1 Eduardo Núñez Maderal, N. Valcárcel, J. Delgado, C. Sevilla, J.C. Ojeda Producción automática de la red hidrográfica nacional a partir de datos Lidar
Jan 09, 2017
1
Eduardo Núñez Maderal, N. Valcárcel, J. Delgado, C. Sevilla, J.C. Ojeda
Producción automática de la red hidrográfica nacional a partir de datos
Lidar
227 octubre 2016 CE16 2
Cambios
Entorno de información geoespacial
Recursos humanos
Gestión global
Tecnología geoespacial Usuarios
Mirar dentro de la organización
Mirar a otros
327 octubre 2016 CE16 3
Hidrografía en la cartografía básica del estado
Introducción
19902014 2,5D (XY+Z) Captura manual por restitución fotogramétrica
combinada con una actualización 2D (ortoimagen + MDT)
Captura y mantenimiento con propósitos cartográficos
Producción:• La hidrografía es obtenida junto con otros
temas de información para hacer cartografía• La precisión está en relación a la escala del
mapa (5 metros para 1:25.000)• El ciclo de mantenimiento está vinculado a
las necesidades cartográficas
INFORMACIÓN GEOGRÁFICAPARA EL MAPA TOPOGRÁFICO NACIONAL (1:25.000)
427 octubre 2016 CE16 4
Red Hidrográfica Automática (RHA) del proyecto de Información Geoespacial de Referencia (IGR) del IGN
Introducción
2014… Producción de red hidrográfica de alta precisión: extracción
automática XYZ, homogénea y objetiva a nivel nacional
Captura y mantenimiento para propósitos cartográficos e hidrológicos conforme a INSPIRE
LiDAR DRAINAJE NETWORK
PROYECTO DE PRODUCCIÓN IGR: red hidrográfica
Producción red hidrográfica:• Conforme a INSPIRE• Precisión: aproximación
bottom-up• Ciclo de mantenimiento en
relación a necesidades (6 años para la red hidrográfica)
527 octubre 2016 CE16 5
¿Qué es la (IGR) Información Geoespacial de Referencia?
IGR: información oficial del territorio para que cualquier usuario y aplicación puedan referenciar sus datos
Características
Provee una localización precisa sin ambigüedades
Posibilita la combinación de datos
Debe estar sometida a un proceso claro de mantenimiento
Oficial: es producida y facilitada desde una fuente competente, con mandato legal
Imágenes
Redes Transporte
Ocupación suelo
Poblaciones
Hidrografía
Altimetría
627 octubre 2016 CE16 6
Elementos de impulso del trabajo:• Visión estratégica IGN, proyecto IGR• Disponibilidad de cobertura Lidar nacional• Necesidades usuarios:
• Confederaciones, organismos de cuenca • D.G.Agua• Sistema cartográfico nacional• INSPIRE• Producción de red europea: Programa Copernicus (EEA)• Coordinación a nivel global: UN-GGIM
• Principios metodológicos (CEDEX-D.G.Agua)
Impulso del proyecto
727 octubre 2016 CE16 7
PROYECTO DE DATOS LIDAR EN ESPAÑA (PNOA LIDAR)
827 octubre 2016 CE16 8
METODOLOGÍA PARA LA EXTRACCIÓN AUTOMÁTICA DE RED HIDROGRÁFICA
Criterios técnicos
Análisis viabilidad
Metodología• Planificación• Prepara fuentes• Procesado hidro.• Validación Producción
• Planificación, recursos
• Producción Resultados y conclusione
s
CRITERIOS
VIABILIDAD
METODOLOGÍA DE PRODUCCIÓN
PRODUCCIÓN
RESULTADOS
927 octubre 2016 CE16 9
CRITERIOS TÉCNICOS
RequerimientosObjeto geográfico Red de corriente natural del río (aguas superficiales)Fuente de datos Clasificación automática datos LiDAR (0,5 p/m2)MDT Paso malla 2 m, automático desde LidarAlgoritmo hidrológico
Modelo D8
Calidad Precisión XY: 1m. ; Precisión Z: 0,5m.Productos MDT_hidro, modelo de direcciones y red hidrográfica
XYZControl calidad Procesos semiautomáticos XYZ. No se contemplan
trabajos de campo
1027 octubre 2016 CE16 10
Selección áreas de test
ANÁLISIS DE VIABILIDAD
CUENCA GUADALQUIVIR
Embalse
Pequeña cuenca
Área urbana
Conjunto de datos (red
hidrográfica)
XY error evaluad
o
Z error estima
do
Tiempo estimado extracción
(1 máquina)
Cartografía1:25.000
2-3m < 5 m
MDT 2m(RHA02)
2-3m < 0.5 m
29,9 meses
MDT5m, (RHA05)
3-4 m < 0.5 m
12,8 meses
Sevilla
1127 octubre 2016 CE16 11
Metodología de producción desarrollada
METODOLOGÍA
PLANIFICACIÓN
PROCESADODE DATOS
PROCESADO HIDROLÓG.
VALIDACIÓN
Lidar-MDT & cartografía
Zonas de proceso
MANUAL EDITION
Capas vectoriales
Mosaicos Red hidrológica
MDT_hidro
1227 octubre 2016 CE16 12
Preparación de los datos y generación MDT02• Empleo ETLs para la gestión masiva de datos•Generación automática de MDT02
METODOLOGÍA: DATOS Y PLANIFICACIÓN
DATA &PLANNING
Lidar-MDT & cartografía
Zonas planificadas
2x2 km tiles LiDAR/DTM(more than 160,000 files)
Ejemplo de unidades en el Guadalquivir: 24 unidades organizadas en 5 zonas (cálculo basado en MDT200)
Unidades de producción de 1.500 km2 para ser capaces de procesar hidrológicamente con grid de 2 metros
Unidades de producción planificadas
1327 octubre 2016 CE16 13
METODOLOGÍA : PROCESADO DE DATOS
PROCESADO DE DATOS
Capas vectoriales
Mosaicos
Ficheros de 2x2 kmSelección MDT02
RASTER Generación mosaicos(con relleno de huecos y recorte costa)x 3 ficheros:- MDT02- MD_Edificios- MD_Suelo
VECTOR- Ejes de ríos- Cabeceras ríos- Embalses- Presas- Carreteras, ffcc- Manzanas urbanas
INPUTs para el Procesado hidrológico
1427 octubre 2016 CE16 14
METODOLOGÍA : PROCESADO HIDROLÓGICO
PROCESADO HIDRO. Red_hidro
MDT_hidro
Corrección hidrológica en masas de agua
Eliminación de obstáculos Adición de obstáculos
2.1. combina corriente derivada desde las cabeceras (amarillo) con la corriente acumulada (rojo) 2.2 Cálculo de
cuenca de drenaje
[HydroTools]
1.2.
1527 octubre 2016 CE16 15
METODOLOGÍA : PROCESADO HIDROLÓGICO
Desarrollo: procesos hidrológicos de corrección de MDT y extracción de red
1627 octubre 2016 CE16 16
METODOLOGÍA : VALIDACIÓN
VALIDACIÓN
Generación automática de puntos de muestreo
Medida automática de calidad posicional XY(Z)
CARTO
Input Tipos de puntos
CARTO
Input
RED02
Output: puntos de muestra
Output: estadísticas
VS
1727 octubre 2016 CE16 17
PRODUCCIÓN: PLANIFICACIÓN Y RECURSOS
LiDAR - MDT
MDT02HIDRO
RED HIDROPLANIFICACIÓN CAPAS
VECTORIALESVALIDACIÓN
329Unidades de producción (UP)
(504,000 km2 / 1,500 km2 UP )500 ficheros(2x2 kms) x UP
8 TbMosaicos
8 Gb x mosaico x3=987 ficheros
5 días /UP/1máquinax 329 UP= 1645 días / 7 años 20-40 máquinas ¡ 5-6 meses !
27 Tb LiDAR-MDT02
164,000 lidar 490.000.MDT654.000 ficheros
ESPAÑASuperficie: 504,000 km2Ríos: 654,000 km (escala 1:25,000)
1827 octubre 2016 CE16 18
FASE Cantidad Tiempo ejecución (meses)
MDT02 490m ficheros 3,5Mosaicos x3 = 987 fich. 2,3Procesado hidro
329 (sub-zonas) 6
PRODUCCIÓN
UNIDADES DE PRODUCCIÓN
x 329
Infraestructura local(Centro de Proceso de Datos)
Infraestructura Web
S3 + EC2
Desde Noviembre 2015 a Mayo 2016
1927 octubre 2016 CE16 19
• Resultados finales: • Red vectorial del río XYZ (eje del río) con 2-3m metros en
XY y 0,5 m en Z• MDT hidrológico de paso malla 2 metros• Modelo de direcciones y acumulación asociado• Productos intermedios también útiles a usuarios: límites
físicos de cuencas vertientes• Es una primera versión automática :
• Modelado hidrológico basado en datos cartográficos• Seguir dando pasos con el objetivo de conseguir una red
básica a nivel Nacionalo coordinación con la D.G.Agua, CEDEX, …o combinar la modelización hidrológica con datos procedentes de
clima o hidro-geológicos
RESULTADOS
2027 octubre 2016 CE16 20
Mapa topográfico
MDT02 originalRed obtenida
LiDAR LiDAR clase suelo
2127 octubre 2016 CE16 21
RíoTormes
Barco de Ávila
UNIDAD DE PRODUCCIÓN:Demarcación: DUEROZONA:GSUBZONA:1
2227 octubre 2016 CE16 22
• Metodología del CEDEX-DGA: clave para el desarrollo
• Automatización alcanzada: 70% 60% ahorro comparado con la captura manual estereoscópica
• Resultados homogéneos y objetivos• Mejora significativa en la precisión altimétrica• Análisis de viabilidad: clave para la toma de
decisiones• Entorno Esri desarrollo : clave para la estabilidad• Uso de big data & técnicas de computación en la
nube: clave para el procesamiento en plazo
CONCLUSIONES
CE16 2327 octubre 2016
Eduardo Núñez [email protected]
Muchas gracias
Artículo del trabajo:https://www.conftool.pro/isprs2016/index.php?page=browseSessions&print=head&form_session=227#paperID2160