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Ala fija o multirrotor ¿qué dron debe escoger para sus tareas de topografía aérea?

Todo lo que necesita saber para elegir su dron topográfico

By Malek Murison Malek Murison
diciembre 30, 2020

La decisión de desplegar drones en lugar de métodos tradicionales de recopilación de datos es un paso importante que los topógrafos previsores van dando cada vez en mayor número.

Los levantamientos topográficos aéreos son la nueva norma y su mercado ofrece una gama de aplicaciones tan amplia como lo son su hardware e instrumentación. En comparación con los métodos convencionales, los levantamientos desde el aire agilizan la recopilación de datos e incrementan la precisión de esta, todo ello con seguridad y rentabilidad.

Tanto si se dedica a planificar proyectos de construcción; reconstruir el lugar de un accidente; o gestionar bosques, terrenos agrícolas y otros recursos naturales, su equipo podrá utilizar datos recopilados con drones y generar detallados mapas ortomosaicos, modelos en 3D y nubes de puntos.

P4 RTK scanning GIF

Estos conjuntos de datos son los cimientos de una toma de decisiones más inteligente y ágil. Sin embargo, hay varios obstáculos que sortear antes de nada. El más evidente es decidir el dron adecuado para la tarea en cuestión. Normalmente, eso conlleva escoger entre una aeronave de ala fija o una aeronave multirrotor.

En este artículo expondremos las ventajas y los inconvenientes de ambas opciones, de modo que tenga toda la información necesaria para escoger la clase de dron que mejor se adapte a su aplicación topográfica.

Topografía con drones de ala fija

Rango de funcionamiento

Los drones de ala fija son la opción instintiva de los topógrafos que tradicionalmente han venido confiando en aeronaves tripuladas o imágenes por satélite para recopilar datos.

Eso suele deberse a la envergadura de la tarea en cuestión. Por ejemplo, los profesionales del campo y del sector petrolífero y gasístico probablemente opten por drones de ala fija porque comparten características ventajosas con las aeronaves tripuladas: rango de funcionamiento, velocidad de vuelo y autonomía de vuelo.

Al igual que los aviones normales, los drones de ala fija generan con sus alas una fuerza de sustentación. Esto quiere decir que, a diferencia de los drones multirrotor, no consumen grandes cantidades de energía para mantenerse en el aire y, en consecuencia, vuelan con más eficiencia.

Wing Lift

Por eso, los drones de ala fija son la opción habitual para tareas que exigen abarcar áreas de gran extensión, como inspecciones de oleoductos y gaseoductos o estudios agrícolas.

Estabilidad en vientos de alta velocidad s

El uso de drones de ala fija también puede comportar ventajas situacionales. Para empezar, los modelos de ala fija tienden a ser más aerodinámicos que las alternativas multirrotor y, en consecuencia, pueden soportar vientos de mayor intensidad. Además, debido al diseño tienen más facilidad para aterrizar sin sufrir desperfectos en caso de pérdida de potencia. Aunque, como veremos más adelante, esta característica también tiene sus inconvenientes.

Autonomía de vuelo

Se podría decir que la autonomía de vuelo que alcanzan los drones de ala fija es su ventaja más importante; la mayoría de los modelos son capaces de mantenerse en al aire más de una hora con una sola batería. Esta característica reduce los tiempos de inactividad operativas e implica que muchas tareas topográficas se puedan completar de una vez.

Fixed Wing Takeoff

Precio elevado !

Sin embargo, esa envergadura tiene sus inconvenientes. Los drones de ala fija suelen ser notablemente más caros que las aeronaves multirrotor. Además, suelen ser de mayor envergadura, más difíciles de transportar y precisan de un tiempo de instalación mayor en el lugar de las operaciones.

Escasa maniobrabilidad!

Las características de diseño que permiten a las aeronaves de ala fija abarcar amplias extensiones también pueden ser sus puntos débiles más reseñables. Aunque el usuario gana en velocidad y distancia, pierde en maniobrabilidad total.

Incapaces de volar en modo estacionario !

Los drones de ala fija no pueden volar en modo estacionario, lo cual reduce su versatilidad. Además, la ejecución de levantamientos en entornos complejos o espacios cerrados con este tipo de drones puede ser peligrosa porque no suelen tener la misma adaptabilidad y las mismas funciones de detección de obstáculos que las aeronaves multirrotor.

Tediosos despegues y aterrizajes !

El despegue y el aterrizaje son quizás las maniobras más complicadas de cualquier misión topográfica con una aeronave de ala fija. Estos momentos críticos exigen que el piloto posea un mayor grado de destreza y formación e intervenga mucho más. En función del tamaño del dron, el despegue posiblemente precise una pista o algún tipo de catapultas, e incluso que se haga en forma de lanzamiento manual. Asimismo, los aterrizajes pueden ser momentos tensos; precisar el uso de paracaídas o redes; o, con suerte, ser suaves “aterrizajes con el tren plegado”.

Ventajas e inconvenientes de realizar levantamientos topográficos con drones de ala fija

Fixed Wing Pros and Cons

Topografía con multirrotores

Los drones multirrotor son la herramienta perfecta para recopilar información con rapidez de puntos estratégicos complicados.

En comparación con los métodos topográficos convencionales, capturan datos comparables en tiempos más cortos, con mayor flexibilidad, menos requisitos de planificación y menor riesgo para el personal.

Hay varios motivos por los que los drones multirrotor se han convertido en una herramienta topográfica útil en la construcción, la agricultura y otros sectores.

Sencillez de uso y automatización

El primero es la sencillez de uso. Gracias los avances en software de vuelo autónomo y planificación de misiones, ahora es posible configurar complejas tareas cartográficas e iniciarlas sin complicaciones. Aunque se siguen necesitando pilotos formados, su función es ahora más supervisora que ejecutora.

Este grado de automatización tiene otra ventaja: garantiza una mayor precisión y deja menos margen al error humano. Los planes de vuelo de precisión se pueden ejecutar y repetir con tan solo tocar un botón, que es precisamente lo deseable al cartografiar y generar modelos 3D.

 

Ease of Use and Automation

Maniobrabilidad y versatilidad

El segundo motivo que explica el incremento en la demanda de aeronaves multirrotor para topografía es su maniobrabilidad. Plataformas como el DJI Matrice 300 RTK  hacen posible que ajustar la altitud, entrar en vuelo estacionario y girar en pleno vuelo sean operaciones que no entrañen dificultad alguna.

Esto hace de los multirrotores una herramienta versátil de imagen aérea, sin importar la magnitud y la complejidad de la tarea en cuestión. Asimismo, suelen incorporar más características de seguridad, como el receptor ADS-B y el sistema anticolisión, en el caso del DJI Matrice 300.

Instrumentos intercambiables para satisfacer sus exigencias

El tercero es la capacidad de funcionar con instrumentos intercambiables. El mencionado DJI Matrice 300 RTK es compatible con instrumentos de imágenes y térmicos de altas especificaciones —incluidas las series Zenmuse H20, Zenmuse XT S, Zenmuse XT2 y Zenmuse Z30— y con instrumentos de otros proveedores —sensores multiespectrales— cuando se utiliza el DJI PSDK.

Gracias a una aeronave multirrotor adaptable, podrá diseñar la solución topográfica que necesita y cuando la necesite.

Portabilidad

La última ventaja que ofrecen los drones multirrotor a los topógrafos es la portabilidad. Los drones multirrotor son fáciles de guardar y transportar, e incluso más fáciles de configurar y poner en marcha. Todo lo cual le ahorra tiempo en el centro de trabajo y le simplifica el proceso de trasladar equipos de un lado a otro

Menor autonomía de vuelo !

El mayor inconveniente de los drones multirrotor es ampliamente conocido: la autonomía de vuelo. En la topografía aérea, una autonomía de vuelo más reducida significa menos datos capturados por cada vuelo. También significa interrupciones al verse obligado a aterrizar y a cambiar de baterías.

En el caso de operaciones donde el tiempo sea un factor importante, esto dista de ser ideal. Pero, en realidad, la interrupción es mínima. Si realiza tareas de topografía con el P4 RTK o el M300 RTK, la función “Reanudar el trabajo” recuerda el lugar en el que se interrumpió la misión y la reanuda allí donde lo dejó tras cambiar en caliente de batería.

Ventajas e inconvenientes de realizar levantamientos topográficos con drones multirrotor

Multirotor Pros and Cons

Solución intermedia: aeronave VTOL híbrida

Al haber identificado los inconvenientes que las opciones de ala fija y multirrotor presentan para determinadas aplicaciones topográficas, algunos fabricantes han desarrollado drones híbridos que despegan y aterrizan como un cuadricóptero al uso pero que vuelan como una aeronave de ala fija.

En teoría, este tipo de solución ofrece lo mejor de cada concepto. La velocidad, el rango de funcionamiento, y la simplificación de las maniobras de despegue y aterrizaje permiten a los usuarios cartografiar áreas extensas con facilidad. Dicho esto, estas funciones están disponibles a un precio exclusivo y son difícilmente justificables para muchas tareas cartográficas que, en su lugar, se pueden realizar a un coste menor con una solución multirrotor.

¿Para qué casos de uso topográficos y cartográficos son ideales los multirrotores?

Como regla general, la escala de la tarea en cuestión es un factor determinante del tipo de dron que utilizar para el levantamiento: multirrotor o ala fija.

Los multirrotores son soluciones adaptables y rentables pensadas para cartografiar y modelar fincas o emplazamientos de hasta 10 hectáreas. Proyectos de construcción, minería, petróleo y gas, agricultura y muchos otros sectores posiblemente saquen partido de manera extraordinaria de la velocidad, profundidad y precisión que proporciona la reveladora información aérea recopilable.

Los modelos de ala fija e híbridos probablemente se adapten mejor a misiones cuya escala sea mayor.

Si la prioridad no es el tiempo de ejecución, sino el coste, los multirrotores son una opción viable incluso en emplazamientos o fincas de gran extensión.

Aunque la escala de la misión debe ser esencial al considerar uno u otro dron topográfico, otro factor importante es la exhaustividad de los datos que desee obtener.

Teniendo eso claro, hay algunas sencillas preguntas que tiene que responder antes de decantarse por uno u otro modelo. La primera de ellas es si necesita cartografiar o modelar la realidad. En otras palabras, ¿qué distancia de muestreo de suelos (longitud entre los centros de dos píxeles consecutivos de un mapa) necesita?

La respuesta a esta pregunta debería servirle como orientación para elegir la calidad de la cámara, así como la altitud (y por tanto la velocidad) de los vuelos de recopilación de datos que precisa. Y en este punto conviene recordar que no todos los instrumentos son iguales.

¿Cuál de las dos soluciones topográficas gana: ala fija o multirrotor

Fixed Wing vs. Multirotor ComparisonSoluciones topográficas de DJI

Si lo que busca es llevar su kit de herramientas topográficas al siguiente nivel, existen varios drones multirrotor entre los que elegir.

Phantom 4 Pro

P4 Pro Render
Aeroestructura de DJI clásica dotada de un sensor de 20 MP que le permitirá hacer fotografías aéreas de alta resolución

The Phantom 4 RTK

P4 RTK RenderSolución cartográfica profesional que integra un módulo RTK que le permitirá lograr una precisión centimétrica.

The Matrice 300 RTK

M300 RTK RenderSolución cartográfica empresarial diseñada sobre una plataforma resistente y adaptable y provista de instrumentos adaptables y de una autonomía de vuelo de 55 minutos.

The Matrice 600 Pro

M600 Pro RenderSistema aéreo diseñado para objetos pesados; cuenta con seis brazos, motores y hélices adaptados a cámaras y sensores especializados cuyo peso es excesivo para el M300.

Opciones de instrumentos de DJI

Zenmuse L1: Primera solución LiDAR de DJI para topografía aérea

L1 Render

La Zenmuse L1 combina un módulo LiDAR de Livox, una unidad IMU de alta precisión y una cámara CMOS de 1” montada sobre un estabilizador estabilizado en tres ejes.

Con una precisión vertical de 5 cm y una precisión horizontal de 10 cm, este instrumento LiDAR admite tres retornos, una frecuencia de puntos de 240 000 puntos/segundo y un alcance de detección de 450 m, todo ello ensamblado en un bastidor con un índice de protección IP44.

Junto con el Matrice 300 RTK y DJI Terra, la DJ L1 viene a completar una solución de recopilación de datos 3D en tiempo real que captura con eficiencia los detalles de estructuras complejas y ofrece la reconstrucción de modelos con alta precisión.

Zenmuse P1: Fotogrametría avanzada

P1 Render

La Zenmuse 1 incorpora un sensor de 45 MP de fotograma completo con objetivos de enfoque fijo intercambiables montado sobre un estabilizador estabilizado en tres ejes. Este instrumento carece de puntos GCP y presenta una precisión vertical de 5 cm y una precisión horizontal de 3 cm. Si se combinan el M300 RTK y la P1, los topógrafos pueden abarcar 3 km con cada vuelo.

La DJI P1 se ha concebido para misiones aéreas de fotogrametría y lleva la eficiencia y la precisión a un nivel desconocido.

Selección del dron adecuado para sus tareas topográficas

Los drones son ahora parte fundamental del kit de herramientas de cualquier topógrafo. Nunca había habido tanta accesibilidad a datos aéreos de alta precisión, ni un mercado tan rebosante de ofertas de soluciones topográficas.

En último término, el dron que más se adecue a sus requisitos estará en función del presupuesto que maneje, la escala de la tarea en cuestión y el grado de detalles que desee capturar.

Las opciones multirrotor son equilibradas porque ofrecen portabilidad, sencillez de uso y rango de funcionamiento y son ideales para la mayoría de las aplicaciones de cartografía y modelado.

Además, ofrecen capacidades en creciente expansión (autonomía de vuelo e integración de instrumentos), como demuestra la DJI Matrice 300 RTK.

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Tags: Construcción y Topografía

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Malek Murison
Sobre el autor Malek Murison

Malek Murison is a technology writer based in England. He’s covered the world of drones since 2016 and produced articles, copy, and case studies for a number of publications and companies in the industry.

He’s especially interested in projects that use drones to tackle public safety, humanitarian, and conservation challenges. His work for DJI Enterprise spans blogs, guidebooks, and deep dives into how the latest in drone technology is changing lives and helping people work smarter.

Learn more at his website www.malekmurisonmedia.com

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