LiDAR data filtering with GRASS GIS for the determination of digital terrain models

In the last years, the use of every type of Digital Elevation Models has iimproved. The LiDAR (Light Detection and Ranging) technology, based on the scansion of the territory b airborne laser telemeters, allows the construction of digital Surface Models (DSM), in an easy way by a simple data interpolation

Pèrdua d’ energia de pedalada en una MTB de doble suspensió

L' objectiu d' aquest projecte és crear un sistema de càlcul per estudiar el desplaçament dels amortidors al llarg del cicle de pedalada, que són la causa de la dissipació d' energia. Tot el projecte s' ha desenvolupat de forma teòrica i l' estudi que s' ha dut a terme ha estat estàtic. Els resultats obtinguts són una aproximació del que seria de s' hagués estudiat dinàmicament

GRASS GIS for the distinction of vegetation from buildings using LiDAR altimetric data

La tecnología LiDAR (Light Detection and Ranging), basada en el escaneado del territorio por un telémetro láser aerotransportado, permite la construcción de Modelos Digitales de Superficie (DSM) mediante una simple interpolación, así como de Modelos Digitales del Terreno (DTM) mediante la identificación y eliminación de los objetos existentes en el terreno (edificios, puentes o árboles). El Laboratorio de Geomática del Politécnico de Milán – Campus de Como- desarrolló un algoritmo de filtrado de datos LiDAR basado en la interpolación con splines bilineares y bicúbicas con una regularización de Tychonov en una aproximación de mínimos cuadrados. Sin embargo, en muchos casos son todavía necesarios modelos más refinados y complejos en los cuales se hace obligatorio la diferenciación entre edificios y vegetación. Este puede ser el caso de algunos modelos de prevención de riesgos hidrológicos, donde la vegetación no es necesaria; o la modelización tridimensional de centros urbanos, donde la vegetación es factor problemático. (...)

Aplicación para la ayuda a la planificación de extinción de incendios forestales basada en software libre

Los incendios forestales son uno de los principales problemas a los que se enfrentan nuestros bosques. Aunque la mejor manera de combatirlos es la prevención, una vez se ha iniciado el fuego se hace imprescindible una óptima planificación para su extinción. En este trabajo se presenta una aplicación que se centra en la simulación del comportamiento del fuego y en su visualización 3D, para un posterior estudio por parte del personal encargado de la planificación de la extinción. La aplicación está basada en librerías de software libre, como el FBSDK (comportamiento del fuego en función de la orografía del terreno, el tipo de combustible y el viento), la librería de visualización de terrenos Virtual Terrain Project y la base de datos PostGIS para guardar los datos calculados. Como datos de entrada de la aplicación tenemos el terreno en 3D (para su visualización y el cálculo de la orografía), la cantidad y tipo de vegetación y el punto (o puntos) donde se inicia el fuego. La salida del programa será una animación 3D (en tiempo real o en tiempo acelerado) para la visualización del comportamiento del fuego y la exportación de los resultados a una base de datos PostGIS, permitiendo su almacenamiento en el formato abierto OpenGIS. El carácter público de las instituciones responsables de la prevención y lucha contra incendios, refuerzan la idoneidad en la utilización de herramientas basadas en software libre

HidroSIG: un sistema de información geográfica para la gestión de recursos naturales y modelación del medio ambiente

This paper describes HidroGIS, a GIS platform developed by Water Resources Program at Universidad Nacional de Colombia at Medellín. HidroSIG is a tool for hydrological variables visualization and analysis, using a set of modules that make this software a powerful tool for hydrological modeling. HidroSIG has tools for digital terrain models processing, water supply estimation using long term water balance in watersheds, a rainfall-runoff model, a model for landslide susceptibility estimation, an one-dimensional pollutant transport model, tools for homogeneity analysis in time series and tools for satellite images classification. The tools in development status are also described

Capaware: plataforma de desarrollo de software libre para aplicacines geográficas 3D multicapa

En este trabajo se presenta Capaware, una plataforma de software libre para el desarrollo de aplicaciones geográficas 3D multicapa, que surge a partir de la iniciativa del Instituto Tecnológico de Canarias en colaboración con la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria. Este entorno simplifica la creación de aplicaciones 3D sobre territorios geográficos extensos, disponiendo de una herramienta muy visual que aporta un nuevo punto de vista muy importante para una toma de decisiones eficaz. Capaware proporciona una interfaz fácil de usar y muy flexible que simplifica el desarrollo de nuevas aplicaciones, permitiéndonos crear rápidamente entornos virtuales con múltiples capas de información sobre el terreno. Con las capacidades clásicas de un Sistema de Información Geográfica (SIG), Capaware permite actualmente la carga de capas WMS sobre entornos 3D, añadir objetos 3D sobre el terreno, y visualizar elementos dinámicos, ofreciendo una nueva perspectiva de la información analizada. Así mismo, podemos administrar las capas de recursos y elementos que se pueden representar sobre la zona geográfica en cuestión. (...)

Towards Detecting Changes in Underwater Image Sequences

Detecting changes between images of the same scene taken at different times is of great interest for monitoring and understanding the environment. It is widely used for on-land application but suffers from different constraints. Unfortunately, Change detection algorithms require highly accurate geometric and photometric registration. This requirement has precluded their use in underwater imagery in the past. In this paper, the change detection techniques available nowadays for on-land application were analyzed and a method to automatically detect the changes in sequences of underwater images is proposed. Target application scenarios are habitat restoration sites, or area monitoring after sudden impacts from hurricanes or ship groundings. The method is based on the creation of a 3D terrain model from one image sequence over an area of interest. This model allows for synthesizing textured views that correspond to the same viewpoints of a second image sequence. The generated views are photometrically matched and corrected against the corresponding frames from the second sequence. Standard change detection techniques are then applied to find areas of difference. Additionally, the paper shows that it is possible to detect false positives, resulting from non-rigid objects, by applying the same change detection method to the first sequence exclusively. The developed method was able to correctly find the changes between two challenging sequences of images from a coral reef taken one year apart and acquired with two different cameras

Planar homography: accuracy analysis and applications

Projective homography sits at the heart of many problems in image registration. In addition to many methods for estimating the homography parameters (R.I. Hartley and A. Zisserman, 2000), analytical expressions to assess the accuracy of the transformation parameters have been proposed (A. Criminisi et al., 1999). We show that these expressions provide less accurate bounds than those based on the earlier results of Weng et al. (1989). The discrepancy becomes more critical in applications involving the integration of frame-to-frame homographies and their uncertainties, as in the reconstruction of terrain mosaics and the camera trajectory from flyover imagery. We demonstrate these issues through selected examples

Monocular-based 3-D seafloor reconstruction and ortho-mosaicing by piecewise planar representation

Photo-mosaicing techniques have become popular for seafloor mapping in various marine science applications. However, the common methods cannot accurately map regions with high relief and topographical variations. Ortho-mosaicing borrowed from photogrammetry is an alternative technique that enables taking into account the 3-D shape of the terrain. A serious bottleneck is the volume of elevation information that needs to be estimated from the video data, fused, and processed for the generation of a composite ortho-photo that covers a relatively large seafloor area. We present a framework that combines the advantages of dense depth-map and 3-D feature estimation techniques based on visual motion cues. The main goal is to identify and reconstruct certain key terrain feature points that adequately represent the surface with minimal complexity in the form of piecewise planar patches. The proposed implementation utilizes local depth maps for feature selection, while tracking over several views enables 3-D reconstruction by bundle adjustment. Experimental results with synthetic and real data validate the effectiveness of the proposed approach

L'Activité du professeur: entre ajustement aux besoins d'élèves "scolairement fragilisés" et maintien d'une exigence didactique

L’une des principales difficultés que rencontrent les enseignants auprès de publics «scolairement fragilisés»1 est d’obtenir une réelle activité cognitive de leurs élèves en situation de résolution de problèmes mathématiques. On observe le plus souvent la mise en oeuvre d’un faux-semblant d’activité qui consiste, pour les élèves, à appliquer un algorithme de résolution sans prendre le risque d’être confronté à leur propre ignorance (Lemoyne & Conne, 1999). Notons en préambule que si la réflexion menée jusqu’à présent s’ancre de manière privilégiée dans le champ des apprentissages mathématiques, elle alimente néanmoins une problématique plus générale qui vise une étude approfondie des gestes de médiation mis en oeuvre par les professeurs pour pallier le manque d’engagement de certains élèves dans les tâches scolaires qu’ils leur proposent

Modelo anisotrópico de cálculo de rutas de coste mínimo con gvSIG y SEXTANTE

La Vía Augusta era una vía romana que iba desde Cádiz hasta Roma. Estaba compuesta de un ramal principal y de diversos ramales secundarios que en su mayoría, constituyen el sustrato de la actual red principal de carreteras del Mediterráneo en la Península Ibérica. A pesar de ello, no se conoce la localización exacta de muchos de esos ramales. El presente artículo muestra un estudio de por dónde deberían atravesar, posiblemente, las rutas romanas el Pirineo Oriental. Para el cálculo de estas rutas se aplica un algoritmo de mínimo coste que incorpora diversas variables y que tiene en cuenta que el desplazamiento se lleva a cabo a pie, y siguiendo la orografía del terreno. Se utilizan en el proceso las herramientas de análisis de costes y el cálculo de rutas óptimas que incorpora SEXTANTE. En particular se estudia y se modela la ruta de mínimo coste anisotrópica, es decir aquella en la que es importante la dirección del movimiento. El proceso consiste en analizar diversas rutas de mínimo coste, entendiendo como coste el esfuerzo en recorrerla. Se busca, por tanto, el camino que sea más sencillo de recorrer teniendo en cuenta principalmente la orografía del terreno (MDT), la pendiente y su orientación. Además, en el estudio se tienen en cuenta otras variables como los usos de suelo, la red hidrográfica, la red de comunicaciones romana conocida, así como la ubicación de puentes y asentamientos romanos entre otros. Las diferentes rutas obtenidas se contrastan con las rutas propuestas por los historiadores y arqueólogos

Realismo 3D aplicado a la Gestión Municipal

La visualización 3D ofrece una serie de ventajas y funcionalidades cada vez más demandadas, por lo que es conveniente su incorporación a las aplicaciones GIS. El sistema propuesto integra la vista 2D propia de un GIS y la vista 3D garantizando la interacción entre ellas y teniendo por resultado una solución GIS integral. Se permite la carga de Modelos Digitales del Terreno (MDT), de forma directa o empleando servicios OGC-CSW, para la proyección de los elementos 2D, así como la carga de modelos 3D. Además el sistema está dotado de herramientas para extrusión y generación automática de volúmenes empleando parámetros existentes en la información 2D. La generación de las construcciones a partir de su altura y la elaboración de redes tridimensionales a partir de la profundidad en las infraestructuras son algunos casos prácticos de interés. Igualmente se permite no sólo la consulta y visualización sino también la edición 3D, lo que supone una importante ventaja frente a otros sistemas 3D. LocalGIS, Sistema de Información Territorial de software libre aplicado a la gestión municipal, es el sistema GIS empleado para la incorporación del prototipo. Se permite por lo tanto aplicar todas las ventajas y funcionalidades propias del 3D a la gestión municipal que LocalGIS realiza. Esta tecnología ofrece un campo de aplicaciones muy amplio y prometedor

Visibility and proximity on triangulated surfaces

En aquesta tesi es solucionen problemes de visibilitat i proximitat sobre superfícies triangulades considerant elements generalitzats. Com a elements generalitzats considerem: punts, segments, poligonals i polígons. Les estrategies que proposem utilitzen algoritmes de geometria computacional i hardware gràfic. Comencem tractant els problemes de visibilitat sobre models de terrenys triangulats considerant un conjunt d'elements de visió generalitzats. Es presenten dos mètodes per obtenir, de forma aproximada, mapes de multi-visibilitat. Un mapa de multi-visibilitat és la subdivisió del domini del terreny que codifica la visibilitat d'acord amb diferents criteris. El primer mètode, de difícil implementació, utilitza informació de visibilitat exacte per reconstruir de forma aproximada el mapa de multi-visibilitat. El segon, que va acompanyat de resultats d'implementació, obté informació de visibilitat aproximada per calcular i visualitzar mapes de multi-visibilitat discrets mitjançant hardware gràfic. Com a aplicacions es resolen problemes de multi-visibilitat entre regions i es responen preguntes sobre la multi-visibilitat d'un punt o d'una regió. A continuació tractem els problemes de proximitat sobre superfícies polièdriques triangulades considerant seus generalitzades. Es presenten dos mètodes, amb resultats d'implementació, per calcular distàncies des de seus generalitzades sobre superfícies polièdriques on hi poden haver obstacles generalitzats. El primer mètode calcula, de forma exacte, les distàncies definides pels camins més curts des de les seus als punts del poliedre. El segon mètode calcula, de forma aproximada, distàncies considerant els camins més curts sobre superfícies polièdriques amb pesos. Com a aplicacions, es calculen diagrames de Voronoi d'ordre k, i es resolen, de forma aproximada, alguns problemes de localització de serveis. També es proporciona un estudi teòric sobre la complexitat dels diagrames de Voronoi d'ordre k d'un conjunt de seus generalitzades en un poliedre sense pesos.

A proposal to estimate the motion of an underwater vehicle through visual mosaicking

This thesis proposes a solution to the problem of estimating the motion of an Unmanned Underwater Vehicle (UUV). Our approach is based on the integration of the incremental measurements which are provided by a vision system. When the vehicle is close to the underwater terrain, it constructs a visual map (so called "mosaic") of the area where the mission takes place while, at the same time, it localizes itself on this map, following the Concurrent Mapping and Localization strategy. The proposed methodology to achieve this goal is based on a feature-based mosaicking algorithm. A down-looking camera is attached to the underwater vehicle. As the vehicle moves, a sequence of images of the sea-floor is acquired by the camera. For every image of the sequence, a set of characteristic features is detected by means of a corner detector. Then, their correspondences are found in the next image of the sequence. Solving the correspondence problem in an accurate and reliable way is a difficult task in computer vision. We consider different alternatives to solve this problem by introducing a detailed analysis of the textural characteristics of the image. This is done in two phases: first comparing different texture operators individually, and next selecting those that best characterize the point/matching pair and using them together to obtain a more robust characterization. Various alternatives are also studied to merge the information provided by the individual texture operators. Finally, the best approach in terms of robustness and efficiency is proposed. After the correspondences have been solved, for every pair of consecutive images we obtain a list of image features in the first image and their matchings in the next frame. Our aim is now to recover the apparent motion of the camera from these features. Although an accurate texture analysis is devoted to the matching pro-cedure, some false matches (known as outliers) could still appear among the right correspon-dences. For this reason, a robust estimation technique is used to estimate the planar transformation (homography) which explains the dominant motion of the image. Next, this homography is used to warp the processed image to the common mosaic frame, constructing a composite image formed by every frame of the sequence. With the aim of estimating the position of the vehicle as the mosaic is being constructed, the 3D motion of the vehicle can be computed from the measurements obtained by a sonar altimeter and the incremental motion computed from the homography. Unfortunately, as the mosaic increases in size, image local alignment errors increase the inaccuracies associated to the position of the vehicle. Occasionally, the trajectory described by the vehicle may cross over itself. In this situation new information is available, and the system can readjust the position estimates. Our proposal consists not only in localizing the vehicle, but also in readjusting the trajectory described by the vehicle when crossover information is obtained. This is achieved by implementing an Augmented State Kalman Filter (ASKF). Kalman filtering appears as an adequate framework to deal with position estimates and their associated covariances. Finally, some experimental results are shown. A laboratory setup has been used to analyze and evaluate the accuracy of the mosaicking system. This setup enables a quantitative measurement of the accumulated errors of the mosaics created in the lab. Then, the results obtained from real sea trials using the URIS underwater vehicle are shown.