En Empresa de supervisión de obras, Fotogrametría con drones, Topografía México

La fotogrametría con drones es actualmente usada para muchos fines, por ejemplo, levantamientos catastrales para el pago de impuestos, análisis de esculturas e infraestructuras públicas, reconstrucción de mapas de áreas naturales, supervisión de proyectos, etcétera. En el pasado se recurría a métodos riesgosos, poco rentables o ineficientes como la inspección directa o el uso de avionetas, sin embargo, la introducción de los drones permite la obtención de múltiples beneficios gracias a su excelente manera de operar, la cual vale la pena conocer.

Los drones cubren las brechas entre levantamientos por tierra y aerofotografía

Los drones son vehículos autónomos, confiables y portátiles, los cuales poseen la capacidad de planear con muchos sensores para su uso en varios rubros. Sus aplicaciones son varias, sin embargo, uno de los campos que más ha sabido aprovechar sus características es la topografía. Los topógrafos los utilizan para realizar levantamientos de manera precisa y rápida, y suministrar a diversos proyectos de ingeniería datos confiables y detallados. Su escala de trabajo los vuelve una herramienta crucial para cubrir la brecha que hay entre los levantamientos por tierra tradicionales y con aerofotografía.

La fotogrametría con drones resulta una combinación del detalle y precisión de las labores de campo con el alcance de naves aéreas. Vuelan, además, por debajo de las nubes, por lo que su uso es posible en todo tipo de condiciones ambientales. Pueden cubrir, según las características del equipo y la plataforma aérea, áreas hasta miles de hectáreas y cientos de kilómetros lineales. Logran esto de forma rápida, segura para el personal y con bajos costos operativos. ¿Pero cómo lo logran? Gracias a su funcionamiento, que detallaremos a continuación.

Su papel en los levantamientos de topografía México es obtener información del campo a través de la captura georreferenciada de fotografías homogéneas, verticales y consecutivas, las cuales son traslapadas entre sí para formar pares estereoscópicos. Las imágenes posteriormente se procesan con ayuda de un software que interpreta y produce la nube de puntos de la superficie del área sobre la que planearon los drones. Logran esto tomando el punto en el que se captura cada foto, las coincidencias entre tomas y la calibración de las cámaras.

El efecto que se obtiene se asemeja al de un escáner con láser, aunque con una mayor eficiencia y menos costos. Presenta los datos del color en los puntos, lo cual permite conseguir la textura y malla de las superficies captadas. Las nubes de puntos con drones son similares a los puntos que se toman para otros tipos de levantamientos topográficos y manuales, sin embargo, difieren en la densidad del muestreo.

La densidad manual consigue en extensiones grandes un poco más de 50 metros, en cambio, con los drones se reduce a pocos centímetros la cuadrícula de puntos lo que permite modelos detallados. La nube posibilita también la reconstrucción y texturización de la superficie digitalizada del terreno o malla. La malla al ser determinada permite la generación de curvas y cortes de nivel, medición de volúmenes y efectuación de las actividades requeridas, bien sea en un GIS o programa de ingeniería. El insumo básico para la generación de la nube de puntos son las fotografías aéreas, por lo que depende su precisión y calidad la consecución de resultados óptimos en los pasos sucesivos.

Tres parámetros ocupan en la fotogrametría con drones un papel crucial: calidad, precisión y resolución. Analicemos cada uno a continuación.

  • La resolución representa las dimensiones que cada pixel ocupen la foto y es expresada en pixeles/cm. Pueden obtenerse diversas resoluciones según los requerimientos de los proyectos, por ejemplo, de uno hasta doce pixel/cm. Varían según la capacidad de la cámara, tipo de lente, y altura de la planeación. Para una resolución superior es necesario volar con lentitud y más lento, lo que implica más vuelos para óptimas capturas. Resulta crucial determinar los requerimientos finales de resolución para que las velocidades y alturas sean optimizadas y se obtenga la máxima eficiencia de los equipos.
  • Calidad. Resulta indispensable para la obtención de pixeles/cm que el proyecto necesite. La foto tiene que ser lo suficientemente nítida para lograr la resolución real del equipo. Si se obtienen fotos con poca resolución, borrosas o movidas, será imposible identificar de manera precisa los puntos de control, y llevar a cabo con eficacia la triangulación de los datos.

Cuando hablamos de nitidez, nos referimos a que la imagen captura no debe presentar movimiento. Para lograrla es importante considerar el tamaño del sensor. Si es sensible y grande, será posible tomar más iluminación en un tiempo menor, con poca distorsión de compresión y una lente de mejor capacidad. Los drones livianos, por otra parte, usan cámaras con lentes de plástico y sensores pequeños, los cuales permiten la compresión de los datos y generación de artefactos en la imagen que es percibida cuando se analizan los pixeles. Tales aditamentos son buena opción para fotos y videos convencionales, pero no para los estudios fotogramétricos.

Las cámaras con potencial fotogramétrico guardan la información total de los pixeles de forma individual, además, un mapa de deformación entre todas las capturas, el cual es utilizado por el programa de ingeniería para quitar las deformaciones en la generación de la superficie. Las de sensores pequeños solo comprimen en bloques de datos toda la información de múltiples pixeles.

  • Precisión. En los levantamientos con drones se basa en la diferencia que puede darse entre las coordenadas de cierto punto en el área y las obtenidas del mismo en la reconstrucción 3D. En los mejores procesos se consiguen precisiones totales de tres centímetros en la resultante XYZ. Si no hay puntos de control en suelo, es probable la aparición de abultamientos, deformaciones, depresiones e inclinaciones durante la reconstrucción. En los procesos de mala calidad se obtienen diferencias de hasta 30 metros en la altitud y tres metros en la longitud y latitud. Pueden solucionarse estas gallas por medio de puntos de control con coordenadas conocidas.

Los puntos de control son marcados y ubicados con métodos convencionales, por ejemplo, estaciones totales, de rastreo, etcétera, asimismo, es posible que se hallen o no vinculadas a la red geodésica. Es indispensable contar con tres puntos de control como mínimo para que un levantamiento con drones pueda ser rectificado. Si hay más puntos y con una buena distribución sobre el terreno, el resultado final será de mayor precisión.

Como pueden ver, se trata de funcionamiento y proceso complejos, sin embargo, es posible garantizar el cumplimiento de los tres parámetros con expertos en fotogrametrías como Latitud-19. Si desean más información sobre nuestros servicios, como levantamientos y supervisión de obra, contáctennos al (222) 368 2668, (222) 368 2343 y (222) 211 0512. Somos especialistas en generar proyectos de ingeniería referentes en México.

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