Can you do something with the study of slopes and the laser scanner? / ¿Se puede hacer algo con el estudio de taludes y el láser escáner?

Esta fue una de las preguntas que nos hicimos en ENMACOSA. Por un lado tenemos un equipo especialista cualificado y con experiencia en la técnicas del láser escáner (véase noticia en: DRON.html). Por otro lado contamos con un equipo de geología y geotecnia, también, con una amplia experiencia. Resultaba lógico plantearse si ambos equipos podrían trabajar juntos teniendo el láser escáner como nexo de unión.

La siguiente pregunta duda sería ¿Cómo hacerlo?. Nos pusimos manos a la obra y decidimos partir del escaneado de un talud real. La idea era dividir el problema en dos. La primera parte del problema sería la realización de un programa del que, partiendo de los datos del láser escáner, se pudieran obtener las entidades geotécnicas necesarias para un posterior estudio. La segunda parte sería comprobar la bondad del sistema partiendo del sistema tradicional. Después se compararían resultados, se depuraría y optimizaría el programa. Por último, la sempiterna pelea económica, se compararían costes y se evaluaría en qué condiciones se debería realizar el estudio tradicional y en qué casos se debería utilizar el láser escáner.

This was one of the questions we asked ourselves in Enmacosa. On the one hand we have a qualified and experienced in the techniques of laser scanner specialist team (please, see: DRON.html). On the other hand we have too a team of geology and geotechnics with extensive experience. It was logical to ask whether both teams could work together taking the laser scanner as a link.

The next question would certainly be How to do it. We got to work and decided to scan from a real slope. The idea was to divide the problem into two. The first part of the problem would be the performing a program that, starting from laser scanner data, we could obtain the necessary geotechnical entities for further study. The second part would be to check the goodness of the system from the traditional system. After results would be compared, it would debug and optimize the program. Finally, the eternal economic fight, costs would be compared and assessed in what conditions should make the traditional study and in what cases should use the laser scanner.

Primera parte: la realización del programa / First part: implementing the program

- Buscando un plano con tres puntos / Looking for one plane with three points

Tomado un talud recuperamos su información con nuestro programa del proyecto SITEGI. Tras su primera lectura nos pusimos a pensar qué es lo que podríamos hacer:

Taken a slope recover your information with our program SITEGI project. After its first reading we started to think about what we could do:

Aquí buscamos puntos en una zona de 10 x 10 metros
Were we here seek points in an area of 10 x 10 meters

Tenemos que buscar la manera de seleccionar un plano. Para ello la primera opción fue la de elegir tres puntos y ver que plano formará desde la sección de detalle:

We have to find a way to select a plane. To do the first option was to choose three points and see that plane formed from the detail section:

Aquí creamos una forma de seleccionar 3 puntos
Selecting 3 points

En 3D se verá de esta manera:
3D will look like this:

Y aquí tenemos el triángulo visto por la sección de nuestro programa de visualización 3D
And here we have seen the triangle section of our 3D visualization software

También pensamos en usar la parte de nuestra aplicación dedicada a la proyección diédrica:
We also believe in using part of our application dedicated to the dihedral projection:

Seleccionando 3 puntos desde las proyecciones en diédrica
Selecting 3 points

Bién, hasta aquí, hemos podido escoger 3 puntos para ver planos en lugar de subirnos al monte. Pero..., con todos los puntos ¿no se puede hacer más?

Esta idea de los tres puntos tenía sólo la ventaja de la facilidad de identificar sólo tres puntos característicos y tratar sólo con un dato. El problema que vimos es que no tenemos estadísticas, depende de la habilidad en acertar y desaprovechamos los miles o millones de puntos de que disponemos con el láser escáner

Also, so far, we could choose 3 items to see planes rather than climb the mountain. But ... with all the right points you can do more?

This idea of the three points was only the advantage of ease of identifying only three characteristic points and deal only with data. The problem I saw is that there are no statistics, depends on the ability to match and we miss the thousands or millions of points that we have with the laser scanner

- Buscando una colección de planos partiendo de un conjunto de puntos
- Looking for a collection of planes based on a set of points

La siguiente idea fue la de seleccionar un punto y un número de puntos cercanos. Con ellos hacer una triangulación (Delaunay, ver: http://en.wikipedia.org/wiki/Delaunay_triangulation)  y con esa triangulación  realizar el estudio geológico:

The next idea was to select a point and a number of nearby points. With them make a triangulation (Delaunay, see: http://en.wikipedia.org/wiki/Delaunay_triangulation)  and with that triangulation perform Geological Survey:

Escogidos 100 puntos se realiza la triangulación.
Chosen 100 points, the triangulation is performed

En 3D, la veríamos así:
In 3D, we would see this:

Pero ¿se puede hacer un estudio geológico de rumbos y buzamientos? Pues.. sí:
Con líneas de buzamiento, polos y todo en un diagrama de Schmith:

But Can you make a geological survey of directions and dips? Well .. yes:
With dip lines, poles and all in a diagram Schmith:

Y promedios. Todo listo para la realización de informes:
And averages. All set for the completion of reports:

Para saber más, a propósito de Schmidt :
http://mathematical-drifts.blogspot.com.es/2014/07/dip-direction-and-schmidts.html
To learn more about Schmidt:
http://mathematical-drifts.blogspot.com.es/2014/07/dip-direction-and-schmidts.html

Buscando los puntos directamente en el 3D / Looking for straight points in 3D

El siguiente paso, claro está es conseguir la colección de puntos directamente desde el dibujo 3D. Los pasos son:
-Marcar los puntos:

The next step, of course is to get the collection of points directly from the 3D drawing. The steps are:
-Mark points:

Los puntos marcados quedan en color blanco. El siguiente paso es:
- Trasponer los puntos seleccionados a la zona de estudio geotécnico.

The points are marked in white. The next step is:
- Transposing the selected points to the area of geotechnical study.

Se puede comprobar que tal triangulación se corresponde con una zona seleccionada del talud:
One can check that such triangulation corresponds to a selected area of the slope:

A partir de aquí las opciones son las mismas para cualquiera de las formas de obtener la triangulación.
1.- Se puede exportar a obj (entidad compatible con 3dStudio)
From here the options are the same for any of the ways to get the triangulation.
. 1 - You can export to obj (entity support 3dStudio)

Extracto del talud en formato OBJ visto con MeshLab
Extracto del talud en formato OBJ visto con MeshLab

2.- Se puede exportar a dxf (compatible con AutoCad)
3.- El más importante. Se pueden calcular los buzamientos y rumbos de cada triángulo y asignarle el peso (si se quiere) correspondiente al área de cada triángulo:

. 2 - You can export to dxf (compatible with AutoCad)
. 3 - The most important. Can be calculated dips and directions of each triangle and assign the weight (if you will) of the area of ​​each triangle:

También podemos asignarle las zonas de probabilidad según los rumbos y buzamientos calculados:
We can also assign probability areas calculated according to the directions and dips:

Por supuesto, ya que tenemos realizado un sistema de caracterización de color falso en el apartado de termografías aplicamos las mismas técnicas de programación de falso color para las ponderaciones de probabilidad.

También podemos insertarle buzamientos y rumbos fijos para delimitar el promedio y sistemas de futuros cálculos:

Of course, since I have done a characterization system false color in the thermal images section, we apply the same programming techniques for false color probability weights.

We can also insert you dips and fixed paths to define the average estimates of future systems:

Después de todo esto la respuesta a la pregunta: ¿Se puede hacer algo con el estudio de taludes y el láser escáner? la respuesta es sí.

After all this, the answer to the question: Can you do something with the study of slopes and the laser scanner? It is yes.