Topografía con un dron
Topografía y SIG
Un dron de topografía proporciona un enorme potencial a los topógrafos y profesionales de SIG (Sistemas de Información Geográfica). Con un dron, es posible llevar a cabo levantamientos topográficos de la misma calidad que aquellos realizados recopilando medidas de alta precisión a través de levantamientos topográficos tradicionales, aunque en una fracción del tiempo. Esto reduce considerablemente el costo de la topografía y del volumen de trabajo sobre el terreno.
Ortomosaico y modelo de superficie digital creado a partir de imágenes aéreas tomadas por el drone de topografía y mapeo WingtraOne.
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Este completo libro digital cubre todos los beneficios de utilizar drones, desde reducir costos y trabajo en campo hasta permitir grandes relevamientos con alta precisión.
¿Qué se entiende por topografía con drones?
Un levantamiento topográfico con drones se refiere al uso de un dron, o vehículo aéreo no tripulado (VANT), para capturar datos aéreos con sensores orientados hacia abajo, como cámaras RGB o multiespectrales y sensores LIDAR. Durante un levantamiento topográfico con drones con una cámara RGB, el suelo se fotografía varias veces desde diferentes ángulos y cada imagen se referencia con coordenadas.
A partir de estos datos, un software de fotogrametría puede crear ortomosaicos georeferenciados, modelos de elevación o modelos 3D del área del proyecto. Estos mapas también se pueden utilizar para extraer información como distancias de alta precisión o mediciones volumétricas.
A diferencia de los aviones tripulados o las imágenes satelitales, los drones pueden volar a una altitud mucho menor, lo que hace que la generación de datos de alta resolución y alta precisión sea mucho más rápida, menos costosa e independiente de las condiciones atmosféricas como la cobertura de nubes.
¿Cuáles son los beneficios de los drones en la topografía?
Reducir el tiempo de campo y los costos del levantamiento topográfico
La captura de datos topográficos con un dron es hasta cinco veces más rápida que con los métodos terrestres y requiere menos mano de obra. Con el georeferenciado PPK, también se ahorra tiempo, ya que ya no es necesario colocar numerosos PAF (Puntos de Apoyo Fotogramétrico). En última instancia, entrega los resultados de tu levantamiento topográfico más rápido y a un menor costo.
Proporciona datos precisos y exhaustivos.
Las estaciones totales solo miden puntos individuales. Un vuelo de dron produce miles de mediciones, que se pueden representar en diferentes formatos (ortomosaico, nube de puntos, MDT, MDS, curvas de nivel, etc.). Cada píxel del mapa producido o punto del modelo 3D contiene datos geográficos 3D.
Mapea áreas que de otro modo serían inaccesibles
Un dron de cartografía aérea puede despegar y volar casi a cualquier lugar. Uno ya no está limitado por áreas inalcanzables, pendientes empinadas inseguras o un terreno accidentado inadecuado para las herramientas de medición tradicionales. No es necesario cerrar carreteras ni vías de tren. De hecho, se pueden capturar datos durante la operación sin una sobrecarga organizativa.
¿Para qué se utilizan los drones en la topografía?
Agrimensura / cartografía
Los drones topográficos generan ortomosaicos de alta resolución y modelos 3D detallados de áreas donde hay datos disponibles de baja calidad, desactualizados o incluso sin datos. De este modo, permiten producir mapas catastrales de alta precisión de forma rápida y sencilla, incluso en entornos complejos o de difícil acceso. Los topógrafos también pueden extraer características de las imágenes, como señales, aceras, marcadores de carreteras, hidrantes y desagües.
Después del posprocesamiento con un software de fotogrametría, estas mismas imágenes pueden producir modelos de elevación, curvas de nivel y líneas de rotura muy detallados, así como reconstrucciones en 3D de terrenos o edificios.
Gestión y desarrollo de la tierra
Las imágenes aéreas tomadas por drones aceleran y simplifican en gran medida los levantamientos topográficos para la gestión y planificación de la tierra. Esto es válido para la exploración del sitio, la planificación y el diseño de adjudicaciones, así como para la construcción de carreteras, edificios y servicios públicos.
Estas imágenes también proporcionan la base para modelos detallados de topografía del sitio para estudios de ingeniería previos a la construcción. Los datos generados también se pueden transferir a cualquier software CAD o BIM para que los ingenieros puedan comenzar a trabajar inmediatamente a partir de un modelo 3D.
Como la recopilación de datos por drones se puede repetir fácilmente a bajo costo, las imágenes se pueden tomar a intervalos regulares y superponerse en los planos originales para evaluar si el trabajo de construcción se está moviendo de acuerdo con las especificaciones del plan.
Medidas precisas
Las ortofotos de alta resolución permiten a los topógrafos realizar mediciones de distancia y superficie de alta precisión.
Medidas volumétricas de existencias
Con el software de mapeo 3D, también es posible obtener medidas volumétricas a partir de las mismas imágenes. Este método rápido y económico de medición de volumen es particularmente útil para calcular las existencias en minas y canteras con fines de inventario o seguimiento.
Con un dron, los topógrafos pueden capturar muchos más puntos de datos topográficos, por lo tanto, mediciones de volumen más precisas. También pueden hacer esto de una manera mucho más segura que si tuvieran que capturar manualmente los datos subiendo y bajando una pila de almacenamiento. Dado que los drones capturan los datos desde arriba, las operaciones en el sitio no se interrumpirán. El corto tiempo de adquisición permite capturar una instantánea del sitio en un momento específico.
Monitoreo de pendientes
Con el análisis SIG automatizado, es posible extraer mediciones de pendientes de MDT y MDS generados por imágenes de drones. Conociendo la pendiente de la superficie del suelo, las áreas pueden clasificarse y usarse para fines de monitoreo de pendientes, incluida la mitigación y prevención de deslizamientos de tierra.
Con ortomosaicos tomados en diferentes momentos, es posible detectar cambios en el movimiento de la tierra y medir su velocidad. Estos datos pueden ayudar a predecir deslizamientos de tierra y prevenir daños potenciales a carreteras, vías férreas y puentes.
En comparación con las técnicas de monitoreo tradicionales, donde los sensores se colocan en puntos únicos, los drones permiten una recopilación de datos más completa. Los drones con capacidad PPK, que no requieren la instalación de múltiples PAF, son óptimos para esta aplicación, ya que estas áreas a menudo son difíciles de alcanzar o incluso peligrosas.
Urbanismo
El desarrollo de áreas urbanas cada vez más densas y complejas requiere una planificación intensiva y, por lo tanto, una recopilación de datos costosa y que requiere mucho tiempo. Gracias a los drones, los planificadores urbanos pueden recopilar grandes cantidades de datos actualizados en un corto período de tiempo y con mucho menos personal. Las imágenes producidas de esta manera permiten a los planificadores examinar las condiciones sociales y ambientales existentes de los sitios y considerar el impacto de diferentes escenarios.
Gracias a los modelos 3D, los edificios también se pueden superponer fácilmente a su entorno, dando a los planificadores y ciudadanos una perspectiva experimental de un proyecto de desarrollo complejo. Los modelos 3D también permiten el análisis y visualización de sombras proyectadas y perspectivas / vistas.
Mapas producidos con un Drone WingtraOne y ArcGIS Urban de Esri.
¿Qué tipo de resultados puedes esperar con la topografía con drones?
Depende de la cámara o del sensor y del software que estés utilizando para el posprocesamiento. Las cámaras de mapeo RGB como la RX1R II o la a6100 de Sony, junto con la mayoría del software de fotogrametría, pueden producir los siguientes datos:
Mapas de ortomosaicos
Las imágenes de drones se corrigen para detectar la distorsión de la imagen y se unen durante el posprocesamiento para crear un mapa ortomosaico de alta precisión. Cada píxel contiene información geográfica 2D (X, Y) y puede obtener directamente mediciones precisas, como distancias horizontales y superficies.
Formatos de archivo: geoTIFF (.tiff), .jpg, .png, mosaicos de Google (.kml, .html)
Nubes de puntos 3D
Modelos digitales de superficie (MDS)
Las imágenes de drones también se pueden utilizar para crear modelos MDS del área. Cada píxel contiene información 2D (X, Y) y la altitud (valor Z) del punto más alto para esta posición.
Formatos de archivo: GeoTiff (.tif), .xyz, .las, .laz
Modelo digital del terreno (MDT)
Formatos de archivo: GeoTiff (.tif)
Malla texturizada 3D
La malla texturizada 3D es una reproducción de los bordes, caras, vértices y textura del área filmada por el dron. Este modelo es más útil para la inspección visual o cuando los accionistas externos o la participación pública es esencial para un proyecto.
Formatos de archivo: .ply, .fbx, .dxf, .obj, .pdf
Curvas de nivel
Formatos de archivo: .shp, .dxf, .pdf
¿Qué tan preciso es un levantamiento topográfico con drones?
El rendimiento y el tipo de dron, la calidad de sus componentes, la resolución de la cámara, la altura a la que vuela el dron, la vegetación y el método así como la tecnología utilizados para geolocalizar las imágenes aéreas pueden influir en gran medida en la precisión del mapeo de levantamientos topográficos con drones. En este punto, es posible alcanzar una precisión absoluta hasta 1 cm / px de GSD y de 0,7 cm / px en condiciones óptimas con un dron topográfico de alta gama como WingtraOne.
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¿Cuáles son los mejores drones para topografía?
Dron cartográfico WingtraOne
Grandes áreas topográficas, terrenos difíciles o empinados, grandes diferencias de altitud, condiciones climáticas adversas o la ausencia de superficies planas necesarias para el despegue y el aterrizaje: el dron cartográfico WingtraOne puede superar todos estos desafíos de topografía en proyectos de mediana y gran escala.
Despega y aterriza verticalmente (VTOL)
Elimina los peligrosos aterrizajes de barriga, lanzamientos de mano y catapultas. A diferencia de otros drones de alas fijas, WingtraOne despega y aterriza suavemente en áreas confinadas, sobre grava, entre árboles o en áreas montañosas.
42 megapíxeles / 0,7 cm / px de GSD
Con su cámara Sony de 42 MP de fotograma completo, WingtraOne puede volar a grandes altitudes mientras sigue proporcionando imágenes con GSD bajo. Esto garantiza que se puedan inspeccionar áreas extensas con mayor rapidez y precisión. Una resolución más alta también produce una mejor reconstrucción del mapa ortomosaico.
Precisión absoluta de hasta 1 cm
Usando la opción PPK, es posible alcanzar hasta 1 cm de precisión absoluta, algo que anteriormente sólo era factible con equipos topográficos terrestres. Esto requiere condiciones óptimas, vuelo sobre superficies duras y el uso de puntos de control bien marcados, altamente visibles, medidos manualmente y con una estación base bien establecida.
Otros drones para topografía y cartografía
Al final, el mejor dron para tu proyecto de topografía depende de muchos factores, como el tamaño del sitio del levantamiento topográfico, la calidad de salida deseada, así como tu presupuesto y preferencias. Para obtener más detalles sobre cómo tomar esta decisión, lee nuestras comparaciones de drones de fotogrametría (en inglés) : WingtraOne vs. DJI Phantom 4 RTK (en inglés) , WingtraOne vs. eBee X (en inglés) y WingtraOne vs. Quantix.
¿Cómo hacer un levantamiento topográfico con drones?
Aprende a realizar un levantamiento topográfico con drones con WingtraOne en este video. Verás cómo planificar un vuelo, cómo recopilar imágenes aéreas y cómo interactuar de forma segura con el dron en cualquier momento. Observa cómo se generan mapas ortomosaicos, nubes de puntos y modelos digitales de elevación a partir de las imágenes recopiladas.
1. Verifica antes de salir de la oficina
Verifica las regulaciones locales y asegúrate de que se te permite volar tu dron en la ubicación planificada. Además, asegúrate de que el clima sea adecuado, es decir, que no haya lluvia, niebla, nevadas o vientos fuertes. Comprueba que la batería de tu dron y los dispositivos conectados, como tablet, estén completamente cargados y que la tarjeta de memoria de la cámara de tu dron tenga suficiente espacio vacío para capturar todo el proyecto.
2. Planifica tu vuelo
Puedes crear el plan de vuelo del levantamiento topográfico con la aplicación de planificación de vuelos del dron en la tablet. Para esto, simplemente toca y arrastra los puntos alrededor del área que deseas estudiar o importa un archivo KML. Asegúrate de tener en cuenta los objetos altos dentro del plan de vuelo, así como las diferencias de altitud. Si es necesario, puedes ajustar la configuración de vuelo, como la altitud, distancia de muestreo del suelo (GSD), la dirección del vuelo y la superposición de imágenes.
3. Configura tu vuelo en el campo
Durante este paso, básicamente desempaca y ensambla el dron y asegúrate de que esté listo para despegar en condiciones seguras. Siguiendo la lista de verificación interactiva, verificará uno por uno cada parámetro, como limpiar el sensor de distancia y asegurarse de que se haya quitado la tapa de la cámara.
4. Vuela y recopila imágenes
Después de presionar el botón de despegue, el dron despega de forma autónoma, captura imágenes y aterriza de nuevo donde comenzó. En este paso, el operador esencialmente se asegura de que nadie se acerque al dron durante el despegue o el aterrizaje y que las condiciones climáticas se mantengan óptimas para la misión de inspección.
5. Referencia geográficamente tus imágenes
Después de uno o varios vuelos, importa las imágenes al software WingtraHub para georeferenciarlas. El georeferenciado asigna información de posición geográfica (X, Y, Z) a las imágenes, ya sea en un archivo CSV separado o en los metadatos de las imágenes.
¿Cómo procesar datos de levantamientos topográficos con drones?
Mientras se realiza un levantamiento topográfico con drones, las imágenes del suelo se toman desde múltiples puntos de vista. Mediante el procesamiento de estas imágenes, un software de fotogrametría puede crear ortomosaicos y modelos 3D, a partir de los cuales puede medir distancias precisas, así como superficies y volúmenes de objetos físicos.
Conjunto de datos generados con el dron
Las imágenes tomadas por el dron generalmente se guardan en una tarjeta de memoria (como una tarjeta SD), al igual que para cualquier otra cámara. Dependiendo de la tecnología utilizada por el dron, las imágenes ya están georeferenciadas o se pueden importar en un software de georeferenciado, como WingtraHub. Según el tamaño del sitio del levantamiento topográfico, probablemente tengas entre unos pocos cientos de imágenes y algunos miles, y cada imagen contiene información geográfica (X, Y, Z).
Importar a un software de fotogrametría
Después de importar o cargar las imágenes georeferenciadas en un software de fotogrametría como Propeller, Bentley ContextCapture o PIX4D, las imágenes se unirán para crear modelos 2D o 3D del sitio estudiado. El procesamiento de imágenes puede ser un proceso largo según la cantidad de imágenes y el rendimiento de tu computadora. Algunos programas de fotogrametría están basados en computadoras de escritorio, por lo que requieren un hardware robusto. Otro software está basado en la nube y emplea servidores potentes en lugar de tu computadora local para procesar los datos.
¿Cuál es la diferencia entre lidar y fotogrametría?
Dado que algunos drones de levantamiento aéreo ahora pueden llevar sensores LIDAR, ¿cuál es la elección correcta entre LIDAR y una cámara para fotogrametría? Todo depende del uso específico. Descubre cómo funcionan estas dos tecnologías, sus características y cuál es la más adecuada para tu proyecto: Lidar vs fotogrametría (en inglés).
