En lo que respecta a la topografía con drones, la colocación eficaz de puntos de control terrestre lo es todo. Los puntos de control terrestre o del suelo (Ground Control Points - GCP, por sus siglas en inglés) ayudan a definir los límites de la zona y modifican la escala de manera adecuada de todo lo que hay en medio. Son un auténtico componente esencial de cualquier trabajo de topografía y mejoran la precisión del mapa.
Sin embargo, para obtener resultados óptimos a partir de tus puntos de control, debes asegurarte de que estén colocados correctamente. Con muy pocos puntos totales, se corre el riesgo de que las mediciones sean imprecisas. No obstante, si demasiados puntos de control terrestre están cerca unos de otros, se podría dañar la imagen general. A continuación, se muestra cómo encontrar el equilibrio adecuado y sacar el máximo partido de este método topográfico de eficacia probada.
¿Qué son los puntos de control terrestre?
Los GCP son puntos de ajuste sobre la superficie que tienen una localización geográfica conocida, o coordenadas que ya se han definido, normalmente mediante un modelo geoidal y coordenadas GPS. Al tener coordenadas conocidas seleccionadas y marcadas antes de recopilar cualquier dato, los topógrafos pueden aumentar la precisión y disponer de un marco de referencia para todo el proyecto.
Materiales del punto de control terrestre
Un punto de control debe cumplir con dos criterios para resultar útil en topografía aérea. Cada punto debe hacerse con colores de alto contraste que haga que destaquen sobre el terreno circundante; si son muy similares, será difícil encontrar los GCP en las fotografías. Además, los puntos deben tener un centro claramente definido que se alinee con la coordenada establecida. Esto se puede hacer con dos líneas perpendiculares.
Los topógrafos normalmente utilizarán una pintura en aerosol o almohadillas especiales con colores brillantes, de forma similar a un "tablero de ajedrez" con cuatro cuadrados. Aunque la pintura en aerosol puede ser la opción más cómoda y económica, también puede acarrear problemas de precisión. Como sabes, la diferencia de unos pocos centímetros puede tener un impacto enorme en un trabajo de topografía. Una línea de pintura en aerosol con una superficie mayor podría significar un alcance de varios centímetros en la "diana" de tu marca. Aunque la discrepancia es relativamente pequeña, hacer este tipo de conjeturas para cada uno de los puntos podría ser desastroso. Si no tienes almohadillas disponibles, es mejor marcar los GCP con una forma de "L", en lugar de la tradicional "X", con la esquina indicando una coordenada exacta.
Los GCP frente a los puntos de amarre manuales
En particular, los GCP son diferentes de los puntos de amarre manuales, otra colocación que utilizan los topógrafos en la vida real. Un punto de amarre manual es un elemento que se puede ver en varias fotografías aéreas. Los topógrafos identifican estos puntos en el software de cartografía como el de DJI Terra, que se puede utilizar para unir las imágenes y crear un mapa fotogramétrico completo. Aunque los puntos de control terrestre y los puntos de amarre manuales son esenciales en la topografía, solo los GCP coinciden con los puntos de coordenadas reales.
¿Cómo mejoran los puntos de control terrestre la cartografía con drones?
Tanto si necesitas un mapa de fotogrametría o LiDAR, los puntos de control terrestre ayudan a conseguir un mapa aéreo lo más preciso posible. Estos puntos son importantes para los topógrafos porque se fijan con una precisión absoluta. Esto quiere decir que un punto se correlaciona con un valor real, como una coordenada GPS. En cambio, la precisión relativa describe otros puntos que se pueden encontrar al modificar la escala de un mapa con respecto a estas coordenadas absolutas. Es decir, al tener diferentes ubicaciones geográficas conocidas ya establecidas en el mundo real, es más fácil establecer la distancia entre los puntos y la escala general del mapa.
Por supuesto, los puntos de control del suelo son solo una pieza del rompecabezas. Por ejemplo, la distancia de muestreo del suelo (GSD) es un cálculo que se utiliza para explicar cómo se traduce en un mapa la escala del mundo real establecida por los GCP. La GSD describe la distancia entre el punto central de dos píxeles consecutivos en una imagen digital. Sin una GSD precisa, para los topógrafos es imposible convertir todos los datos que recopilaron en los mapas utilizables. Al igual que para los puntos de control, el cálculo de una GSD con una diferencia de tan solo unos centímetros puede tener repercusiones de amplio alcance en todo el proyecto.
Cómo colocar los puntos de control terrestre
El simple hecho de utilizar algunos puntos de control terrestre en toda la zona no es suficiente para garantizar unas mediciones precisas. Los GCP deben esparcirse lo más uniformemente posible, sin dejar de mostrar los límites y el alcance topográfico. Aunque su apariencia depende de las características específicas de la zona, se deben seguir algunas pautas:
Número de puntos
La cantidad de puntos necesarios para crear un mapa de drones preciso varía según el tamaño de la zona y de la variedad del terreno. Los expertos suelen recomendar el uso de al menos cinco GCP, pero a veces se utilizan hasta 20. Sin embargo, es importante tener en cuenta que más puntos no implican necesariamente una mejor lectura. En una prueba realizada con el DJI Phantom 4 Pro, el Departamento de Transporte de Nevada descubrió que los GCP adicionales ofrecían rendimientos decrecientes después de aproximadamente 10 puntos.
Al seleccionar los puntos de control, intenta centrarte en establecer una colocación uniforme. Aunque puede parecer intuitivo agrupar varios GCP alrededor de la zona más importante del trabajo topográfico, hacerlo en realidad puede reducir la precisión. Si hay demasiados puntos cerca unos de otros mientras que el resto de la zona tiene una cobertura limitada, será complicado calibrar el mapa y comprender cómo encaja el grupo de coordenadas en la imagen general. En el peor de los casos, es posible que debas volar de nuevo sobre toda la zona.
Distancia
Además de colocar los GCP a distancias relativamente similares, es importante pensar en la distancia total de esos intervalos. Si los puntos están demasiado separados entre sí, será complicado para el software de modelado interporlar más puntos de datos entre ellos. Los GCP deben estar, como máximo, a unos 400 metros (unos 1312 pies) de distancia entre sí, aunque suele ser preferible que estén más cerca. Por último, aunque quieras evitar la sobresaturación de los GCP mencionados anteriormente, el hecho de esparcir los puntos demasiado lejos provocará lagunas en la cobertura y también distorsionará el modelo.
Distribución
Es importante utilizar los puntos de control para definir los límites de la zona. En circunstancias ideales, podrías colocar un GCP en cada una de las esquinas y otro en el centro de la zona. Aunque las zonas rara vez son tan simples, sigue siendo una buena forma de pensar en la cobertura.
Por último, resulta fundamental capturar el alcance topográfico completo en la zona. Al menos, coloca un punto en las elevaciones más altas y más bajas en las que sea factible hacerlo. Dicho esto, es importante no caer en la trampa de confiar demasiado en los puntos "naturales" que pueden parecer un buen lugar para colocar un GCP, pero que no complementan la distribución uniforme de los puntos en general.
El dron y los instrumentos adecuados para topografiar con precisión
Unos puntos de control terrestre colocados con astucia solo serán de ayuda hasta cierto punto: seguirás necesitando los drones y los instrumentos de la cámara adecuados para completar el trabajo. Las altas velocidades y las baterías de larga duración del Matrice 300 RTK permiten realizar un trabajo rápido en zonas de mayor tamaño. La capacidad de montar tres instrumentos a la vez también facilita la recopilación de datos con el menor número de vuelos posible.
Tanto si realizas fotogrametría como cartografía LiDAR, DJI también cuenta con los instrumentos que buscas. La Zenmuse P1, nuestro instrumento de fotogrametría por excelencia, viene equipada con un sensor de alta sensibilidad y bajo ruido de fotograma completo de 45 megapíxeles con objetivos de enfoque fijo intercambiables de 24/35/50 mm.
Por otro lado, para los trabajos de topografía que requieren LiDAR, recomendamos la Zenmuse L1. Con una IMU de alta precisión y penetración en vegetación densa a un precio razonable, este instrumento es perfecto para topografiar cualquier terreno, incluso los más complejos. Ambas cámaras se integran fácilmente en nuestro principal software de cartografía DJI Terra.
Fuentes:
https://www.propelleraero.com/blog/how-to-optimize-your-ground-control-point-placement/
https://propelleraero.typeform.com/to/QacVNx
https://www.pix4d.com/blog/why-ground-control-points-important
