¿Puede la fotogrametría con drones sustituir a la topografía terrestre clásica?

Las investigaciones han demostrado que los drones pueden competir de forma precisa, fiable y económica con los métodos tradicionales de cartografía terrestre.

By Ishveena Singh Ishveena Singh
marzo 15, 2021

La topografía terrestre es a la vez compleja y un desafío.  Tradicionalmente, los topógrafos confiaban en herramientas como las estaciones totales, los receptores GPS y los escáneres láser terrestres para adquirir datos espaciales de alta resolución para la topografía del terreno. Pero con los continuos avances de las tecnologías aéreas no tripuladas en los últimos años, los drones se han convertido en una destacada herramienta de topografía y cartografía.

La cartografía con drones utiliza una técnica denominada fotogrametría para generar modelos 3D precisos y reales a partir de imágenes 2D. Mediante la combinación y el procesamiento de múltiples imágenes aéreas georreferenciadas, las técnicas fotogramétricas logran generar resultados como nubes de puntos 3D, modelos digitales de elevación y ortomosaicos.

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Una de las mayores ventajas de la cartografía fotogramétrica con drones es que permite a los topógrafos lograr más en menos tiempo. Los trabajos de topografía que normalmente tardarían semanas en completarse pueden terminarse en cuestión de días con los drones.  Como tal, el uso de drones puede resultar significativamente más barato para muchos proyectos.

Además, como los drones pueden desplegarse rápidamente y casi en cualquier lugar, su uso elimina la necesidad de enviar trabajadores a zonas peligrosas, como tejados, cornisas, carreteras, suelo inestable y terraplenes empinados.  Incluso lugares inaccesibles, como torres de telefonía móvil y las copas de los árboles, se pueden cartografiar fácilmente mediante el uso de los drones.

Pero dejando de lado las muchas ventajas de la fotogrametría con drones, la topografía es un trabajo que exige un alto grado de precisión. Y, por ahora, la precisión proporcionada por los drones no ha alcanzado su potencial teórico.

Entonces, ¿pueden considerarse los drones herramientas efectivas para la topografía terrestre?

Sí, y así lo indica el informe publicado en diciembre de 2019 en el Journal of Unmanned Vehicle Systems. Los investigadores sostienen que con un hardware no tripulado de vanguardia y un concienzudo procesamiento de los datos, la cartografía con drones es lo suficientemente precisa como para complementar o reemplazar los métodos de topografía terrestre para muchas aplicaciones.

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Para apoyar su hipótesis, los investigadores triangularon siete veces el sitio de una iglesia de 4 acres con un dron DJI Inspire 2 equipado con un sistema GNSS PPK de alta precisión y una cámara Zenmuse X4S. El sitio contenía tanto superficies lisas, que los datos de los drones modelan bien (aparcamientos, campos y tejados); como características que no se modelan bien con fotogrametría aérea (como paredes, cables aéreos y suelo cubierto por vegetación). Los investigadores utilizaron datos de pares de imágenes estereoscópicas para rellenar los rasgos perdidos o distorsionados.

Y aunque el sistema de posicionamiento de alto nivel del dron significaba que la precisión dependía poco de los puntos de control terrestres (GCP), el equipo se apoyó en 23 puntos de control bien distribuidos para calcular la transformación por redundancia y lograr suficientes datos para obtener estadísticas significativas.

La recopilación de datos aéreos se completó en medio día de trabajo de campo, y el trabajo de procesamiento, en otro día y medio. Mientras tanto, la topografía convencional y el procesamiento de datos tardó tres días en completarse.


Con solo una raíz de la desviación cuadrática media (RDCM) de 2 cm, la cartografía con drones resultó ser consistente y suficientemente precisa como para usarse en muchas aplicaciones típicas de la topografía terrestre. Los investigadores también observaron que la precisión mejoró al volar el dron a una altitud menor (aunque con retornos decrecientes). Si éste hubiera sido un proyecto típico de topografía terrestre, el uso de los drones habría supuesto un ahorro de tiempo del 33 % y un ahorro de costes del 58 %.

Asimismo, los investigadores estudiaron la viabilidad económica de la cartografía con drones realizando un estudio de los tejados para la instalación de un panel solar. El equipo recogió datos aéreos en los tejados de tres supermercados, entre 3 y 7 acres, en un solo día. Sin enviar a ningún trabajador al tejado, todos los elementos fueron extraídos en estéreo, incluidas las líneas de gas, los respiraderos del tejado, las unidades de HVAC, las claraboyas y los paneles eléctricos. Mientras que la topografía terrestre convencional habría llevado 12 días desde el inicio del proyecto hasta la entrega final, el proyecto total solo llevó 7 días, logrando un 41 % de ahorro de costes y un 58 % de ahorro de tiempo.

En otro ejemplo, el equipo reunió datos aéreos para un estudio topográfico-planimétrico completo de un campo de golf de 260 acres en un día. Si se hubieran utilizado los métodos clásicos, tres equipos de campo habrían tardado 30 días en recopilar estos datos, lo que habría supuesto un importante tiempo de inactividad del campo. Algunas zonas de gran vegetación del campo requirieron un levantamiento topográfico convencional, pero el dron pudo cartografiar muchas ubicaciones semiocultas mediante la compilación estereoscópica con un modelo estereoscópico adecuado. Efectivamente, todo el sitio fue cartografiado en 15 días con un ahorro de costes del 75 % y un ahorro de tiempo del 50 %.

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Si quieres consultar el informe completo con la metodología detallada de las pruebas y los resultados de la precisión, accede gratuitamente aquí.


En resumen, los drones se han convertido hoy en día en una adición extremadamente valiosa al conjunto de herramientas de los topógrafos y están complementando o sustituyendo cada vez más los métodos de topografía terrestre para muchas aplicaciones.  Un dron de cartografía de última generación, como el DJI Phantom 4 RTK, ya permite que los topógrafos logren datos con precisión centimétrica con menos puntos de control. Y con un potente software de cartografía como DJI Terra, que permite realizar ortomosaicos en 2D y modelos en 3D con una precisión absoluta mejorada, los profesionales de la topografía son capaces de obtener resultados con la calidad deseada para proyectos críticos.

 

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Tags: Construcción y Topografía

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