Topografía y Mapeo con Drones – 01 | Introducción

por | Ago 15, 2021 | Geoespacial + Lidar | 1 Comentario

Hoy día muchos profesionales siguen viendo a la topografía con drones como una innovación dentro del mundo de la captura de la realidad.

Y aunque los procesos de captura mejoran constantemente, mediante el desarrollo de sensores de mejor calidad y confiabilidad, la aplicación de estas tecnologías está pasando de ser un hecho disruptivo a ser un proceso complementario tradicional al que debemos adaptarnos para superar la brecha que esta «innovación» ha abierto dentro del campo de evaluación, desarrollo, seguimiento e inspección de proyectos de infraestructura civil.

La intención de esta publicación es documentar y actualizar de manera constante, a partir de toda la información disponible y confiable, una serie de preguntas y hechos útiles que todo profesional de la Industria AEC debería conocer sobre esta tecnología en constante evolución y mejora.

Entre los puntos a tratar en esta primera entrega encontrarás:

  • ¿Qué es la topografía o mapeo con drones?
  • ¿Qué aplicaciones tiene la topografía o mapeo con drones?
  • Resumen de los entregables que se obtienen en la topografía con drones
  • Algunas de las ventajas mencionadas de la topografía con drones
  • Enlaces de interés recomendados
Créditos: DJI Terra software

¿Qué es la topografía con drones o mapeo con drones? 🤔

En la mayoría de los casos encontraremos documentada la topografía y el mapeo con drones como un procedimiento de captura de la realidad mediante el uso de algún vehículo aéreo no tripulado (UAV), para capturar datos aéreos con sensores orientados hacia abajo. Entre estos sensores encontraremos a las cámaras RGB, las cámaras multiespectrales y a los equipos LIDAR.

Brevemente podríamos ejemplificar que durante un vuelo fotogramétrico programado y controlado desde tierra, un drone equipado con una cámara RGB fotografía varias veces el suelo desde diferentes ángulos, mientras etiqueta cada imagen con datos coordenados que luego serán descargados y procesados con un software especializado de fotogrametría.

Dicho software puede crear ortofotomosaicos georreferenciados, modelos de elevación o modelos 3D del área del proyecto.

Dependiendo del tipo de proyecto, esta data servirá para crear mapas detallados y extraer información o realizar cálculos volumétricos con una precisión aceptable.

Esto nos lleva a nuestra segunda pregunta.


¿Qué aplicaciones tiene la topografía o mapeo con drones? 🚧

Basados en nuestra experiencia y en la información detallada que hemos encontrado en internet podríamos mencionar las 5 principales aplicaciones: Construcción e infraestructura civil, Topografía y SIG, Minería y agregados, Monitoreo ambiental y en la Agricultura.

Construcción e infraestructura civil

Desde la conceptualización de un proyecto podemos apoyarnos del uso de sensores montados en drones.

Con un drone podrías mapear rápidamente grandes áreas o zonas inalcanzables para tomar decisiones en la fase de prediseño.

La velocidad de captura de un drone nos permitirá realizar propuestas rápidamente y ajustarnos al presupuesto inicial del proyecto.

Con esta data podrías realizar análisis volumétricos, modelar el sitio en 3D, y eventualmente podrás llevar seguimiento progresivo de la obra en construcción.

Hasta el área de marketing y ventas de una desarrolladora se verá beneficiada de la información capturada y procesada de un drone, pudiendo mostrar a los actuales y a nuevos potenciales clientes el avance del proyecto en ejecución.

Aplicaciones AEC en un solo vistazo: ayuda en la fase de anteproyecto, cálculos volumétricos, inspección y avance de obra.

Créditos: fangzuav.com

Topografía y SIG

Estas son dos de las áreas que más se han visto beneficiadas del uso de vehículos no tripulados, pues esta tecnología brinda a los Topógrafos y a los profesionales en Sistemas de Información Geográfica un potencial que los ayuda a reducir costos y horas de trabajo en campo durante la captura de datos.

Permite mapear en alta resolución zonas peligrosas o inalcanzables de manera segura.

Aplicaciones en Geomática de un solo vistazo: digitalización de mapas topográficos y catastrales, medición precisa de zonas remotas, captura de información útil para la gestión y desarrollo urbano.

Minería y agregados

La extracción y almacenamiento de materiales a cielo abierto se apoya en esta tecnología para la mejora continua en la gestión de materiales en minas y canteras.

El uso de drones para la posterior cuantificación volumétrica se puede realizar a una velocidad que antes era inimaginable.

Una empresa puede, si así lo desea, realizar vuelos diarios para evaluar y controlar, de manera precisa y rápida, los materiales extraídos y acumulados en el sitio.

De esta forma se reduce el peligro al evitar que los topógrafos tengan que trepar por las pilas o caminar entre equipos de construcción en movimiento.

Aplicaciones de un solo vistazo en la minería: cálculo volumétrico rápido y preciso de materiales en sitio, planificación de operaciones en las minas, evaluación de pendientes en taludes de corte y relleno, identificación de riesgos potenciales.

Ortomosaico de zona costera

Monitoreo ambiental

Utilizando una combinación de diferentes sensores, los profesionales medioambientales pueden mapear y monitorear cambios en diferentes zonas de estudio de manera segura con imágenes de alta resolución.

Aplicaciones medioambientales de un solo vistazo: clasificación de zonas/áreas, monitoreo y control de diferentes poblaciones.

Créditos: DroneDeploy.com

Agricultura

Puede que esta sea el área de menor interés para nuestros lectores, sin embargo conozco una variedad de profesionales que se han reinventado ofreciendo servicios a productores agrícolas.

Adaptando un sensor/cámara multiespectral a bordo, un drone puede recopilar imágenes especiales para ofrecer valiosa información a la hora de hacer recuentos de plantas o identificar problemas de salud de un sembradío. De esta manera los agricultores previenen la propagación de enfermedades o especies invasoras.

Dicha información también es super valiosa a la hora de evaluar la productividad de los cultivos.

Aplicaciones en la Agricultura: monitorear la salud de las plantaciones, efectuar recuento de plantas, evaluar pérdidas, optimizar el retorno de la inversión de dicha plantación.

Nota: En la próxima actualización de esta publicación complementaremos con algunas otras aplicaciones que sabemos pasan por tu mente, pero aun no documentamos.


Quizá te pueda interesar: Breve introducción al mundo de la Captura de la Realidad


📋 Resumen de los entregables que se obtienen en la topografía con drones

Dependiendo del tipo de sensor podremos obtener varios sub productos o entregables.

Captura fotogramétrica con cámaras RGB

En el caso de la captura fotogramétrica, el conjunto de fotografías obtenidas son ajustadas y procesadas con hardware y software local o en la nube para obtener los siguientes datos:

Nube de puntos 3D (3D point cloud)

Créditos: wingtra.com

Esta densa nube de puntos contiene información geoespacial (X, Y, Z) y color obtenido desde las fotografías.

Este modelo es lo suficientemente preciso para realizar mediciones, áreas y volúmenes.

Los formatos de salida conocidos son archivos: .las, .laz, .ply, .xyz

Modelo digital de superficie (Digital Surface Model – DSM)

Créditos: wingtra.com

En este caso cada píxel contiene información 2D (X, Y) y la altitud (valor Z) del punto más alto para esta posición.

Los formatos de salida conocidos son archivos: GeoTiff (.tif), .xyz, .las, .laz

Modelo digital de terreno (Digital Terrain Model – DTM)

Créditos: wingtra.com

Este modelo se obtiene al filtrar objetos como edificios, vegetación y vehículos. Cada píxel contiene información 2.5D (valor X, Y y Z de la mayor altitud).

Los formatos de salida conocidos son archivos: GeoTiff (.tif)

Malla texturizada 3D (3D textured mesh)

Créditos: wingtra.com

La malla texturizada 3D es una representación de los bordes, caras, vértices y textura del área capturada por el dron.

Este modelo es más útil para la inspección visual de proyectos.

Los formatos de salida conocidos son archivos: .ply, .fbx, .dxf, .obj, .pdf

Ver también: (PDF) Mesh-based 3D textured urban mapping – ResearchGate

Ortomosaicos / Ortofotos (Orthomosaic)

Créditos: wingtra.com

Durante el procesamiento de las imágenes capturadas por el drone, el software detecta las distorsiones de la imagen y luego va uniendo las partes para crear un mapa ortomosaico de alta precisión. En este caso cada píxel contiene información geográfica 2D (X, Y) y podemos realizar mediciones precisas sobre estas imágenes escaladas a partir de puntos de control.

Los formatos de salida son archivos:  geoTIFF (.tiff), .jpg, .png, archivos de Google (.kml, .html)

Curvas de nivel (Contour lines)

Créditos: wingtra.com

Una vez que se definen los requisitos del proyecto, se pueden crear un mapa de curvas de nivel.

Este sistema de curvas con elevaciones definidas son utilizadas para comprender la naturaleza de la superficie en estudio.

Los formatos de salida son archivos:  .shp, .dxf, .pdf

Captura fotogramétrica con LIDAR

En el caso de la captura con equipo LIDAR aerotransportado, se obtiene directamente una nube de puntos.

Cada punto tiene información X, Y y Z sin color (nube monocromática), sin embargo esta data puede combinarse con imágenes para darle color (nube RGB).

Los formatos de salida conocidos son archivos: .las, .laz, .xyz

Captura con cámaras multiespectrales

Créditos: HobbyTuxtla

Por ahora no ahondaremos en este apartado.

Si te interesa saber un poco más de este tipo de entregables vea el siguiente video 👇 👇 👇


Algunas de las ventajas mencionadas de la topografía con drones 👍

Captura masiva de información precisa

Una de las ventajas más conocidas es que el mapeo con drone nos permite capturar una mayor cantidad de puntos en un intervalo de tiempo menor, comparado con la captura con equipo tradicional GNSS RTK o estaciones totales.

Obtención de diferentes entregables

Luego de ordenar y procesar los datos podemos obtener ortomosaicos, nube de puntos, DTM, DSM, curvas de nivel, entre otros.

Precisión en los datos

Si unimos el hecho de apoyarnos en un conjunto de puntos de control en tierra (Ground Control Points – GCP) o de una base GNSS RTK, y que un drone puede volar mucho más bajo que un avión tripulado; el resultado que obtendremos es que podremos generar data de alta resolución y precisión de manera más rápida, más económica y sin condiciones atmosféricas adversas, como la nubosidad.

Mapa de áreas inaccesibles o peligrosas

En teoría con un drone topográfico podemos volar en casi cualquier lugar.

Esto nos permitiría obtener información en zonas de difícil acceso o zonas con pendientes peligrosas.

Le quitamos de encima al topógrafo el peligro de atravesar autopistas, vías del tren e incluso el peligro de treparse a una pila de materias o caminar entre equipos de construcción en movimiento. Todo esto a una fracción del costo de los métodos topográficos tradicionales y sin interrupción de la maquinaria.

Puedes ver a James Pick (experto de la industria para el sector de la topografía) hablando sobre el uso de drones para topografía en este seminario web grabado:


🚩 Comentarios finales

Como has podido ver, esta primera entrega es la información introductoria básica que todo profesional de la Industria AEC debe conocer sobre el uso de los drones para realizar topografía.

Si bien el uso de esta tecnología no sustituye al trabajo del experto en medición geoespacial, por ahora podemos decir que con un sistema de control en tierra bien establecido, volando a la altura que el proyecto necesita y utilizando el hardware y software de última generación podremos obtener resultados confiables y precisos.

En las siguientes publicaciones ahondaremos en conceptos y procedimientos que permitan obtener resultados precisos en corto tiempo:

  • ¿Qué tan preciso puede llegar a ser un levantamiento con drones?
  • ¿Qué necesitas para hacer un levantamiento topográfico con drones?
  • Casos de Éxito de levantamientos topográficos con drones
  • Cosas que buscar en un dron de mapeo y estudio

🔗 Enlaces recomendados

Drone mapping applications across industries – wingtra.com


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Etiquetas de este post:

construccion | drone | mapas | topografia | transformacion digital

1 Comentario

  1. Ramón

    Me interesa conocer avances en este campo y compartir las propias experiencias

    Responder

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