Analysing the positional accuracy of GNSS multi-tracks obtained from VGI sources to generate improved 3D mean axes

This is an Accepted Manuscript of an article published by Taylor & Francis in International Journal of Geographical Information Science on 26 Jul 2019, available at: https://doi.org/10.1080/13658816.2019.1645335.The sharing of Global Navigation Satellite System (GNSS) tracks on the Internet is increasing enormously. Every day a great number of users capture routes using different devices and share these data. Individually these tracks present a poor positional accuracy because these devices obtain positions with accuracy of about 5-10 metres. In addition, they are usually captured for navigation and not for surveying. However, we can take advantage of the great quantity of tracks of the same linear element in order to obtain a more accurate solution. This study analyses this possibility using a wide set of tracks obtained in known conditions. We emulated those tracks obtained by Volunteered Geographic Information (VGI) users and we compared the mean axis obtained using all tracks with others obtained from a more accurate source. Additionally, we analyse the displacement of other axes obtained by varying several parameters such as the number of tracks and their length or by dividing the route into sections in function of sinuosity, etc. The results have shown an improved 3D mean axis and the viability of the method proposed in this study in order to use axes obtained from several tracks in maps at certain scales.The work was supported by the National Ministry of Economy and Competitiveness of Spain under the grant nº BIA2011-23271

Identification of Highlighted Cells in Low-Variance Raster Data Application to Digital Elevation Models

Licencia CC BY-4.0This study describes a new algorithm developed to detect local cells of minimum or maximum heights in grid Digital Elevation Models (DEMs). DEMs have a low variance in digital levels due to the spatial continuity of the data. Traditional algorithms, such as SIFT, are based on statistical variance, which present issues to determine these highlighted cells. However, one of the main purposes of this identification is the use of these points (cells) to assess the positional accuracy of these products by comparing those extracted from the DEM with those obtained from a more accurate source. In this sense, we developed an algorithm based on a moveable window composed of variable sizes, which is displaced along the image to characterize each set of cells. The determination of highlighted cells is based on the absolute differences of digital levels in the same DEM and compared to those obtained from other DEMs. The application has been carried out using a great number of data, considering four zones, two spatial resolutions, and different definitions of height surfaces. The results have demonstrated the feasibility of the algorithm for the identification of these cells. Thus, this approach expects an improvement in traditional procedures. The algorithm can be used to contrast DEMs obtained from different sources or DEMs from the same source that have been affected by generalization procedures

Núcleos espaciados: algoritmo para la determinación de un eje medio a partir de multitrazas GNSS 3D

La Información Geográfica Voluntaria (IGV) supone un cambio radical en la obtención y disponibilidad de Información Geográfica. La aportación de millones de usuarios de esta información proporciona un volumen de datos que, usados de forma correcta, es una fuente de un gran valor. En este trabajo se presenta un proceso semiautomático que permite trabajar con este tipo de información, el algoritmo “Núcleos espaciados”. Este algoritmo permite la obtención de un eje medio a partir de un conjunto de multitrazas GNSS 3D tomadas sobre un tramo de carretera. La eficacia del algoritmo ha sido evaluada con un control de calidad posicional del eje obtenido mediante el método de control posicional por elementos lineales de las distancias medias.Esta investigación se ha realizado dentro del proyecto de investigación “Evaluación 3D de elementos lineales de información geográfica (E3DLING)” del Ministerio de Economía y competitividad (BIA2011-23271). Igualmente, se agradece a la Junta de Andalucía la financiación económica del Grupo de Investigación Ingeniería Cartográfica (PAIDI-TEP-164) desde 1997 hasta la fecha

Tratamiento de multitrazas GNSS 3D para la obtención de ejes medios

El uso de los sistemas de navegación se ha difundido mucho y la explotación de sus datos es compleja debido tanto al volumen como a su variabilidad. Este trabajo de revisión presenta una definición de los elementos (trazas) y un análisis de las fuentes de variabilidad, así como los criterios usuales de filtrado de los datos originales. Otro aspecto presentado son los atípicos, éstos se definen y clasifican para el caso de trazas GNSS. La obtención del eje medio se aborda en dos pasos, primero se presentan algoritmos que, a partir de dos polilíneas 3D permiten obtener una solución media y, posteriormente, se presentan otras opciones que permiten obtener una solución de eje medio a partir de un conjunto de trazas.Este trabajo se ha realizado dentro del proyecto de investigación “Evaluación 3D de elementos lineales de información geográfica” del Ministerio de Ciencia e Innovación (BIA2011-23271) cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional

Métricas para el control posicional 3D de bases geoespaciales mediante elementos lineales

El control posicional de los productos cartográficos ha venido realizándose a través de la comparación de una muestra de puntos del producto a controlar con los correspondientes puntos extraídos de una fuente de mayor exactitud. Estos métodos y estándares han incluido el cálculo de la exactitud posicional de la componente altimétrica, tanto de forma independiente, como dependiente del resto de componentes. Recientemente, han aparecido algunos trabajos que proponen la realización de este control posicional a través de un conjunto de líneas existentes en la cartografía utilizando como fuente de control las correspondientes líneas obtenidas de una fuente más exacta. Sin embargo, hasta el momento las métricas aplicadas en estos casos se han limitado a las componentes planimétricas. En este trabajo se propone la adaptación de una serie de métricas, planteadas para el control planimétrico, para la realización del control posicional tridimensional mediante elementos lineales. Estas métricas han sido aplicadas a un caso real confirmado los resultados la viabilidad de este tipo de control y de las métricas utilizadas.Este trabajo se ha realizado dentro del proyecto de investigación “Evaluación 3D de elementos lineales de información geográfica” del Ministerio de Ciencia e Innovación (BIA2011-23271)

La doble orientación cardinal y solar (solsticial) en la planificación de los complejos funerarios del Reino Medio en Qubbet el-Hawa

The Qubbet el-Hawa necropolis, located on the west bank of the Nile, was the burial site chosen by the elite of Elephantine, from the Old Kingdom to the Middle Kingdom, and became one of the most important provincial cemeteries in the country. The hill affects the course of the River Nile and determines the disposition of the hypogea distributed between its two slopes (southeast and northeast). Therefore, the topography (and the river) determined the alignments of most of the tombs. During the Middle Kingdom, although only six large funerary complexes were built, there was a very significant change in the architecture of the necropolis in terms of the design of the burial chapels (which were planned as if they were a funerary temple), as well as the accuracy of the construction methods. In addition, they stand out because they were planned (and built) with a strongly symbolic double orientation, which is the subject of this study. The astronomical alignments of these funerary complexes, normally associated with royal temples and burials, appear to have been appropriated by the governors of Elephantine, lower-level officials, which has implications for our understanding of both Egyptian governance and Egyptian astronomy; undoubtedly, the architects had to possess knowledge of astronomy. The result is that these funerary complexes represent a clear example of “cultured” architecture carried out in a provincial cemetery. This article examines in detail the alignments of four of these funeral complexes: QH36, QH32, QH31 and QH33, building on the work of Belmonte and his collaborators in Qubbet el-Hawa, who are primarily responsible for increasing our data of Egyptian astronomical alignments.La necrópolis de Qubbet el-Hawa, situada en la orilla occidental del Nilo, fue el lugar de enterramiento elegido por la élite elefantina, desde el Reino Antiguo hasta el Reino Medio, convirtiéndose en uno de los cementerios provinciales más importantes del país. La colina condiciona el curso del río Nilo y determina la disposición de los hipogeos que se distribuyen entre sus dos vertientes (sureste y noreste), adaptándose a su topografía. Por tanto, la topografía (y el Nilo) determinaron las alineaciones de la mayoría de las tumbas. Durante el Reino Medio, aunque solo se construyeron seis grandes complejos funerarios, se produjo un cambio muy significativo en la arquitectura de la necrópolis tanto en el diseño de las capillas funerarias (planificadas como si fueran un templo funerario) como la exactitud de los métodos constructivos; además, destacan porque fueron planificados (y construidos) con una doble orientación cargada de fuerte carácter simbólico, que es el objeto de este estudio. Los alineamientos astronómicos de estos complejos funerarios, normalmente asociados con templos y tumbas reales, parecen haber sido apropiados por los gobernadores de Elefantina, funcionarios de nivel inferior, lo que nos dice algo interesante sobre el gobierno egipcio y la astronomía egipcia. Sin duda, sus arquitectos debían manejar los conocimientos que los antiguos egipcios tenían de astronomía. El resultado es que estos complejos funerarios representan un claro ejemplo de arquitectura “culta” realizada en un cementerio provincial. En este artículo se examinan en detalle las alineaciones de cuatro de estos complejos funerarios: QH36, QH32, QH31 y QH33, extendiendo en Qubbet el-Hawa el trabajo de Belmonte y sus colaboradores, los principales responsables de ampliar los datos de las alineaciones astronómicas egipcias

De tumba a iglesia. Análisis arqueológico y arquitectónico del complejo funerario del Reino Antiguo (QH34h) y su transformación en iglesia cristiana bizantina en la necrópolis de Qubbet el Hawa (Asuán, Egipto)

The archaeological site of Qubbet el Hawa contains one of the largest necropolis in southern Egypt. At this burial site the governors and high officials of the southernmost province of Egypt were buried from the Late Old Kingdom to the Late 12th Dynasty. This study aims to analyze one of the largest funerary complexes (QH34h), belonging to the local governor Khunes, and other annexed tombs of his relatives. This large funerary complex, with a great funerary chapel, includes an ascending stairway and a monumental courtyard. It was built during the last part of the reign of Pepy II (2216-2153 BC). It underwent a set of architectural transformations throughout its history, including several collapses and, centuries later, it was chosen by a Coptic community to establish a Christian church and other monastic places. The main aim of the present paper is to analyze how the sacred space changed over time and the architectonic spaces were used with different purposes.El yacimiento arqueológico de Qubbet el-Hawa alberga una de las mayores necrópolis del sur de Egipto. En ella se enterraron los altos dignatarios y los nobles que gobernaron la provincia más meridional de Egipto desde el Reino Antiguo (al menos la VI dinastía) hasta el Reino Medio (Dinastía XII). Se han llegado a documentar más de 70 hipogeos, alguno de los cuales aún siguen sin ser investigados en profundidad. El trabajo que aquí presentamos trata de comprender uno de los complejos funerarios más grandes y antiguos de la necrópolis, compuesto por la tumba conocida como QH34h, que perteneció al gobernador Khunes y las tumbas anexas de sus familiares. Fue construido hacia el final del reinado de Pepy II (2216-2153 a. C.), sufrió una serie de transformaciones arquitectónicas a lo largo de su historia, derrumbes importantes y finalmente fue elegido por una comunidad monástica para establecer en él una iglesia cristiana en el siglo VI. El objetivo principal de este artículo es analizar cómo un espacio sagrado cambió a lo largo del tiempo y los diferentes espacios arquitectónicos fueron usados en diferentes propósitos

Geometrical study of Middle Kingdom funerary complexes in Qubbet el-Hawa (Aswan, Egypt) based on 3D models

Highlights: • A new methodology is presented to develop geometrical analysis of burial structures based on 3D models. • The methodology has been applied to three contiguous burial structures (hypogea), allowing the researchers to analyse some constructive aspects such as dimensions, proportions, orientations, flatness and inclinations. • Results have demonstrated the advanced skills achieved by ancient Egyptians in construction techniques. Abstract: This study describes the methodology developed and the main results obtained when analysing the geometrical behavior of three adjacent burial structures located in southern Egypt. The rock-cut tombs are composed of complex geometries such as halls, corridors, chambers and vertical shafts. Among other determining aspects, this complexity greatly conditioned the data acquisition and processing work. In this context, the main objective of this study was to develop a new methodology for obtaining geomatic products that support a complete geometrical analysis of the tombs. The researchers have used photogrammetric and laser scanning surveys to obtain accurate 3D models on a common reference system. The procedure used included obtaining several secondary products, such as several geometries (planes and cylinders) fitted from point clouds or plans and sections obtained from the 3D models. The geometric analysis has included several aspects: dimensions, proportions, orientations, wall flatness, inclinations, etc., and it is based on these products. The results obtained suggest and confirm several hypotheses about the constructive aspects of these hypogea based on a large amount of data, including the determination of a proportional canon used by the ancient Egyptians to plan and perform the excavation works of each funerary structure. The application of this methodology has demonstrated that this type of analysis is viable to unveil some important aspects of these structures and the constructive procedures carried out almost four millennia ago

Desarrollo de un entorno WEB para la autoevaluación de problemas topográficos, geodésicos y fotogramétricos

En este trabajo se presentan los resultados obtenidos tras la implantación de una herramienta WEB para la realización y comprobación de los cálculos correspondientes a las prácticas en asignaturas de topografía y fotogrametría de la titulación de Ingeniería Técnica en Topografía. Dicha herramienta además de apoyar la docencia, facilita el proceso de autoevaluación de los alumnos

Dataset of three-dimensional traces of roads

Open Access: This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License, which permits use, sharing, adaptation, distribution and reproduction in any medium or format, as long as you give appropriate credit to the original author(s) and the source, provide a link to the Creative Commons license, and indicate if changes were made. The images or other third party material in this article are included in the article’s Creative Commons license, unless indicated otherwise in a credit line to the material. If material is not included in the article’s Creative Commons license and your intended use is not permitted by statutory regulation or exceeds the permitted use, you will need to obtain permission directly from the copyright holder. To view a copy of this license, visit http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/. The Creative Commons Public Domain Dedication waiver http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/ applies to the metadata files associated with this article.We present a dataset consisting of three-dimensional traces, captured by Global Navigation Satellite System techniques with three-dimensional coordinates. It offers 138 traces (69 going and 69 returning), in addition to the actual mean axis of the road determined by precise surveying techniques to be used as ground truth for research activities. These data may serve as a test bed for research on data mining applications related to Global Navigation Satellite System multitraces, particularly the development and testing of algorithms intended for mining mean axis data from road multitraces. The data are suitable for the statistical analysis of both single-trace and multitrace datasets (e.g., outliers and biases).The work was supported by the National Ministry of Economy and Competitiveness of Spain under Grant No. BIA2011-23271. The authors also acknowledge the Regional Government of Andalusia (Spain) for the financial support offered since 1997 to their research group (Ingeniería Cartográfica) under code PAIDE-TEP-164. The University of Jaén contributed the funds for the open publication of this work