Levantamiento Topográfico con Drones

Drones en la topografía

Conocidos comúnmente como drones, los vehículos aéreos no tripulados (VAT) han revolucionado la tecnología en los últimos años debido a sus múltiples aplicaciones; constituyendo poderosas herramientas que disminuyen costos y facilitan la ejecución de tareas complejas para el ser humano.

Al estar equipados con diversos dispositivos de última generación como GPS, cámaras de alta resolución, sensores infrarrojos y controles de radares, pueden captar imágenes aéreas con mayor definición, realizar mediciones exactas o enviar información detallada a satélites, entre un sinfín de tareas que efectúan con una extraordinaria precisión.

Es esta característica lo que les convierte en un instrumento de gran interés para la ciencia, comunicación, seguridad, agricultura, topografía e incluso en el ámbito militar. De acuerdo con el objetivo que el dron tenga asignado se define el equipamiento con el que estará cargado, esto constituye una de las principales diferencias entre los diversos tipos de drones.

En el caso específico de los drones topográficos es importante que puedan realizar mediciones y procesar la información, para ello utilizan técnicas fotogramétricas que posibilitan el estudio y la definición precisa de formas, dimensiones y posiciones en el espacio al medir puntos de apoyo y procesar las imágenes aéreas con un software específico.

A partir de ello se obtienen puntos de alta resolución, información con la que se pueden crear modelos en 3D con precisión centimétrica que facilitan la medición de áreas, volúmenes y el cálculo de curvas de nivel. Permitiendo la obtención de mosaicos ortorectificados y georreferenciados, modelos digitales de elevación e imágenes que muestran la apariencia real del terreno.

El empleo de drones permite además, realizar tareas a escasa altura, grabar en tiempo real, facilitar el relevamiento de zonas riesgosas o de difícil acceso y superar diferentes obstáculos sin colocar en riesgo la seguridad personal.

Drones para medir terrenos

Para comprender la importancia de la utilización de drones en el levantamiento topográfico, es necesario entender su definición así como la de la ciencia que lo abarca.

En este orden de ideas, la topografía es considerada como el estudio y medición de extensiones de tierra para determinar la configuración del terreno y la posición sobre la superficie de la tierra, de elementos naturales o instalaciones construidas por el ser humano; y el levantamiento topográfico como el conjunto de operaciones realizadas para lograr su objetivo.

Es así como mediante el levantamiento topográfico se obtiene información con la que se puede desarrollar una representación gráfica en un plano a escala de la extensión de tierra estudiada, sus formas y accidentes; determinando distancias entre puntos y objetos sobre la superficie, midiendo ángulos y estableciendo puntos entre ángulos y distancias determinados.

Para realizar levantamientos topográficos los instrumentos más utilizados son el GPS y la estación total; estos instrumentos unificados a los drones y su cámara integrada han arrojado excelentes resultados.

Es debido a los drones que el levantamiento topográfico puede apoyarse de la fotogrametría, técnica que se basa en fotografías aéreas poliangulares de la superficie estudiada, con las cuales se logra una superposición longitudinal y transversal del terreno, arrojando información aún más precisa acerca de distancias y elevaciones.

Sin embargo, para el alcance de estos objetivos debe seguirse una serie de pasos donde el primero de ellos abarca la inspección de la zona de trabajo y el establecimiento de los puntos de apoyo, lo que va a posibilitar la detección de posibles dificultades durante la ejecución del vuelo.

Luego de la ejecución del vuelo con el respectivo dron, se realiza el procesamiento de  la información recabada. Siendo necesario un software de topografía para drones y un computador. Además hay que tener en cuenta algunas técnicas importantes que permiten la obtención de imágenes más claras y equilibradas.

A este conjunto de técnicas se les conoce como rectificación y permiten corregir distorsiones, especialmente originadas por la inclinación, en fotografías aéreas o imágenes de satélite; y recuperar la geometría de las imágenes al posicionarse de acuerdo a sus marcas fiduciales, ubicadas en las esquinas o parte media de sus bordes.

Adicionalmente, posibilitan determinar en el plano terrestre las imágenes captadas para obtener un mapa digital del terreno. Orientando y nivelando el modelo obtenido al ubicar las imágenes en el espacio, así podemos medir distancias, ángulos y coordenadas.

Finalmente, generan una reconstrucción 3D del entorno, entregando detalles cartográficos verticales y horizontales, con los que se crean nuevos planos. El producto de estas técnicas y la totalidad de los datos necesarios, se presentan en un informe para exponer los hallazgos, que puede presentarse en diferentes formatos según la utilidad que se le asigne a la información recabada.

Drones para topografía

Existen dos tipos de drones especializados en topografía, los multirotores que aportan mayor precisión en la toma de imágenes y los “ala fija” que aportan una mayor cobertura en la exploración. Cabe destacar que ambos tipos son igual de importantes, sin embargo, se debe elegir con cuidado, ya que, dependiendo de sus características afectan el resultado.

Para elegir el dron adecuado se debe tener en cuenta el presupuesto y el tipo de estudio o resultado que se desea obtener. Entre aspectos más técnicos se debe tomar en cuenta una buena calidad del sensor fotográfico, la autonomía del vuelo que está relacionada con el tamaño del área que podemos levantar por cada vuelo y el tiempo que puede durar suspendido en el aire.

Adicionalmente también debemos evaluar el material de fabricación del dron según su tipo pues debe asegurar la protección de la cámara y su resistencia anti golpes, y el receptor GNSS o el satélite que va a determinar las coordenadas geográficas y la altitud del punto a estudiar aumentando la precisión de los resultados obtenidos.

Tomando en cuenta estas características, existen marcas que se han especializado en este tipo de drones, perfeccionando cada detalle y exhibiendo, hoy en día, modelos de la más alta calidad en el mercado.

Un ejemplo de ello es la línea Sensefly de Parrot, donde destaca el eBee un dron de mapeo profesional con un sensor fotográfico de alta resolución, su vuelo es completamente autónomo y cubre hasta 12 km2 de terreno en un solo vuelo.

También es destacable el Sentinel + Lidar de Airborne Drones, que no solo cumple con las características antes mencionadas sino que su software es capaz de seleccionar información y mostrarla de acuerdo a los parámetros establecidos por el usuario. Por ejemplo, elimina árboles y vegetación alrededor del objeto de estudio. Pudiendo ser utilizado además para proyectos de urbanismo, arqueología, planificación forestal, etc…

Por otra parte, el Mavic Pro (DJI) ha sido denominado como “el dron perfecto para viajar” debido a su sencilla portabilidad, alcance y calidad de imagen; siendo quizá el hijo prodigio de la marca DJI, la cual además es responsable de la serie Phantom.

El Phantom 4 Pro, es otro dron de la marca DJI, el cual posee una eficiente cámara de 20mpx y una autonomía de vuelo de 30 minutos, con lo cual permite abarcar una mayor amplitud del área.

En este orden de ideas, las ventajas que presenta la topografía con drones son numerosas, destacándose primordialmente el importante ahorro de tiempo y abaratamiento de costos frente al uso de vuelos fotogramétricos tripulados propios de la topografía convencional.

Además, la probabilidad de cometer errores en el levantamiento topográfico son casi nulas, debido a la exactitud y cantidad de información recogida; por lo que, sin duda, en la actualidad se conocen como la mejor opción al momento de realizar este tipo de estudios.