UAV-fotogrammetri och lidarintegration för högupplöst 3D-kartläggning av campus vid KFUPM

Varför det spelar roll att förvandla ett campus till en digital värld

Föreställ dig att utforska ett universitetscampus online som om du promenerade runt där i verkligheten—titta på byggnadsfasader, kontrollera rullstolsvänliga rutter eller inspektera tak utan att någonsin behöva klättra på en stege. Denna artikel visar hur forskare förvandlade King Fahd University of Petroleum and Minerals (KFUPM) campus till en mycket detaljerad tredimensionell ”digital tvilling” med hjälp av kamerautrustade drönare, laserskannrar och sofistikerad bildförbättringsprogramvara. Målet är inte bara vackra bilder, utan en praktisk, uppdateringsbar 3D-karta som kan stödja säkerhet, underhåll, navigering och virtuella besök.

Flygande robotar som campuskartografer

I projektets kärna finns obemannade luftfarkoster—drönare—som flyger över campus efter noggrant planerade rutter. Vissa flygningar använder ett rakt, gräsklipparliknande rutnät där kameran pekar rakt nedåt, idealiskt för att fånga tak, gator och öppna ytor. Andra flygningar kretsar kring byggnadskluster med kameran vinklad, vilket avslöjar vertikala väggar, balkonger och gömda hörn som en överblicksbild skulle missa. På samma drönare sitter en högupplöst färgkamera och en laserskanner. Kameran spelar in detaljerade bilder, medan laserskannern mäter miljontals avstånd för att skapa ett moln av 3D-punkter som beskriver markens och byggnadernas form.

Bygga ett virtuellt campus av punkter och bilder

När flygningarna är slutförda flyttas det tunga arbetet till mjukvaran. Algoritmer rekonstruerar först en 3D-modell från överlappande fotografier, en process som räknar ut var varje bild togs och hur ytorna ligger i förhållande till varandra. Parallellt rengörs, inpassas och klassificeras laserdatan till mark, byggnader och vegetation, och sedan förtunnas den så att den är tillräckligt tät för detalj men ändå lätt nog att bearbeta effektivt. De två 3D-världarna—en född ur bilder och en ur laseravläsningar—förs sedan in i samma geografiska referenssystem och kopplas försiktigt ihop så att tak och väggar matchar så nära som möjligt. Laserpunkterna ger den tillförlitliga formen av campus, medan fotografierna bidrar med färg och materialutseende som ”bakas” på en ytmesh, ungefär som att lägga en hud över en skulptur. Denna separation håller mätningarna exakta samtidigt som modellen blir visuellt rik.

Skärpa bilden utan att förändra verkligheten

För användare som zoomar in nära byggnadsfasader kan enkla texturer börja se suddiga eller blockiga ut. För att motverka detta lägger forskarna till ett lättviktigt steg för ”superupplösning”: ett kompakt djupinlärningsnätverk som tar varje flygbild och producerar en skarpare, mer detaljerad version med dubbla upplösningen. Viktigt är att denna skärpning endast appliceras på bildtexturerna, efter att 3D-geometrin redan har fixerats av laserdatan. Det innebär att väggar och tak inte flyttas; endast deras visuella ”klädsel” blir skarpare. Tester på provfasader visar tydligare kanter och mer läsbara fina detaljer, såsom fönster och små byggnadsdetaljer, med måttlig extra behandlingstid. Teamet jämför också denna inlärda skärpning med traditionella knep som kontrastförstärkning och konstaterar att den inlärda metoden ger mer konsekventa förbättringar utan att överdrivet förstärka brus.

Från forskningsmodell till vardagligt campusverktyg

Den färdiga 3D-campusen exporteras till en webbaserad kartplattform där användare kan panorera, zooma, luta och göra mätningar i en webbläsare.

Vad detta betyder för framtidens digitala campus

Studien visar att kombinationen av vinklade och top-down drönarvyer med laserskanning ger ett mer komplett och noggrant 3D-campus än att förlita sig enbart på flygfotografier, särskilt för komplexa byggnadsfasader. Den visar också hur bildskärpning säkert kan förbättra den visuella kvaliteten utan att undergräva mätnoggrannheten, så länge den endast appliceras på texturer och inte på geometrin. Bortom KFUPM kan samma recept återanvändas för sjukhus, industriparker eller stadsdelar som behöver regelbundet uppdaterade, webbklarade 3D-kartor. Kort sagt pekar arbetet mot en framtid där campus upprätthåller levande digitala tvillingar som tjänar inspektörer, planerare, studenter och besökare—och gör den byggda miljön lättare att förstå, förvalta och utforska.

Citering: Keshk, H.M., Abdallah, A.M., Almutairi, S. et al. UAV photogrammetry and lidar integration for high-fidelity 3D campus mapping at KFUPM. Sci Rep 16, 8328 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39888-4

Nyckelord: smart campus, 3D-kartläggning, droneavbildning, LiDAR, digital tvilling