Tutorial: HD LIDAR con QGIS 3.32
En este artículo encontrarás herramientas para datos LIDAR: LASTools, WhiteboxTools, OpenLIDAR Tools. Instalaciones, licencias y configuraciones paso a paso. También encontrarás una presentación de CloudCompare.
Como vimos en el artículo Datos LIDAR en QGis 3.32, la nueva versión de QGis integra una serie de procesos para datos de nubes de puntos. Este es sólo el primer paso. Con el tiempo se irán añadiendo nuevos procesos que harán de QGis una potente herramienta para el tratamiento de datos LiDAR. Por el momento, sin embargo, será necesario utilizar otros proveedores de procesamiento para realizar ciertas operaciones. Aquí veremos las otras herramientas disponibles en, o junto a, QGis.
2- Descargue los datos del IGN HD LIDAR y cárguelos en QGis
3- Herramientas para datos LIDAR en QGis 3.32
Herramientas disponibles de forma nativa en QGis 3.32 para datos LIDAR
Se ha integrado un nuevo proveedor de procesamiento nativo para algoritmos de nubes de puntos: el proveedor soporta actualmente los siguientes algoritmos:
- Información: proporciona metadatos básicos sobre la nube de puntos (número de puntos, extensión, crs, etc.).
- Convertir formato: convierte la nube de puntos a un formato diferente, por ejemplo de las a laz.
- Reproyectar: reproyecta la nube de puntos a un CRS diferente.
- Fijar proyección: fija (asigna) el CRS de un archivo de nube de puntos.
- Recortar: recorta una nube de puntos recortando uno o más polígonos.
- Fusionar: fusiona varias nubes de puntos en un único archivo
- Mosaico: crea mosaicos a partir de los datos de entrada
- Thin: crea una versión más fina de la nube de puntos
- Límites: exporta una capa vectorial que contiene los límites de la nube de puntos
- Densidad: exporta un archivo raster en el que cada celda contiene el número de puntos en el área de esa celda.
- Exportar a ráster: exporta los datos de la nube de puntos a una malla ráster 2D
- Exportar a vector: exporta los datos de una nube de puntos a una capa vectorial con puntos 3D
- Exportar a ráster (TIN): exporta datos de una nube de puntos a una malla ráster 2D utilizando triangulación de puntos.
- Filtro: extraer un subconjunto de la nube de puntos utilizando expresiones PDAL
Con este conjunto de herramientas de procesado se pueden realizar las operaciones más comunes sobre nubes de puntos.
Para procesamientos más específicos disponemos de otras tres herramientas que pueden integrarse en la caja de herramientas de procesado de QGis:
- LASTools
- WhiteboxTools
- Herramientas LIDAR abiertas
También existe un producto de código abierto complementario a QGis, CloudCompare.
Antes de examinar las herramientas, es importante hacer una puntualización. En el momento de escribir estas líneas, estas herramientas se han interconectado con versiones anteriores de QGis. La noción de capa de nube de puntos aún no existía. Al abrir un proceso de nube de puntos en QGis, verá una ventana de configuración con las palabras Capa de origen. El menú desplegable mostrará las capas cargadas y podrás definirlas como entrada del proceso.
Cuando abra la ventana para procesar cajas de herramientas adicionales, verás una ventana como ésta:
Aunque hayas cargado una capa en QGis, el procesamiento tendrá que apuntar a los archivos originales.
Del mismo modo, los ficheros resultantes de este procesamiento serán ficheros en disco y no se cargarán automáticamente al final del procesamiento, aunque esta opción esté marcada en la ventana de procesamiento.
Ni que decir tiene que, en estas condiciones, si optas por la opción de salida por defecto, un archivo temporal, ¡no obtendrás ningún resultado!
LAStools, procesamiento de datos LIDAR
Se presenta como una doble caja de herramientas, con una parte (pequeña) gratuita y una parte (grande) de pago que requiere una licencia. La licencia, por cierto, sólo es válida durante un año, tras el cual hay que pagar el mantenimiento obligatorio para seguir utilizando el producto.
RapidLasso ofrece tres tipos de licencia LAStools:
- Licencia personal: esta licencia está destinada a particulares que deseen utilizar LAStools con fines no comerciales.
- Licencia comercial: esta licencia está destinada a las empresas que deseen utilizar LAStools con fines comerciales.
- Licencia de prueba: esta licencia le permite utilizar LAStools gratuitamente durante 30 días.
Te dejo que busques más información en su página web: https://rapidlasso.de. Pero, como me costó mucho entender lo que se puede y lo que no se puede hacer con la versión que viene instalada por defecto, aquí tienes un resumen que te ahorrará MUCHO tiempo.
LASTOOL, ¿con licencia o sin licencia?
La única explicación de cómo utilizar LASTOOLS se da en el párrafo siguiente:
There are TWO parts to LAStools. One part is OPEN source.
The other part is CLOSED source and requires licensing for most commercial or government use. If you’re unsure please email ‘info@rapidlasso.de’ before using LAStools.
For education and evaluation purposes you can use and test LAStools for free. Some free version tools are may limited in the maximum count of lidar points in one single file to avoid commercial usage.
(LAStools consta de DOS partes. Una es de código abierto. La otra parte es de código cerrado y requiere una licencia para la mayoría de los usos comerciales o gubernamentales. Si no está seguro, envíe un correo electrónico a «info@rapidlasso.de» antes de utilizar LAStools. Para fines educativos y de evaluación, puede utilizar y probar LAStools gratuitamente. Algunas herramientas gratuitas pueden estar limitadas en el número máximo de puntos lidar en un mismo archivo para evitar su uso comercial).
Pasemos este texto por el descodificador y veamos las cosas como son:
1- Sólo hay una versión de la caja de herramientas, que es la que vas a instalar (ver párrafo siguiente).
2- Todos los procesos funcionan en cuanto has instalado y configurado el proveedor de procesos.
3- Los tratamientos «licenciados» funcionan con o sin licencia. Sin embargo, dependiendo del tratamiento, a partir de 1,5 millones de puntos si no tienes licencia, el tratamiento añadirá ruido o bandas negras al fichero resultante. En resumen, la calidad del resultado se degradará «ligeramente».
4- Si adquieres una licencia, recibirás una clave que te permitirá eliminar este límite de puntos.
5- Si buscas bien, encontrarás un foro en el que el diseñador de LASTOOLS sugiere una forma de evitar este problema de los límites de puntos. Simplemente aconseja utilizar un proceso LASTOOLS que permite dividir un archivo LIDAR en mosaicos de menos de 1,5 millones de puntos, aplicar el procesamiento deseado (clasificación, detección del terreno, etc.) a los mosaicos y, a continuación, reconstruir un único resultado a partir de los resultados de los mosaicos.
6- No te sientas culpable si optas por este sistema, porque lo que debes saber es que si has pagado una licencia y tu archivo LIDAR tiene más de 15 millones de puntos (los archivos IGN tienen una media de 22 millones…) recibirás un mensaje de error de asignación de memoria que bloqueará el procesamiento. Una vez que hayas consultado a Rapidlasso como indica el mensaje de error, se te indicará… divídalo en mosaicos de menos de 15 millones de puntos, aplique el procesamiento deseado (clasificación, detección del terreno, etc.) a los mosaicos y, a continuación, ¡reconstruya una única salida a partir de las salidas de los mosaicos!
Instalación de LASTOOLS para QGis
He aquí el procedimiento para instalar LASTOOLS en QGis, porque tampoco es todo sencillo:
Instale el plugin LAStools utilizando el gestor de extensiones:
Para LAStools, necesitas instalar no sólo el plugin sino también los ejecutables:
Descarga el software LAStools desde aquí y descomprímelo en una ubicación permanente, por ejemplo «c:/LAStools»
! !! Importante: Asegúrate de que la ruta no contiene espacios ni caracteres especiales.
En Qgis, tienes que ir al menú Preferencias / Opciones.
Tienes que ir a la pestaña Procesamiento de la izquierda, haz doble clic en Proveedores de procesamiento y, a continuación, haz doble clic en LAStools.
Navega hasta la carpeta LAStools que descargaste en el paso 1, por ejemplo «C:/LAStools».
Haz clic en cualquier otra casilla, por ejemplo «Scripts», y luego en OK.
Un pequeño detalle para recordar: si ejecutas uno de los procesos y obtienes este mensaje de error :
No tiene sentido buscar de dónde viene este UTF-8, es sólo un mensaje para hacerle saber que no ha configurado las opciones del proveedor de procesamiento en el directorio LASTOOLS correcto.
Estructura de las herramientas LASTOOLS
La caja de herramientas LASTOOLS consta de tres tipos de herramientas:
- Las herramientas básicas que toman un archivo como entrada de procesamiento. El código de estas herramientas se encuentra en el directorio LAStools/bin especificado en Processing Provider Options.
- Herramientas similares, pero que utilizan un directorio como entrada de procesamiento. Se procesarán todos los archivos LAS o LAZ de este directorio. El nombre del procesamiento termina en Pro y el código de estos procesos lo carga el complemento. Por lo tanto, no está en el mismo directorio que los anteriores, sino en C:\Users\username\AppData\Roaming\QGIS\QGIS3\profiles\default\python\plugins\LAStools\LAStoolsProduction
- Pipelines, es decir, herramientas que enlazan automáticamente una serie de herramientas anteriores. Se pueden encontrar en el directorio C:\Users\username\AppData\Roaming\QGIS\QGIS3\profiles\default\python\plugins\LAStools\LAStoolsPipelines.
Esta información será útil si deseas crear tus propios flujos de trabajo de procesamiento. Veremos esto en detalle en el capítulo sobre LAStools más adelante en el tutorial.
WhiteboxTools para datos LIDAR
He aquí otra caja de herramientas con dos partes, una (grande) de uso gratuito y otra (pequeña) bajo licencia anual o perpetua.
Muchos de los procesos de la parte gratuita aún no están incluidos en los procesos por defecto de QGis. Por lo tanto, es útil utilizar esta caja de herramientas para ampliar sus opciones de procesamiento de nubes de puntos.
Esta es la lista de procesos disponibles. Los procesos tachados requieren una licencia.
En cuanto a la instalación, ya ves que es un hábito, debes tomar algunas precauciones:
Para WhiteboxTools, necesitas instalar no sólo el plugin, sino también los binarios/ejecutables para el sistema operativo en cuestión:
1-Instalar el plugin utilizando el gestor de extensiones de Qgis:
2-Descarga los binarios para tu sistema operativo aquí.
Descomprime la carpeta descargada y colócala en un lugar seguro, por ejemplo C:/whitebox/.
! !! Importante: Asegúratse de que la ruta no contiene espacios ni caracteres especiales.
3-En Qgis, tienes que ir a Preferencias/Opciones.
Tienes que ira la pestaña Procesamiento de la izquierda, haz doble clic en Proveedores de procesamiento y, a continuación, haz doble clic en WhiteboxTools.
Navega hasta el archivo ejecutable «whitebox_tools» («whitebox_tools.exe» en Windows) en la carpeta que descargó en el paso 2.
Haz clic en cualquier otra casilla, por ejemplo «Scripts», y luego en OK.
Si no tienes licencia e intentas ejecutar uno de los procesos con licencia (depende de ti averiguar cuáles son, ya que no hay nada que los distinga de los demás) recibirás un mensaje de error :
El plug-in Open LIDAR Toolbox
Open LiDAR Toolbox es un complemento de QGIS para el procesamiento en un solo paso de datos LiDAR aerotransportados, desde nubes de puntos hasta visualizaciones LiDAR. La entrada requerida es una nube de puntos sin clasificar en formato LAZ/LAS, y la herramienta devuelve los resultados necesarios para la cartografía interpretativa de elementos arqueológicos. Además, hay otras herramientas disponibles para el tratamiento de datos en varias fases. Las herramientas están optimizadas para la arqueología, pero tienen una aplicación más amplia para cualquier persona interesada en la inspección visual de LiDAR aerotransportado, por ejemplo, la cartografía topográfica.
Open LiDAR Toolbox es una ‘envoltura’ que utiliza varias herramientas excelentes bajo el capó: GDAL, GRASS, herramientas nativas de QGIS, LAStools, Whitebox Tools y RVT. Los siguientes plug-ins deben ser instalados antes de Open LiDAR Toolbox: LAStools, Whitebox Tools y RVT. Si estos plug-ins no están ya instalados, se instalarán automáticamente con Open LiDAR Toolbox. Sin embargo, deben seguirse los pasos adicionales (instalación de los ejecutables para LAStools y WhiteboxTools).
Para instalar el plug-in, debes ir al gestor de extensiones.
Si no haz instalado los dos plug-ins anteriores, LASTools y WhiteboxTools, descarga e instala los ejecutables como se describe más arriba.
La herramienta ONE para procesar datos LIDAR
Se trata de un algoritmo que toma una nube de puntos LiDAR aerotransportada y produce todos los derivados esenciales para la arqueología y para cualquier persona interesada en el análisis visual de datos LiDAR o en su uso para cartografía topográfica. El proceso introduce varios pasos adicionales en comparación con un enfoque tradicional. Los resultados son una mejora moderada en la clasificación de puntos del terreno (clase 2 de ASPRS) y una mejora significativa en la clasificación de edificios (clase 6 de ASPRS). Esta última es especialmente importante para los modelos digitales del terreno (MDT) y los modelos digitales de características (MDF).
Dado que estas herramientas se desarrollaron con fines arqueológicos, se han optimizado para distinguir entre tres tipos de modelos del terreno:
Esta figura muestra los tres tipos de modelos:
- DTM – modelo digital del terreno
- DSM – Modelo digital de superficie
- DFM – Modelo digital de características.
Este plugin es particularmente útil para calcular este tercer tipo de modelo.
Software CloudCompare
CloudCompare es un software gratuito de código abierto para el procesamiento, análisis y visualización de datos 3D. Es utilizado por una amplia comunidad de profesionales, incluyendo geomáticos, ingenieros, arquitectos y científicos.
CloudCompare admite una amplia variedad de formatos de datos 3D, como nubes de puntos, nubes de vóxeles, superficies y modelos poligonales. Permite realizar una gran variedad de operaciones con datos 3D, incluyendo :
- Visualización
- Filtrado
- Reordenación
- Segmentación
- Reconstrucción
- Fusión
- Mediciones
- Exportar
CloudCompare es una herramienta potente y versátil que puede utilizarse para diversas tareas de procesamiento, análisis y visualización de datos 3D. Es gratuita y de código abierto, lo que la hace accesible a un amplio público.
He aquí algunos ejemplos de lo que puede hacer con CloudCompare:
- Visualizar nubes de puntos y superficies 3D
- Filtrar nubes de puntos para eliminar ruidos y artefactos
- Reclasificar nubes de puntos para facilitar su visualización
- Segmentar nubes de puntos para identificar objetos distintos
- Reconstruir superficies a partir de nubes de puntos
- Fusionar nubes de puntos para crear modelos 3D más grandes
- Medir distancias, superficies y volúmenes
- Exportar datos 3D en diferentes formatos
Si trabajas con datos 3D, CloudCompare es una herramienta esencial junto con QGis. Es gratuita, de código abierto y fácil de usar.
Sobre todo, te será de gran ayuda para afinar tu procesamiento. De hecho, las herramientas que hemos visto antes son herramientas de procesamiento: tu defines los datos de entrada y obtiene los datos de salida. Con CloudCompare trabajarás de forma interactiva. Puedes probar diferentes ajustes de parámetros de una manera más fácil y eficaz.
CONCLUSIÓN
Sea cual sea el tipo de proyecto, con QGis ya dispones de las herramientas necesarias para alcanzar tus objetivos. La nueva versión 3.32 es sólo el comienzo de una integración más completa y racional de todas estas herramientas. En futuras versiones, las herramientas se integrarán progresivamente en el núcleo de QGis, los diseñadores de plug-ins soportarán el nuevo tipo de capa «nube de puntos» y las herramientas redundantes desaparecerán gradualmente.
