La precisión LiDAR es el alma de la adquisición fiable de datos espaciales. El concepto básico muestra lo cerca que está una medición LiDAR del valor real. Cuando los profesionales hablan de precisión LiDAR, la expresan como rango (±2 cm) o como desviación estándar (3 cm a 1σ).
El ámbito LiDAR tiene dos clasificaciones principales de precisión: precisión relativa y absoluta. La precisión relativa muestra la precisión de las mediciones comparadas entre sí dentro del mismo conjunto de datos. Responde a la pregunta «¿Cuál es la precisión de las mediciones entre sí?». Esta precisión interna establece niveles de confianza al comparar puntos dentro de una nube de puntos, sea cual sea su posición exacta en la Tierra. La precisión absoluta mide cómo coinciden los datos LiDAR con las ubicaciones geográficas reales en la superficie de la Tierra. Responde a una pregunta sencilla: «¿Cómo de cerca están mis mediciones de los valores verdaderos?».
La comparación estadística entre los puntos conocidos (medidos) y los puntos láser medidos determina la precisión LiDAR. La desviación estándar y el error cuadrático medio (RMSE) son medidas estadísticas habituales en el sector. La diferencia entre los puntos de control terrestre y las elevaciones LiDAR ayuda a evaluar la precisión vertical, que suele oscilar entre 5 y 30 centímetros.
Estos factores afectan a la precisión del LiDAR:
- Componentes de hardware – cada uno con sus propios valores de precisión expresados como distancia o ángulo
- Errores sistemáticos por descalibrado o sesgo de la brújula
- Errores aleatorios/ruido en las mediciones
- Condiciones ambientales que afectan a la calidad de la señal
- Algoritmos de procesamiento y métodos de filtrado
Una fórmula simplificada calcula la precisión global de un sistema LiDAR:
Precisión global = √[(error GNSS)² + (error de alcance LiDAR)² + (alcance * tan(error INS))² + (alcance * tan(error LiDAR – INS))²].
La precisión disminuye a medida que aumenta la distancia al sensor, debido al error angular del INS. Esto hace que sea importante comprender el rango del que procede una cifra de precisión declarada. Los usuarios pueden obtener precisiones verticales superiores a 15 cm a 1.200 m de altitud en condiciones óptimas.
Normas de precisión LiDAR reconocidas por la industria
Las normas que tienen 10 años forman la base para garantizar la precisión LiDAR en industrias de todo tipo. Estos marcos proporcionan métodos coherentes para medir, informar y demostrar correctamente la calidad de los datos espaciales.
Sistema de clasificación de precisión ASPRS
La Sociedad Americana de Fotogrametría y Teledetección (ASPRS) proporciona las normas más completas y accesibles para evaluar la precisión LiDAR. Las Normas de Precisión Posicional para Datos Geoespaciales Digitales de la ASPRS, Edición 2, fueron aprobadas en agosto de 2023. Esta edición actualiza la primera versión de 2014, que marcó el camino en las directrices sobre cartografía digital.
La norma revisada aporta varias mejoras clave:
- No más referencias de nivel de confianza del 95% como medidas de precisión
- Los requisitos de precisión del objetivo para los puntos de control terrestre ahora necesitan el doble de precisión en lugar del cuádruple
- Los puntos de control mínimos aumentaron de 20 a 30 para evaluar la precisión
La Edición 2 expresa ahora la precisión horizontal como RMSEH (error lineal combinado en la dirección radial) en lugar de valores separados de RMSEx y RMSEy. La norma exige distribuciones específicas de puntos de control con al menos 30 puntos de control repartidos uniformemente por las áreas del proyecto.
Normas ISO para la precisión de los datos geoespaciales
La Organización Internacional de Normalización (ISO) se ocupa de la precisión LiDAR a través de su serie ISO/TS 19159. La ISO/TS 19159-2 cubre específicamente «el método de captura de datos, las relaciones entre los sistemas de referencia de coordenadas y sus parámetros, así como la calibración de los sensores LiDAR aerotransportados». Esta guía técnica normaliza los procesos de calibración desde el punto de vista geométrico, radiométrico y característico para aplicaciones en diversas áreas como la tierra, el hielo, los bosques, el agua y la atmósfera.
Normas del Comité Federal de Datos Geográficos (FGDC)
El FGDC creó la Norma Nacional de Precisión de los Datos Espaciales (NSSDA). Esta norma utiliza el error cuadrático medio (RMSE) para estimar la precisión posicional de los datos geoespaciales. Las pruebas requieren una fuente independiente de mayor precisión y al menos 20 puntos de comprobación distribuidos por el área geográfica.
La Ley de Datos Geoespaciales de 2018 convirtió al FGDC en la organización principal para desarrollar normas de datos geoespaciales. Las agencias federales deben cumplir estas normas cuando recojan o produzcan datos geoespaciales. Se anima a los organismos no federales a adoptar estas normas para facilitar el intercambio de datos.