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

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

Estudio geométrico de piezas arqueológicas a partir de un modelo virtual 3D

[ES] Este trabajo presenta una metodología para la realización de estudios geométricos de piezas arqueológicas de pequeño tamaño mediante un modelo virtual tridimensional. Este modelo es obtenido mediante técnicas de captura con láser escáner, y permite obtener con gran precisión las medidas necesarias para el estudio de la pieza. La técnica aporta, entre otras ventajas, la oportunidad de realizar estas medidas en zonas no accesibles en un entorno real y elimina la consiguiente manipulación de la pieza, aspecto muy interesante para la conservación de la misma. La metodología propuesta se ha implementado en un caso real, un ídolo antropomorfo femenino de apenas 12 centímetros de altura. Los resultados obtenidos de las mediciones realizadas sobre el modelo de la pieza han permitido obtener importantes conclusiones.[EN] This paper describes the methodology for implementing geometric studies of little archaeological artefacts by mean of a 3D virtual model. This model is obtained through laser scanner 3D technology and allows us to obtain high accuracy measures in order to analyze the artefact. The method proposed gives the opportunity for performing these measures in inaccessible zones in the real object, and minimizing the manipulation of the artefact. This aspect is very interesting in order to guarantee its conservation. This methodology has been implemented to a real case: an anthropomorphic feminine idol of around 12 centimetres in length. The results obtained with the measuring of the model allow us to extract important conclusions.Este trabajo ha sido desarrollado en el marco del Proyecto IFOTEL (TIN-2009-09939) del Ministerio de Ciencia e Innovación y ha sido cofinanciado a través de fondos FEDER y del Grupo de Investigación TEP-213 (PAI Junta de Andalucía).Mozas Calvache, AT.; Pérez García, JL.; Barba Colmenero, V.; López Arenas, A. (2011). Estudio geométrico de piezas arqueológicas a partir de un modelo virtual 3D. Virtual Archaeology Review. 2(3):109-113. https://doi.org/10.4995/var.2011.4627OJS10911323ALSHAWABKEH, Yahya et al. (2004): "Integration of digital photogrammetry and laser scanning for Heritage documentation". Proceedings of the XXI ISPRS Congress, Commission V WG 4, Istanbul, Turkey pp. 6.BARBA, Vicente et al. (2010): Ciudad de la Justicia de Jaén. Excavaciones Arqueológicas. Consejería de Justicia y Administración Pública. Junta de Andalucía. Almería.BERALDIN, Jean Angelo et al. (2005): "Combining 3D Technologies for Cultural Heritage Interpretation and Entertainment." Videometrics VIII, SPIE, vol. 5665, pp. 108-118 http://dx.doi.org/10.1117/12.594226BOEHLER, Wolfgang et al. (2001): "The potential of non-contact close range laser scanners for cultural heritage recording", en Proceedings of the 18th International Symposium of CIPA, Potsdam Germany, pp. 8.CIOCI, Andrea et al. (2005): "Digital Three-Dimensional Modeling of Heritage by Frequency-Modulated Laser Radar: the case of Donatello's David", en The 6th International Symposium on Virtual Reality, Archaeology and Cultural Heritage, VAST (2005), pp. 8.DEVEAUA, Matthieu et al. (2005): "Strategy for the extraction of 3D architectural objects from laser and image data acquired from the same viewpoint", en International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences (Vol. XXXVI, Part 5/W17), Mestre- Venice, Italy, pp. 5.ESQUIVEL, Juan Antonio et al. (2007): "Geometrical 3D laser scanner model of a Chalcolithic vessel (Gor, Granada, Spain)", en Archeologia e calcolatori, nº 18, pp. 229-241.FONTANA, Raffaella et al. (2002): "Three-dimensional modelling of statues: the Minerva of Arezzo", en Journal of Cultural Heritage, Vol. 3, nº 4, pp. 325-331.PIRES, Hugo et al. (2006): "Close-range Laser Scanning Applied to Archaeological Artifacts Documentation. Virtual Reconstruction of an XVIth Century Ceramic Pot", en The 7th International Symposium on Virtual Reality, Archaeology and Cultural Heritage, VAST (2006), pp. 6.TEJADO, José María (2005): "Escaneado en 3D y prototipado de piezas arqueológicas: las nuevas tecnologías en el registro, conservación y difusión del Patrimonio Arqueológico", en Iberia: Revista de la Antigüedad, nº 8, pp. 135-160

Fotogrametría de bajo coste para la modelización de edificios históricos

[ES] En los últimos tiempos las metodologías y herramientas utilizadas para el estudio y la documentación del patrimonio histórico han sufrido un importante avance al disponer de un mayor abanico de posibilidades para abordar estas tareas. Sin embargo, algunas de estas nuevas posibilidades, tales como las estaciones fotogramétricas digitales o el sistema láser escáner, si bien facilitan y mejoran de manera importante los trabajos y productos obtenidos, tienen un coste bastante elevado, que en muchos casos no permiten su utilización. En este trabajo se presentan diferentes técnicas fotogramétricas de bajo coste, que permiten obtener productos con precisiones aceptables y muy interesantes para el estudio, la documentación y modelización de documentos históricos.[EN] In recent times the methodologies and tools used for study and documentation of cultural heritage has undergone remarkable progress, we have a wide range of possibilities to tackle these tasks. However, some of these new possibilities, such as digital photogrammetric stations or laser scanner system facilitate and significantly improve the work and obtained products but it has fairly high costs, which in many cases not allow its use. This paper shows different techniques of low cost photogrammetry to obtain very interesting products with an acceptable accuracy for the study, documentation and modeling of historical documents.Este trabajo ha sido desarrollado en el marco del Proyecto IFOTEL (TIN-2009-09939) del Ministerio de Ciencia e Innovación y ha sido cofinanciado a través de fondos FEDER y del Grupo de Investigación TEP-213 (PAI Junta de Andalucía)Pérez García, JL.; Mozas Calvache, AT.; Cardenal Escarcena, FJ.; López Arenas, A. (2011). Fotogrametría de bajo coste para la modelización de edificios históricos. Virtual Archaeology Review. 2(3):121-125. https://doi.org/10.4995/var.2011.4633OJS12112523ALMAGRO, Antonio (2008). La puerta califal del castillo de Gormaz. En Arqueología de la Arquitectura, nº 5, pp. 55-77.ALVAREZ GONZALEZ, Irantzu, et al. (2003): "Diferentes propuestas para la representación geométrica de edificios históricos", en Arqueología de la Arquitectura, nº 2, pp. 9-12.CÁMARA, Leandro y LATORRE, Pablo (2003). El modelo Analítico Tridimensional obtenido por fotogrametría. Descomposición, manipulación y aplicaciones en el campo de la restauración arquitectónica. En Arqueología de la Arquitectura, nº 2, pp. 87-96.EL-HAKIM, Sabry. et al. (2008): "Using Terrestrial Laser Scanning and Digital Images for 3D Modelling of the Erechtheion, Acropolis of Athens", projecto "Development of Geographic Information Systems at the Acropolis of Athens" Web: http://www.photogrammetry.ethz.ch/general/persons/fabio/DMACH08_acropolis.pdfGUIDI, Gabriele et al. (2008): "3D Modeling of Large and Complex Site Using Multi-sensor Integration and Mu lti-resolution Data" Roman Forum in Pompeii, Italy, en The 9th International Symposium on Virtual Reality, Archaeology and Cultural Heritage, VAST 2008. Web: http://www.photogrammetry.ethz.ch/general/persons/fabio/vast08_pompei.pdfLEROY, Thomas. (2006): "Le sauvetage des églises de Voskopoja (Albanie). La documentation métrique des fresques pour leur sauvegarde et leur restauration", en XYZ, nº 109, pp. 29-34.MAÑANA-BORRAZAS, Patricia et al. (2008): Una experiencia en la aplicación del Láser Escáner 3D a los procesos de documentación y análisis del Patrimonio Constructivo: Su aplicación a Santa Eulalia de Bóveda (Lugo) y San Fiz de Solovio (Santiago de Compostela), en Arqueología de la Arquitectura, nº5, pp. 15-32.MOZAS CALVACHE, Antonio y PEREZ GARCIA, Jose Luis (2008). "Estudio Fotogramétrico de la Torre del Homenaje de Torres de Albanchez. Jaén", en Mapping, nº 124, pp. 6-10