QGIS es un software de sistemas de información geográfica libre y de código abierto. Aunque este software tiene casi 20 años de historia, la funcionalidad nativa para lectura y procesado de nubes de puntos es relativamente reciente y empezó tan sólo en 2020, siendo 2023 su gran explosión.
Historia de QGIS y nubes de puntos
No es hasta 2020, cuando la empresa Lutra Consulting comienza un Crowdfunding para recoger fondos y financiar el proyecto de implementar la lectura y procesado de nubes de puntos de forma nativa en QGIS.
Es probable, que, si tienes experiencia previa con LiDAR y QGIS, estés pensando que QGIS ya podía procesar nubes de puntos usando los plugins de FUSION LiDAR y LAStools. No obstante, ambos plugins NO son nativos de la instalación de QGIS por defecto y su funcionalidad y practicidad son limitadas.
Es más, los plugins de LAStools y FUSION no permiten cargar y visualizar nubes de puntos, simplemente ejecutan los algoritmos de ambos softwares valiéndose de la interfaz de QGIS.
En cuanto a la funcionalidad nativa de procesado de nubes de puntos, existen tres versiones claves:
- Versión 3.18: Por primera vez, permite leer nubes de puntos en formato LAS/LAZ
- Versión 3.28: Mejoras en la visualización de nubes de puntos y permite generar perfiles del terreno.
- Versión 3.32: Permite usar un gran número de algoritmos para procesar nubes de puntos y crear productos derivados de las mismas.
Principales retos a la hora de procesar nubes de puntos en QGIS
Las nubes de puntos son masivas. Cuando trabajamos con QGIS, normalmente estamos acostumbrados a formatos vectoriales con decenas, cientos o miles de elementos.
Sin embargo, una nube de puntos puede tener millones, billones o hasta trillones de retornos (si hablamos de nubes de puntos a escala nacional).
A esto tenemos que unir que el formato usado para LiDAR (LAS/LAZ) no es un formato optimizado para visualización de datos 2D o 3D. Los datos tienen que ser organizado (indexados) antes de ser renderizados por QGIS.
Todo esto pasará de manera automática en QGIS cuando cargamos nuestros datos LiDAR/nubes de puntos en el software. Verás que se crea un archivo adicional en tu carpeta local con extensión “copc”. «Cloud Optimized Point Cloud (COPC)» es el formato COPC que ha hecho posible visualizar y trabajar con nubes de puntos en QGIS:
Como hemos dicho anteriormente, LAS y LAZ no son formatos apropiados para la visualización 3D de nubes de puntos.
COPC funciona como un formato LAZ, pero con una organización interna diferente, para optimizar su visualización y permitir renderizar datos cuando hacemos ZOOM en la nube de puntos.
¿Cómo consigue QGIS procesar nubes de puntos?
Desde la versión de QGIS 3.32, somos capaces de procesar nubes de puntos de forma nativa con QGIS. Estos algoritmos se muestran en la imagen inferior.
El procesado de datos usando algoritmos en QGIS se debe a PDAL. Para aquellos que tengáis conocimientos previos de SIG, PDAL vendría a ser como la librería GDAL pero para nubes de puntos.
PDAL se basa en una serie de “reader/writers”, que permiten crear un flujo de trabajo (una pipeline).
https://pdal.io/en/latest/pipeline.html
Dicho de otro modo, PDAL permite leer y escribir nubes de puntos ejecutando una serie de procesos intermedios que al concatenarlos todos juntos, crea un flujo de trabajo.
Si no usáramos QGIS, tendríamos que usar la documentación oficial de PDAL para crear nuestros proprios flujos de trabajo usando archivos JSON. Puedes ver run ejemplo en el siguiente enlace:
https://pdal.io/en/latest/tutorial/clipping/index.html
Gracias al trabajo desarrollado por “Lutra Consulting”, el proceso descrito en el enlace anterior es ahora más simple y puede ser ejecutado directamente con el algoritmo “Clip” o “Cortar” de la caja de herramientas de QGIS.
PDAL-Wrench
Otra mejora que nos brinda QGIS desde su versión 3.32 es que los algoritmos de nubes de puntos se pueden ejecutar directamente desde la línea de comandos de OSGEO Shell usando la herramienta PDAL_wrench, que nos permite concatenar complejos flujos de trabajo con nubes de puntos sin necesidad ni siquiera de abrir QGIS.
Este modo de trabajo desde la línea de comandos se estudia en profundidad también en el curso de tratamiento de nubes de puntos con los software de CloudCompare, LAStools y FUSION.
Mejoras en la visualización de objetos 3D
Desde la versíon 3.28, la vista 3D ahora viene con numerosas opciones para mejorar la visualización 3D de las nubes de puntos. Destacamos las siguientes opciones:
- «Eye Deom Lighthing«: Un efecto de posprocesamiento que mejora la percepción de profundidad. La profundidad de cada píxel (según distancia de la cámara) se compara con la profundidad de los píxeles vecinos y se resalta de acuerdo con esa diferencia de profundidad, haciendo que los bordes se destaquen.
- «Ambient occlusion«: Un efecto de posprocesamiento que también mejora la percepción de profundidad al aplicar un sombreado más oscuro en áreas que están menos expuestas a la iluminación ambiental.
- «Shadows»: Crea una percepción de sombreado en la escena de acuerdo a un foco de luz.
Par más información, visita la web de QGIS en el apartado de vista 3D desde este enlace.
Combinar vistas 2D y 3D
QGIS también permite ahora sincronizar la ventana 2D y 3D. Para ello, desde la vista 3D, tan solo tienes que hacer clic en la llave de herramientas y darle a la opción de «Vista de Mapa 2D sigue a la vista 3D«.
Además, es posible desde la ventana de propiedades de la capa de nubes de puntos, usar una simbología distinta, por ejemplo, en la imagen inferior, se muestra el visualizado 3D categorizado por colores en función de la altura y la vista 2D coloreada en base a sus colores RGB.
Crear una vista de impresión con vista 3D y perfil de elevaciones
QGIS también nos permite ahora incluir las vistas 3D dentro de composición de impresión. De esta forma, podemos combinar 2D, perfiles de elevaciones y vistas 3D, ¡todo ello dentro de un mismo PDF!
¿Quieres saber más?
Si quieres conocer más sobre cómo trabajar con nubes de puntos LiDAR y fotogramétricas usando QGIS, CloudCompare, LASTools y FUSION, este curso de principiante a experto sobre tratamientos de nubes de puntos te interesará.
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