Reporte vuelo con Drone

INFORME TECNICO:

LEVANTAMIENTO AEROFOTOGRAMÉTRICO DE UN BANCO DE MATERIAL CON ACCESO RESTRINGIDO

A QUIEN CORRESPONDA:

1. Introducción:

        La fotogrametría es la disciplina que pretende obtener la forma, dimensión y posición de un  objeto en el espacio, a partir de una serie de fotografías del mismo. La aerofotogrametría es la  aplicación de esa disciplina a imágenes aéreas obtenidas mediante aeronaves tripuladas o no  tripuladas. El notable desarrollo en los últimos años de la tecnología ligada al uso de aeronaves  no tripuladas (drones), y el importante abaratamiento de los precios de estos equipos, ha  permitido una cierta popularización de la aerofotogrametría, que ha alcanzado sectores no  directamente relacionados con las ciencias geodésicas.

Durante la realización de este presente trabajo aplicado a la geodesia y topografía se pone a prueba el potencial de la aerofotogrametría de precisión con aeronaves  no tripuladas para el levantamiento de la zona que se encuentra clausurada.

La idea principal de este método es obtener condiciones idóneas de visión por lo cual, el clima debe ser favorable para las condiciones de visibilidad en la zona de estudio. El inicio es obtener la información necesaria (fotos aéreas) para un proceso que permitirá obtener un modelo digital del predio.

1. Procedimiento:

La realización de un levantamiento aerofotogramétrico consta de varias fases:

• planificación  y ejecución del vuelo.
• procesado fotogramétrico de las imágenes.
• análisis de los  resultados.

El equipo hardware empleado y software utilizado para este levantamiento aerofotogrametrico ha sido:

• Hardware

• Dron DJI Phantom 4
• Antena gnss EMLID de 1 banda con corrección mediante antena CORS
• Teléfono Android, marca Huawei
• Portátil Lenovo con rendimiento para diseño

• Software

• Pix4d Capture, para planificación y ejecución autónoma de vuelo
• Pix4dmapper, para el proceso fotogramétrico
• Autocad, para visualización de datos
• Global Mapper 20, para visualización de modelos
• CivilCad, para proceso de datos referentes a volumetría.

1.  Vuelo:

La zona de estudio es una fracción de un predio en el cual se visualiza un banco de material explotado con letrero de clausura.

Durante la planeación del vuelo se observan condiciones idóneas para realizar el mismo, como son de manera enunciativa la velocidad del viento, la luminosidad del día, lo que se conoce como “calma y cielo despejado”.

Para la planificación del vuelo se ha definido un polígono de 121x70 m orientado  en la forma del terreno total, imponiendo un solape trasversal de las imágenes  del 80%  y una altura de vuelo de 70 m. el resultado del GSD de 1.91 cm aproximadamente (es la distancia entre el centro de dos píxeles consecutivos medidos en el suelo).

El vuelo se realiza el día 5 de diciembre del presente, en condiciones de cielo totalmente despejado. Se han tomado un total de 64 imágenes dispuestas en filas paralelas. La  duración total del vuelo ha sido de 6 minutos aproximadamente.

[pic 1]

1.  Procesamiento fotogramétrico:

Igual que otros programas de procesado fotogramétrico, el funcionamiento del software  pix4d mapper,  empleado en este caso, prevé una serie de pasos supervisados por el  usuario:

Alineación de las imágenes. En este proceso se escogen de forma automática un  número alto de píxeles target y se aplican las transformaciones geométricas necesarias para estimar sus coordenadas tridimensionales en el espacio de trabajo. Cada punto debe ser identificado en 2 imágenes al menos (puntos homólogos). El  resultado de este paso es una nube de puntos 3D (con su correspondiente terna de  color RGB) que define la base del modelo del terreno. Generando un total de  710739 puntos en 3D.

Durante el intermedio de la obtención de este resultado, por medio del programa ejecutor se colocan puntos de control en tierra, que son medidos con la antena EMLID en campo y arroja coordenadas tipo UTM, las cuales para el equipo toman un precisión de ± 1cm. El cual es clave para el alineamiento de imágenes, así como su corrección por software.

Densificación de puntos. Basándose en las coordenadas de los puntos definidos en el  paso anterior, en éste se estiman las coordenadas de un número mucho mayor de  puntos (normalmente unos 2 o 3 órdenes de magnitud más) que van a formar la nube  de puntos finales a partir de los cuales se determinan los diferentes modelos  topográficos. En este proyecto se han generado unos 9.5 millones de puntos.

El paso siguiente en un procesado fotogramétrico estándar es la generación de la malla de  triángulos (mesh) que constituye el modelo digital de superficie (DSM), basado en los puntos  de la nube densificada. Cada terna de puntos convenientemente posicionados en el espacio  constituye un triángulo, de manera que en las mismas coordenadas [X,Y] puedan coexistir  varios valores de Z. El modelo digital de superficie se emplea para definir objetos con formas  complejas, como árboles, farolas, antenas, y desniveles que sobresalen del terreno.

[pic 2]

Continuamos con  Modelo Digital del Terreno (DTM) puede describirse como una representación tridimensional de una superficie del terreno consistente en coordenadas X, Y, Z almacenadas en forma digital. Incluye no sólo alturas y elevaciones, sino también otros elementos geográficos y características naturales como ríos, líneas de crestas, etc.  

 [pic 3]

De las 64 imágenes tomadas, las 64 han podido alienarse correctamente y han servido para generar los datos del presente estudio.  Esto aunado a la corrección en el pos proceso y puntos de control en tierra colocados, reducen en mayor cantidad el error que pudiera existir. Siendo la precisión final aproximada de 1.97 cm/pixel.

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