Fotogrametría y Cartografía.
Captura de imágenes con drones (UAS) para su posterior procesado.
En Bravo Drones realizamos trabajos de topografía y cartografía con drones.
El uso de drones ha supuesto una transformación en el mundo de la topografía, ya que permiten mejorar la calidad y la eficacia respecto a los métodos de topografía tradicional.
Contamos con equipos profesionales y con posicionamiento RTK que nos permiten asegurar precisiones centimétricas en los trabajos.
Los levantamientos aéreos son de gran importancia para múltiples actividades, debido a que ofrecen información precisa y fiable sobre la cual desarrollar diversos tipos de proyectos profesionales.
A partir de imágenes, conseguimos resultados y productos acorde a las necesidades de nuestros clientes. Al final, obtenemos resultados en prácticamente la totalidad de formatos que nuestros clientes puedan necesitar, a bajo coste y de forma rápida.
Nuestro proceso se compone de las siguientes fases:
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Estudio previo del trabajo
Analizamos el trabajo en base a las especificaciones del cliente y realizamos un reconocimiento de la zona de trabajo.
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Planificación del vuelo
Fase donde evaluamos si es posible llevar a cabo el trabajo solicitado, es decir si es posible volar en la zona, solicitud de permisos de vuelo si es necesario, condiciones meteorológicas, garantizar la ausencia de obstáculos, posición de los puntos de control.
Y decidimos todos los factores del vuelo que afectan a la calidad del trabajo:
- Selección e importación del mapa base y definición del área de cobertura.
- GSD: Ajuste de la precisión del muestreo (por ejemplo, 6cm/píxel)
- Definición automática de la altitud según la precisión que se desea obtener
- Definición de los puntos de control
- Definición de puntos de despegue y de aterrizaje seguros
- Número de pasadas, solape entre fotos, velocidad, etc
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Ejecución del vuelo
Ahora viene el trabajo de campo. Antes de realizar el vuelo con el dron, si es un requisito, se marcan convenientemente los puntos de control en el suelo, recogiendo las coordenadas de cada uno de ellos mediante GPS, según planificación. Se utilizarán dianas predefinidas o puntos singulares del terreno, que sean perfectamente identificables y distribuidos de manera homogénea por toda la zona de trabajo (y situados en zonas con suficiente solape de imágenes).
Y a continuación es hora de ejecutar el vuelo del dron, que se lleva a la práctica teniendo en cuenta todos los factores que pueden afectarnos: incidencia del sol, duración baterías, etc. Durante el vuelo, el dron capturará cientos o miles de imágenes de la zona que hemos sobrevolado.
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Trabajo de post-producción
Descarga de datos: Es en esta etapa, cuando comienza el trabajo de oficina. Se guardan todos los datos obtenidos y se realiza una copia de seguridad. Aquí se puede ya entregar al cliente el material obtenido.
Procesado de imágenes y análisis de resultados: Es en esta fase final donde se crea realmente el material fotogramétrico. Se realiza el análisis de todos los datos obtenidos (filtrado, limpieza automática y/o asistida de nube de puntos) y se realiza el procesamiento de los mismos.
Generación de productos topográficos: Y por último se obtienen todos los resultados necesarios para el cliente, se hace la exportación de la información al formato acordado con el cliente, y se obtiene el informe y análisis final de resultados.
¿Qué es la fotogrametría?
La fotogrametría es una técnica que utiliza imágenes para obtener con precisión la forma, posición y dimensiones del objeto o superficie en estudio.
Expresado en palabras sencillas, podemos decir que es la capacidad de hacer mediciones sobre fotografías.
De modo que nos permite la reconstrucción de mapas y objetos 3D de alta precisión a partir de imágenes aéreas planas.
Esta técnica nos permite conocer las propiedades geométricas de un objeto o una superficie gracias a imágenes con información redundante (solapamientos longitudinales y transversales). Simplificando podríamos decir que para que un objeto pueda estar fielmente reconstruido debe de aparecer en un número suficiente de imágenes que contengan elementos que a su vez aparecen en otras imágenes (la imagen anterior, posterior y las vecinas en los laterales). Es por tanto esta información repetida, la que permite ir montando el modelo (como si fuera un puzzle).
Todas estas fotografías georreferenciadas son procesadas mediante software especializado, para la generación de cartografía de gran resolución (y todos sus productos asociados, plano de la zona, ortofoto, Modelo Digital del Terreno, etc.)
Usos y aplicaciones de la fotogrametría
Reconstruimos la realidad: los usos más comunes son la elaboración de mapas topográficos y le generación de modelos 3D.
Estos trabajos de fotogrametría con drones pueden ser utilizados en innumerables sectores: construcción, topografía, obra civil, patrimonio arqueológico, arquitectura, urbanismo, industria, geología, peritajes de catástrofes, etc.
Uno de los campos de mayor aplicación es la arquitectura y la construcción. Por ejemplo, en arquitectura una técnica habitual es emplear la vista en planta para desarrollar proyectos. En este caso el uso de drones permite la obtención de imágenes aéreas con un alto nivel de detalle de dicha vista, con las que los arquitectos pueden supervisar la evolución de sus construcciones de una manera precisa, fiable y con un alto nivel de detalle.
Otra aplicación habitual es la Obra Civil, por ejemplo para hacer una medición inicial de la obra para poder diseñar correctamente y hacer una estimación de impactos medioambientales. Además, el control de obra con drones puede ser de gran interés para realizar un seguimiento visual. De esta manera se puede llevar un control más exhaustivo del avance de la misma, las desviaciones que presenta con respecto al proyecto inicial, modificaciones y el registro temporal de actuaciones realizadas.
Otros usos importantes en estos y otros sectores:
- Levantamientos topográficos y modelos digitales de terreno precisos.
- Generación de ortomosaicos.
- Canteras y minería (mediciones de acopios, cálculo de volúmenes y de movimientos de tierras…)
- Efectuar cálculos de volúmenes de material en vertederos.
- Mediciones de terrenos, parcelas, obras e infraestructuras.
- Control de ejecución y estado temporal de obras.
- Construcción: levantamientos topográficos y modelos digitales de terrenos, edificaciones en construcción, distancias, perfiles de terreno, medición de áreas, ortofotografías, nubes de puntos …
- Obra civil: Control y seguimiento de obra civil, mantenimiento de carreteras, infraestructuras ferroviarias, mapas de líneas eléctricas…
- Gestión y actualizaciones catastrales.
- Cartografía digital.
- Estimación y presupuestado de trabajos de mantenimiento en carreteras.
- Seguimiento y mantenimiento de infraestructuras ferroviarias.
- Generación de mapas de alta resolución de líneas eléctricas.
- Generación de modelado 3D de objetos de interés y mediciones.
- Inventarios de patrimonio.
- Recreación de escenarios 3D para arqueología, patrimonio, etc.
- Gestión forestal.
- Hidrología: Análisis de cuencas hidrográficas y estudios de zonas inundables, distritos de riego, etc.
Ventajas de la fotogrametría con drones
Nuestros drones son equipos muy portátiles, rápidamente desplegables y pueden despegar/aterrizar prácticamente desde cualquier sitio.
Podemos cubrir grandes superficies de terreno en poco tiempo, desde un lugar seguro y de una forma más económica. Conseguimos de esta forma, mayor cantidad de información y con mayor precisión.
Las principales ventajas de usar la fotogrametría con drones son:
Suponen un gran ahorro de costes frente al uso de medios aéreos tradicionales. Además, permite cubrir mayores extensiones de terreno por un coste entre 3-5 veces menor frente a las mediciones tradicionales terrestres.
Ahorro de tiempo, pudiendo completar trabajos de campo como levantamientos topográficos en horas. La información además se obtiene de manera inmediata, reduciendo así los tiempos de ejecución.
El dron es una herramienta que contribuye a la prevención de riesgos: Permiten realizar levantamientos de zonas peligrosas, inaccesibles o de difícil acceso, sin poner en peligro al personal.
Ejemplos: No hay necesidad de tomar puntos de acopio de material y por lo tanto se minimiza el riesgo de accidentes humanos. Permite valorar zonas de reparación de tejados (cumbreras, cubiertas, canales, etc.) de manera fiable y rápida sin tener que subirse al tejado. Permite medir sitios como minas con pendientes inestables con menos riesgo.
Se pueden obtener millones de puntos de datos en un sólo vuelo de corta duración (muchos más que únicamente los cientos de puntos que puede conseguir un topógrafo con los medios convencionales).
El uso de GNSS/RTK permite obtener una precisión muy elevada (se obtienen precisiones centímetricas en cualquier parte del área sobrevolada).
Mayor resolución, que permite trabajar con mayor nivel de detalle.
Además presenta otras muchas ventajas:
- Se incrementa la productividad al mismo tiempo que se reduce considerablemente el coste por hectárea.
- Disponibilidad de múltiples resultados: ortofotos, mapas de elevación, nubes de puntos, curvas de contorno, reconstrucciones 3D, etc.
- Importante valor visual-cronológico: Nace la posibilidad de disponer de un documento gráfico con un histórico en el que se puede apreciar la evolución. Por ejemplo, es posible comparar visualmente la cantidad de material que ha variado en un almacén o una cantera.
- Realización de múltiples medidas de precisión sobre el modelo obtenido.
Resultados que se obtienen
Elaboramos cartografía, planos y mapas aéreos, ortofotos, modelos 3D y mediciones topográficas mediante drones.
Una vez tomadas las imágenes y procesadas en software especializado, se obtienen resultados que representan la realidad del terreno o elemento de que se trate (edificios, parcelas, terrenos, minas…) y con precisión sorprendente.
Los principales resultados obtenidos son los siguientes:
- Nubes densas de puntos
- Ortofotografías
- Malla 3D texturizada
- Modelos digitales de elevaciones ( Modelo Digital de Terreno DTM y Modelo Digital de Superficie DSM).
- Mapas 2D y 3D
- Modelos 3D sobre los que tomar medidas
- Curvas de nivel
- Mapa de pendientes
- Mapa de cauces
- Mapa de elevaciones
Esta es una breve descripción de los más importantes:
La nube de puntos es el primero de los resultados disponibles para representar un objeto en tres dimensiones. Se coloca cada punto en el espacio gracias a un sistema de coordenadas tridimensional (definido por sus coordenadas X, Y y Z). Repitiendo esta operación un número importante de veces se consigue un conjunto de puntos que definen la superficie del objeto a estudiar. Al ser una representación espacial, esta técnica permite ya el cálculo de medidas y volúmenes en dichos objetos.
Las nubes de puntos se utilizan como materia prima para otros procesos de representación tridimensional.
La ortofotografía es una representación fotográfica de la superficie terrestre en la que se han eliminado los efectos de la perspectiva y las deformaciones de cámara, por lo que se pueden realizar mediciones con exactitud y en la que todos los elementos representados tienen la misma escala. ¿Cómo se consigue ésto?: mediante un proceso de corrección digital llamado ortorectificación, que elimina los errores por perspectiva y por ello permite utilizar la fotografía obtenida con las mismas características que un plano a escala.
Las aplicaciones de este tipo de fotografías son múltiples, sobre todo en trabajos en los que la cartografía o planimetría son esenciales: urbanismo, arquitectura, ingeniería, control de obras, etc. Pero también en otros ámbitos en los que interesa conocer el estado real y poder hacer mediciones de distancias, áreas, etc: arqueología, patrimonio, etc.
El Modelo Digital de Elevaciones es otro de los productos que derivan de la nube de puntos. Son mapas 2D que representan la superficie a analizar, donde cada pixel ofrece información de la elevación del terreno en ese lugar y en los que cada color se corresponde a una altitud. Es una forma sencilla de conocer el relieve de la superficie de estudio.
Existen dos tipos: el Modelo Digital de Terreno MDT y el Modelo Digital de Superficie MDS (respectivamente en inglés DTM y DSM).
Los DSM proporcionan los valores de las alturas de la primera superficie, es decir, incluye absolutamente todos los elementos de la superficie: árboles, edificios, vegetación, edificaciones, vías de comunicación, etc. Por lo cual podemos decir que los DSM representan un modelo topográfico de la superficie terrestre.
Por otro lado, los DTM representan el modelo topográfico del terreno desnudo (sin objetos). Se generan a partir de los DSM, mediante la eliminación digital de la vegetación y los elementos hechos por el hombre.
El campo de aplicación de los modelos digitales de terreno es muy extenso, tales como creación de mapas en relieve, generación de perfiles topográficos, análisis de superficies, sistemas de información geográfica (GIS), análisis de superficies y terrenos, agricultura de precisión, estudios geológicos, arqueología, etc.
Es una malla tridimensional construida a partir de triángulos a la que se da una textura que le da una apariencia fotorrealista.
Las mallas 3D se obtienen también a partir de las nubes de puntos, de forma que uniendo los puntos entre ellos forman caras planas triangulares, y todas ellas conforman la superficie del objeto en estudio. A dichas caras se les añade una textura que se obtiene a partir de las fotografías reales. Tenemos como resultado una sorprendente copia del objeto en tres dimensiones, de manera que podemos visualizarlo desde cualquier punto y en cualquier momento. Incluso se pueden generar vuelos virtuales a su alrededor.
Se pueden generar mallas 3D de grandes estructuras como paisajes, edificaciones, obras, etc. Pero también de pequeños objetos que por su valor o fragilidad deben ser representados y conservados. También se puede imprimir estas mallas con impresora 3D en diferentes materiales.
Las curvas de Nivel de un plano o mapa topográfico son líneas que unen puntos de igual elevación, tomando como base una referencia que generalmente es el Nivel Medio del Mar. Cada curva de nivel representa una elevación específica y nos permiten tener una idea a golpe de vista de la forma del relieve terrestre tridimensional de la zona.
Los anteriores son los principales resultados que se muestran, pero las ventajas son todavía más evidentes cuando comenzamos a extraer información de ellas. Se pueden tomar medidas como distancias, áreas, volúmenes, perfiles de terreno, control y seguimiento del movimiento de tierras , comparativas…
También es posible exportar estos resultados a varios formatos compatibles con los principales visores y software de tratamiento CAD/GIS.
En definitiva, se pueden realizar aplicaciones, cálculos y mediciones con gran precisión como:
- Minas y canteras.
- Cálculo de volúmenes de materiales y movimientos de tierras
- Cálculos de volúmenes en vertederos
- Monitoreo de materiales: Control del material usado en obras y construcciones
- Medición de lindes: Comprobación inmediata de limites de terrenos
- Mediciones en infraestructuras y obras lineales
- Patrimonio y Arqueología
- Controles medioambientales
- Secciones transversales y perfiles longitudinales