal Categoría: PTU. Coordinador GESYP Nombre: Jesús Velasco Gómez Centro: ETSI Topografía, Geodesia y Cartografía (ETSITGC- UPM) Departamento: Departamento de Ingeniería Topográfica y Cartografía Categoría: PTU. GESYP Nombre: Serafín López-Cuervo Medina Centro: ETSI Topografía, Geodesia y Cartografía (ETSITGC- UPM) Departamento: Departamento de Ingeniería Topográfica y Cartografía Categoría: Contratado doctor. GESYP Nombre: Óscar García Uriarte Centro: Colaborador externo Departamento: GESYP 4. REFERENCIAS [1] M. A. Conejo Martín, T. R. Herrero Tejedor y A. Ezquerra Canalejo, Propuesta metodológica para el estudio de Sistemas Topográficos aplicados a la representación gráfica de bodegas subterráneas tradicionales, Madrid, 2014. [2] T. Herrero, E. Pérez-Martín, M. Conejo-Martín, J. López-Herrera, A. Ezquerra-Canalejo y J. Velasco, «Assessment of underground wine cellars using geographic information technologies,» Survey Review, vol. 47, nº 342, pp. Pages 202-210, 2015. [3] M. Conejo-Martín, T. Herrero-Tejedor, J. Lapazaran, E. Pérez-Martín, J. Otero, J. Prieto y J. Velasco, «Characterization of Cavities Using the GPR, LIDAR and GNSS Techniques,» Pure and Applied Geophysics, p. pp 3123–3137, 2015. 279 Congreso INGEGRAF Nuevos Modelos de Investigación y 2017 Colaboración en Ingeniería Gráfica 280