Modelação 3D de dados UAV em áreas de reabilitação urbana - centro histórico de Loulé

Abstract

A aquisição de dados usando Veículos Aéreos Não Tripulados (VANT), usualmente designados UAV (Unmanned Aerial Vehicles) é atualmente uma abordagem rápida e de baixo custo em matéria de Deteção Remota. Os UAV tornaram-se plataformas standard quando utilizados na captura de dados fotogramétricos. Esta captura é apenas viável, ainda, para pequenas áreas, que rondarão as dezenas de hectares. Relativamente à aplicação desta tecnologia, pode afirmar-se que os dados obtidos usando UAV são úteis para a modelação urbana em 3D, isto é, edifícios e áreas urbanas, e servem de suporte em matéria de urbanismo em grande escala e noutros estudos de planeamento urbano. Os dados foram recolhidos a partir de uma câmara fotográfica RGB, com o UAV a uma altura de 100 metros, abrangendo a Área de Reabilitação Urbana do Centro Histórico da cidade de Loulé, Portugal. Para realizar este estudo, utilizando UAV, foram consideradas as seguintes etapas, desde a aquisição de dados até ao processamento de modelos 3D: a) Definição dos parâmetros do plano de voo (altura, sobreposição, tempo, distância focal, resolução espacial) e recolha de dados (aspetos como a segurança, interferências e calibração); b) carregamento das fotos (inspeção e remoção de imagens desnecessárias); c) alinhamento das fotos; d) geração da nuvem de pontos densa; e) construção de uma malha; construção de um modelo poligonal 3D; f) texturização do modelo 3D; g) cálculo MDE (Modelo Digital de Elevação) e MDT (Modelo Digital de Terreno); h) criação do ortofotomapa; e i) os resultados para exportação. Após o processamento dos dados, foram obtidos dois modelos urbanos 3D de alta precisão. Considerando os resultados obtidos, que podem ser integrados em planos urbanos, comprova-se a sua utilização no processo de planeamento de uma cidade, realçando a sua aplicabilidade em Centros Históricos.

Data acquisition using Unmanned Aerial Vehicles (UAV), is currently a fast and low cost Remote Sensing approach. UAV have become standard platforms when used in photogrammetric data capture. This capture is still only feasible for small areas, around dozens of hectares. For the application of this technology, it can be stated that the data obtained using UAVs are useful for urban 3D modeling, i.e., buildings and urban areas, and serve as support in the field of urban planning on a large scale and in other urban planning studies. The data were gathered from RGB UAV imagery at a height of 100 meters, covering the Rehabilitation of Urban Area of Historic center of Loulé, Portugal. To conduct this study, using UAV, the following steps, from data acquisition to processing of urban 3D models were followed: a) Establishing flight plan parameters (height, overlapping, time, focal distance, camera data, spatial resolution) and collection data survey (regarding preparation aspects such as safety, interferences and calibration); b) loading photos (loading, inspection and removal of unnecessary images; c) aligning photos; d) building dense point cloud; e) building a mesh; building a 3D polygonal model; f) texturing the 3D model; g) calculating DEM(Digital elevation Model) and DTM (Digital Terrain Model); h) creating an orthoimage; and i) exporting results. After processing the data, it is obtained two highly accurate 3D urban models. Considering the results obtained, they can be integrated into urban plans, demonstrating their use in the planning process of a city, highlighting its applicability in historic centers.