Millora metodològica per a la detecció i caracterització de despreniments amb dades de LiDAR Terrestre a la Muntanya de Montserrat

Abstract

[eng] In this work we present the results obtained in the implementation of a methodological improvement for the detection and characterization of rockfalls with Terrestrial LiDAR data in the Muntanya de Montserrat (Catalonia). The studies of detection of rockfalls with TLS carried out until now used a methodology with the Polyworks program, but this one has some important limitations, that are explained in detail in this work. The main constraint is the low accurate calculation of distances between scans, which leads to erroneous distances especially in areas of fracture or surfaces with large irregularities. The proposed new methodology (M3C2) consists of an algorithm that performs the comparison between scans and calculates the mean distance taking into account some neighbor points contained in a cylinder, which fit better with the real distance than with the method described above. The main objective of the work is to evaluate the implementation of the M3C2 tool with CloudCompare for the analysis of Terrestrial LiDAR (TLS) data with which it is expected to obtain an improvement in the detection, delimitation and calculation of volume of rockfalls on the Degotalls Nord rock cliff in Muntanya de Montserrat. The 93 rockfalls detected in this study highlight the permanent activity of rockfalls that occur on the wall of Degotalls N in Montserrat. Of these rockfalls, 74,19% have a volume of less than 0,1 m3, and the 25,81% are blocks of larger volume, easily detectable with other methodologies and even with visual inspection. The comparison of the results obtained in this study with those obtained in previous works is complex. In this work 55 rockfalls were detected which had not been detected in other studies. In previous works 113 rockfalls were detected, of which only 38 were detected in this study. 75 rockfalls were not detected with the new method but after an accurate inspection of the results they have been considered to be changes in vegetation rather than rockfalls. The volume obtained for 82.06% of the rockfalls detected in this study and also in previous works is higher than the volume previously obtained. The new method leads on a reduction in the volume in only 17.94% of the detected rockfalls. 3 rockfalls with volumes lower than 0.001m3 were detected, which was the lowest volume detected in the previous studies. In this work the lower threshold of detection was reduced to 0,0004 m3.

[cat] En aquest treball es presenten els resultats obtinguts en la implementació d’una millora metodològica per a la detecció i caracterització de despreniments amb dades de LiDAR Terrestre a la Muntanya de Montserrat (Catalunya). Els estudis de detecció de despreniments amb TLS realitzats fins ara utilitzaven una metodologia amb el programa Polyworks, però aquesta presentava un seguit de limitacions importants, que s’expliquen en detall en aquest treball. La limitació més important rau en que el càlcul de distancies entre escanejos no era precís i s’obtenien distàncies errònies en zones de fractura o superfícies molt irregulars. La nova metodologia proposada (M3C2) consisteix en un algoritme que realitza la comparació entre escanejos trobant la distància mitjana a partir de la posició d’alguns punts veïns continguts dins d’un cilindre. Aquest procés permet obtenir una distància entre escanejos que s’ajusta molt millor a la distància real. El principal objectiu del treball és realitzar la valoració de l’aplicació de l’eina M3C2 amb CloudCompare per a l’anàlisi de dades de LiDAR Terrestre (TLS) amb la qual s’espera obtenir una millora en la detecció, delimitació i càlcul de volum de despreniments a la paret de Degotalls Nord de la Muntanya de Montserrat. Els 93 despreniments detectats en aquest estudi posen en rellevància l’activitat permanent de despreniments que es produeixen a la paret de Degotalls N a Montserrat. D’aquests despreniments un 74,19% presenta un volum inferior a 0,1 m3, l’altre 25,81 % són blocs de volum superior, molt fàcilment detectables amb altres metodologies. La comparació dels resultats obtinguts en aquest estudi amb els resultats d’altres treballs previs a la zona d’estudi és complexa. En aquest treball s’han detectat 93 despreniments, 55 dels quals no havien estat detectats en altres estudis. Dels 113 despreniments detectats per altres autors, en aquest estudi només se n’han detectat 38. Els altres 75 s’ha considerat que es tractava de falsos despreniments en zones de vegetació. Pel que fa als volums detectats en general hi ha un augment del volum, un 82,06% dels despreniments detectats tant en la bibliografia com en aquest treball presenten un volum superior, i només un 17,94% presenten una reducció del volum calculat, tot i així, s’han obtingut 3 despreniments d’un volum inferior a 0,001m3, que era el mínim volum detectat fins ara. En aquest treball el llindar de detecció de despreniments s’ha reduït a 0,0004 m3.