• Author / Uploaded
• Vanessa Violetta

Citation preview

Docente: Arbe Duffy, Julio Alfredo Alumnos: Kinca Velásquez, Vanessa

Contenido 1. INTRODUCCIÓN.......................................................................................................2 2. ANTECEDENTES......................................................................................................2 3. CONCEPTOS GENERALES.......................................................................................5 3.1 ¿QUÉ ES UN DRON?..............................................................................................6 3.2 FUNCIONES:..........................................................................................................6 3.3 OTRAS APLICACIONES:..........................................................................................6 3.4CLASIFICACIÓN DE DRONES O RPAS......................................................................8 4. ¿CÓMO FUNCIONA UN DRONE?...............................................................................8 6. DESVENTAJAS.......................................................................................................11 7. PROCESO FOTOGRAMÉTRICO..............................................................................13 8. SOFTWARE USADOS PARA EL PROCESO FOTOGRAMÉTRICO CON DRONES........13 

PIX4D:.............................................................................................................13



AGISOFT PHOTOSCAN :..................................................................................14



CORRELADOR 3D............................................................................................15



CLOUDCOMPARE:...........................................................................................16

9. LA FOTOGRAMETRÍA CON DRONES.......................................................................17 10. USO DE DRONES PARA LA ACTUALIZACIÓN CARTOGRÁFICA..............................19 10.1EJEMPLO DETRABAJO FOTOGRAMÉTRICO CON UAVs........................................21 

PROCEDIMIENTO............................................................................................21



GENERACIÓN DE PRODUCTOS.......................................................................25



ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS......................................................................27



CONCLUSIONES..............................................................................................28



PERSPECTIVAS NUNCA VISTAS......................................................................31

11. RECOMENDACIONES...........................................................................................32 12. CONCLUSIONES..................................................................................................33 BIBLIOGRAFÍA...........................................................................................................34

1. INTRODUCCIÓN

El siguiente trabajo a exponer muestra la investigación a lo que sería el trabajo y proceso fotogramétrico con la utilización de Drones, describiendo en sí los conceptos y teorías para tener como base a la aplicación práctica de este procedimiento. Hablando concretamente de los drones, tema que nos concierne; portan cámaras fotográficas y de vídeo que viene bien desde luego para capturar imágenes aéreas pero también para que estas imágenes, es decir fotografías, sirvan para obtener modelos que den una serie de datos muy útiles en muchos campos. Si bien es cierto, actualmente la mayoría de personas asocian el uso de drones al sector audiovisual, por otra parte más se empieza a conocer sus otros muchos usos. Uno de los más relevantes es el uso en la fotogrametría, mostrando su eficacia en la topografía y cartografía. Realizando esta técnica con drones podremos llegar a la realización de levantamientos 3D, cálculos de volúmenes etc. Con los drones y marcando previamente una serie de puntos de control, se pueden obtener cálculos increíblemente precisos del volumen exacto. Viéndose también el tipo de aplicaciones computarizadas a usar, así como las ventajas y desventajas de este procedimiento. Entrando ya a esta era de los drones de uso comercial y personal son ya miles los usuarios alrededor del mundo que poseen un drone equipado con una cámara con la que poder capturar fotografía o vídeos. Cada vez son más y más las aplicaciones que van saliendo a estos aparatos radio-controlados; filmación aérea, ortofoto, vigilancia de incendios, seguridad, agricultura e incluso se está planteando ya el reparto a domicilio de productos con esta tecnología. Sin más decir, veremos a continuación la explicación detallada del trabajo a mostrar.  2. ANTECEDENTES Tomando en cuenta que la fotogrametría con drones ha llegado al igual que la aparición del Google Earth, se ha tenido presente los siguientes puntos cronológicos.  La fotografía aérea ha estado presente desde mediados del siglo XIX, con la aparición de un francés llamado Nadar (Gaspard Félix Tournachon), quien tomó la primera fotografía aérea. 

 En 1855, Nadar patentó la idea de utilizar las fotografías aéreas en la cartografía y la topografía. Sin embargo, hasta 1858 no consiguió tomar la primera fotografía aérea desde un globo con éxito. La fotografía más antigua tomada por Nadar es del Arco de Triunfo en 1868. Arco de Triunfo de París, Francia visto desde la Avenida de los Campos Elíseos.

 El 13 de octubre de 1860, James Wallace Black, acompañado por el profesor Sam King, subió a una altitud de 1.200 pies en el globo del Rey y fotografió partes de la ciudad de Boston.  Un cable mantuvo el globo en su lugar. Black, el fotógrafo, hizo ocho exposiciones de los cuales sólo una resultó en una imagen razonable. Esta es la fotografía aérea más antigua y mejor conservada.  En abril de 1861, el profesor Thaddeus Lowe subió en un globo cerca de Cincinnati, Ohio, para hacer una observación del tiempo. En Gran Bretaña en 1862 La Real Sociedad comenzó a hacer lo mismo.   En 1903, viendo el peligro que implicaba el uso de globos aerostáticos, surgieron cámaras muy ligeras para usarlas con palomas mensajeras. Estas cámaras tomaban una foto cada 30 segundos mientras la paloma volaba a lo largo de su camino, en línea recta, hasta su casa. Las palomas eran ciertamente más rápidas que los globos, pero sus trayectorias de vuelo eran impredecibles.

 Las cometas fueron también un método popular para la toma de fotografías aéreas en esta época. En 1906 George R Lawrence utilizó una cometa para tomar una vista panorámica de las ruinas de San Francisco después del terremoto.   Los militares también se apresuraron a darse cuenta de las ventajas de utilizar las cámaras en los globos para espiar lo que sucedía en los valles adyacentes y movimientos de las tropas enemigas. A su misma vez quedó claro que el avión era la mejor plataforma para tomar fotografías aéreas. Wilbur Wright fue el primer piloto en la historia que tomó fotografías desde un avión. Fotografía del primer vuelo con motor de la historia. Al mando de Wilbur Wright y su hermano Orville. Diciembre de 1903.

 Durante la Primera Guerra Mundial se produjo la introducción de la película de rodillo para reemplazar las placas de vidrio, produciéndose una mayor innovación tecnológica. Las aeronaves también fueron adaptadas y diseñadas para maximizar la cobertura y optimizar la calidad, por ser rápidas y estables.

 En 1934 la Sociedad Americana de Fotogrametría fue fundada para avanzar en el campo de la fotografía aérea.  En los años 40 y 50 se llevaron a cabo grandes sondeos por los EE.UU., Reino Unido y los militares rusos, incluyendo grandes áreas de la Europa continental.  Durante los años 80 se pasó de película en blanco y negro a la película a color.  A mediados y finales de los 90 la fotografía aérea fue realmente reconocida pues la fotografía aérea había entrado en la era digital. Siendo fácil de escanear y de reproducir, aumentando también aplicaciones de la fotografía, Modelos Digitales de Elevación, ortofoto y modelado de edificios en 3D.  En 2004 se comercializaron las primeras grandes cámaras digitales de formato de reconocimiento aéreo.  Para el año 2007 la mayoría de la fotografía aérea en el Reino Unido fue tomada digital. Estas cámaras estaban equipadas con GPS y unidades inerciales, que mejoran la precisión y el tiempo para crear las ortofotos.  Y los Portales web como Google Earth que están haciendo la fotografía a disposición de nivel mundial.

 Y como último punto a favor la fotogrametría con drones que son capaces de capturar profesionales fotografías con datos de control precisos obteniendo resultados de calidad.

 3. CONCEPTOS GENERALES

Una de las tecnologías que más destacan y llaman la atención de todos en estos últimos años son los llamados drones, pequeños aparatos voladores no tripulados y que pueden ser controlados en forma remota.

3.1 ¿QUÉ ES UN DRON? Un UAV que se define con sus siglas en inglés como: Unmanned Aereal Vehicle. Se trata de un vehículo volador no tripulado (VANT), en español; el cual es también llamado “Dron”. Los DRONES o UAVS, son pilotados automáticamente, pero en la práctica, se comportan en forma dual, es decir, que pueden ser manipulados y controlados por un operador desde tierra. 3.2 FUNCIONES: Por otro lado los drones tienen diversas funciones clasificadas como:     

Publicidad, Cine Documental, Eventos. Seguridad, Vigilancia de Fronteras, Monitoreo. Mantenimiento de Redes Eléctricas, Refinerías. Usos Militares, Cartografía, Topografía y Geodesia. Agronomía, Minería, Catastros, Control de Obras, GIS.

3.3 OTRAS APLICACIONES:

Se pueden aplicar en ambientes de alta toxicidad química y radiológicos en desastres, en los que sea necesario tomar muestras con alto peligro de vidas humanas y realizar tareas de control de ambiente. Las aeronaves cumplen con las normas regulatorias establecidas en el Tratado de Cielos Abiertos de 1992 que permiten los vuelos de VANT sobre todo el espacio aéreo de sus signatarios. Además, pueden cooperar en misiones de control del narcotráfico y contra el terrorismo. Algunos drones como el RQ 11 Raven, son utilizados en el servicio militar.

Cuando fue desarrollado, el drone tenía como tareas específicas operaciones de inteligencia y vigilancia. Desde que esta labor fue conocida, se ha ido expandiendo a otros campos como el que involucra actividades arriesgadas como rescates, localizar defectos en una estructura o localizar bombas. Hoy en día, la armada cuenta con una flota de drones no tripulados que es considerada como un seguro para la población. Teniendo en cuenta esto, los usos principales de los drones pueden ser los siguientes:   

Proporcionar soporte inteligente y táctico. Comprobar las bombas o dispositivos peligrosos en carreteras y áreas de tierra. Hackear líneas telefónicas u ordenadores que almacenan información.

  

Observar el tráfico y el comportamiento público. Proporcionar soporte aéreo. Seguir o atacar objetivos sospechosos.

3.4CLASIFICACIÓN DE DRONES O RPAS Los Drones, dependiendo su misión principal, suelen ser clasificados en seis tipos: • Blanco: sirven para simular aviones o ataques enemigos en los sistemas de defensa de tierra o aire •Reconocimiento: enviando información militar. Entre estos destacan los MUAV (Micro Unmanned Aerial Vehicle) tipo avión o helicóptero. •Combate (UCAV): para combatir y llevar a cabo misiones que suelen ser muy peligrosas. •Logística: diseñados para llevar carga. • Investigación y desarrollo: en ellos se prueban e investigan los sistemas en desarrollo. •Comerciales y civiles: son diseñados para propósitos civiles, filmar, entretenimiento y algunas aplicaciones cotidianas.

4. ¿CÓMO FUNCIONA UN DRONE? Los drones pueden volar a alturas extremadamente altas para evitar ser detectados. No obstante, este tipo de aparatos y de minuciosidad es bastante caro. Un drone militar con un buen sistema de control suele costar aproximadamente 50 millones de dólares americanos. En el morro del drone es donde se encuentran situados los sistemas sensoriales y navegatorios. El resto del cuerpo una innovación completa, al no necesitar que humanos sean acomodados en su interior, ni requerir el soporte de su peso. Los materiales utilizados para la construcción del drone son compuestos altamente

complejos, que absorben la vibración a medida que disminuye el sonido producido. Pueden estar equipados con misiles para exterminar objetivos o proporcionar soporte a las fuerzas terrestres. Los drones más populares en las Fuerzas Armadas Americanas son el MQ-9 Reaper y el MQ-1B Predator. Los cuales desempeñaron un papel principal en la recopilación de inteligencia para encontrar al famoso Osama Bin Laden. El MQ-1B Predator es más que un drone de inteligencia y vigilancia; no fue hecho para cazar a diferencia de su camarada, el MQ-9 Reaper que puede llevar cuatro misiles Hellfire (misiles de ataque estándar) o misiles láser guiados. El Reaper también es menos vulnerable a los ataques terrestres cuando vuela a bajas alturas; esto es debido a que es más veloz que el Predator.

5. VENTAJAS Las diversas VENTAJAS son notables. Entre ellas podemos encontrar las siguientes:  La seguridad del topógrafo, la ventaja más destacable. Antes, el topógrafo necesitaba poder tomar puntos de acopios de material, por lo que debía ascender hasta la cota más alta de este, recorrer un talud con gran pendiente para poder representarlo, etc. con la posibilidad de resbalar o con el desafortunado resultado de hundirse en el acopio. Uso en áreas de alto riesgo o de difícil acceso.

 La eficiencia. Mediante el vuelo del drone se pueden conseguir millones de puntos con color; mientras que antes el topógrafo debía ir observando punto por punto, obteniendo solamente unas coordenadas en las que difícilmente podría conseguir 500 puntos por jornada. Con el uso del dron, la superficie queda mejor representada y es posible obtener un MDE (Modelo Digital de Elevaciones) que se ajuste más a la realidad.  El valor visual. Nace la posibilidad de disponer de un documento gráfico con un histórico en el que se puede apreciar el avance como posible aval a futuras reclamaciones o simplemente para un análisis visual. De esta forma, es posible comparar visualmente la cantidad de material que ha variado en un almacén. Además de mencionar la alta calidad de resolución que posee el trabajo con drones.

 Los plazos de entrega. Se consigue reducir el tiempo de procesado y, por lo tanto, los costos de trabajo disminuyen. Hace algunos años, los vuelos fotogramétricos mediante aviones específicamente acomodados a este trabajo daban plazos de entrega de aproximadamente 1 mes. Mientras que un vuelo de un drone y la toma de puntos de apoyo, este tiempo se reduce a solo días.

 Fotografía, y

Video

Publicidad: En el mercado tecnológico actual se puede observar la comercialización de drones diseñados y preparados para experiencias de recreación al aire libre como la fotografía y el video. Con la Filmación en vuelo se podría mostrar campos, hoteles, ciudades desde otras perspectivas no tan comunes y captar más la atención de los interesados. 

Actividades Deportivas: En el Mundial de fútbol Brasil 2014 se pudo observar como drones sobrevolaban el campo de juego en acto inaugural y en algunos partidos donde fueron usados para la televisación aportando una vista diferente a lo usado tradicionalmente.



Control Aéreo: Controlar el estado del campo, ya sea cultivos o ganado, incendios u otras catástrofes, embotellamientos de tráfico, vigilancia policial en actos multitudinarios, no cabe duda que los drones serían ideal para mostrar imágenes con la idea de prevenir infortunios.



Fines de exploración y preventivos: Después de lo ocurrido en las centrales nucleares de Japón, se utilizaron drones para tomar fotografías del estado en que se encontraban los reactores sin necesidad de exponer o comprometer la salud de personas.

6. DESVENTAJAS Algunos ejemplos son: 

La distancia de vuelo. Está limitada por la ley vigente en España. Actualmente esta distancia viene marcada en 500m de distancia respecto al punto de despegue para un vuelo BVLOS para un drone que se encuentre entre 2 y 25kg. Para el caso de un drone que su peso al despegue sea menor de 2kg esta distancia vendría dada por el radio de alcance de la emisión de radio de la estación de control.



La altura máxima. Al igual que en el punto anterior, la altura máxima está limitada en el ámbito español a 120 metros.



La batería, la desventaja más importante. Las baterías suelen dar un tiempo de vuelo limitado. Bien es cierto que es el componente que más se está investigando en la actualidad para poder dotar de más tiempo de vuelo al drone.

Aunque lo anterior dificulta la forma más eficiente de trabajo, se soluciona de manera sencilla con la inclusión de un par de baterías de repuesto con las que poder realizar varios vuelos, ya que aun teniendo una larga duración de batería seguiríamos teniendo la dificultad de la restricciones de distancia y altura. Pese a todo, lo que parece una desventaja a día de hoy suele ser lo más sencillo de realizar, dado que la mayoría de localizaciones que requieren este tipo de trabajos se encuentran alejados de núcleos urbanos y en medio de la “nada”. Las áreas de estudio son inmensas, desde canteras, minas, vertederos, seguimiento de obras, arqueología, cartografía, restitución fotogramétrica.



Entrega de mercadería:

Recientemente Amazon, líder mundial en comercio electrónico, hizo referencia que están incursionando, en una posible entrega de mercadería haciendo usos de los drones, hasta aquí todo muy lindo pero lamentablemente, también se pueden entregar mercaderías de “otro tipo” permitiendo de esta manera actividades ilegales.



Fines Bélicos: Los drones armados tienen una capacidad sin precedentes para rastrear y asesinar personas con gran precisión y sin riesgo alguno para los soldados que los manejan, además de un costo reducido respecto a las tradicionales aeronaves tripuladas. Recientemente se pudo ver en el estreno de la película Rápido y Furioso 7, como un dron era capaz de identificar un objetivo, perseguirlo e intentar eliminarlo.



Comercialización no controlada: Como comente anteriormente un dron puede ser adquirido por cualquier persona, esto incluye a los de ética dudosa.

7. PROCESO FOTOGRAMÉTRICO El proceso consiste en el vuelo y captación de fotografías en primer lugar. Luego dichas imágenes son procesadas mediante programas específicos para la obtención de los modelos 3D y Ortomosaicos, como Pix4D o Agisoft PhotoScan. Con este tipo de programas es posible obtener una precisión de hasta 1 centímetro en planimetría gracias a la inclusión, como hemos comentado en el ejemplo, de puntos de apoyo tomados por GNSS topográfico. Los ortomosaicos obtenidos pueden alcanzar hasta 1 centímetro de GSD (Ground Sample Distance), es decir, un píxel de la imagen generada representa un cuadrado de 1 centímetro de lado en la realidad. Precisiones idóneas. Por otro lado, mediante programas SIG (Sistemas de Información Geográfica) es posible tratar los resultados para poder medir coordenadas, distancias, áreas, e incluso volúmenes. Además, es posible generar curvas de nivel, realizar perfiles, y elaborar MDE (Modelo Digital de Elevaciones).

8. SOFTWARE USADOS PARA EL PROCESO FOTOGRAMÉTRICO CON DRONES

 PIX4D: Este completo software de escritorio genera a partir de imágenes, obtenidas desde el aire o tierra, ortomosaicos de alta gama con calidad métrica, DSM (modelo digital de superficie) y nubes de puntos en sólo un par de clicks, con un flujo de trabajo completamente automático. Evalúe, modifique, interprete y mejore sus resultados directamente en el software utilizando el módulo rayCloud para generar anotaciones sobre los objetos relevados y mejorar las precisiónes del proyecto, y el módulo Mosaic Editor para la edición de las líneas de unión del ortomosaico y mejorar la estética del producto final. Genere ortomosaicos, DSM y nubes de puntos a partir de imágenes aéreas y oblicuas utilizando cualquier cámara y objetivo, incluyendo imágenes multibanda. Mantenga el control total sobre sus proyectos en todo momento mediante la evaluación y edición de todos los puntos de enlace (PAF, puntos de control y puntos característicos). El flujo de trabajo completamente automático permite que el programa se encargue de la calibración y el procesamiento para lograr un resultado preciso de calidad centimétrica, semejante a las precisiones LiDAR 3D.  Ahorre en viajes innecesarios al campo y evalúe la calidad de los datos adquiridos mientras que todavía esté en el lugar de vuelo utilizando el modo de comprobación rápida de Pix4D.

 AGISOFT PHOTOSCAN : Agisoft PhotoScan (comúnmente conocido como PhotoScan) es una herramienta profesional para una tubería de fotogrametría. Es un producto de software autónomo que realiza el procesamiento fotogramétrico de imágenes digitales y genera datos espaciales 3D para ser utilizado en aplicaciones SIG, documentación de patrimonio cultural y producción de efectos visuales, así como para mediciones indirectas de objetos de diversas escalas. Agisoft PhotoScan es un kit fotogramétrico que permite la fotografía (tanto métrica como no métrica, aérea y de calibrado utilizando un modelo de cámara física; georeferenciado utilizando puntos de control del terreno o ubicaciones de cámaras; bloque ajustado mediante triangulación aérea incluyendo el uso de puntos de empate; Empleados para crear productos TIN / DEM de las áreas de superposición usando algoritmos de autocorrelación; Ortorectificada utilizando un TIN y las orientaciones exteriores calculadas; y utilizado para realizar mediciones de área y volumen. Agisoft PhotoScan es capaz de procesar hasta decenas de miles de fotos produciendo resultados de productos caracterizados por un alto grado de precisión tanto en las dimensiones horizontal como vertical. Principales características:  Calibración automática de la cámara  Búsqueda automática de puntos de unión  Triangulación aérea y ajuste de bloques  Generación y exportación de modelos 3D en formato TIN

 CORRELADOR 3D El software Correlator3D ™ de SimActive es una solución patentada de fotogrametría de extremo a extremo para la generación de datos geoespaciales de alta calidad a partir de imágenes satelitales y aéreas, incluidos los UAV. Correlator3D ™ realiza la triangulación aérea (AT) y produce modelos de superficies digitales densas (DSM), modelos digitales de terreno (DTM), nubes de puntos, ortomosaicos y características 3D vectorizadas. Impulsado por la tecnología GPU y las CPUs de varios núcleos, Correlator3D ™ garantiza una potencia de procesamiento incomparable para soportar la producción rápida de grandes conjuntos de datos. Summit Evolution ™ puede leer archivos .gcp de marca SimActive y agregar las medidas de punto de control y los valores exteriores al proyecto actual. También agregará nombres de imagen si no están presentes en el proyecto actual.



CLOUDCOMPARE: CloudCompare es un software de procesamiento de nubes en puntos 3D (como los obtenidos con un escáner láser). También puede manejar mallas triangulares e imágenes calibradas. Originalmente creado durante una colaboración entre Telecom ParisTech y la división de I + D de EDF, el proyecto CloudCompare comenzó en 2003 con el PhD de Daniel Girardeau-Montaut sobre la detección de cambios en datos geométricos en 3D. En ese momento, su objetivo principal era detectar rápidamente los cambios en nubes de puntos de alta densidad 3D adquiridas con escáneres láser en instalaciones industriales (como centrales eléctricas) o en obras de construcción. Posteriormente evolucionó hacia un software de procesamiento de datos 3D más general y avanzado. Ahora es un proyecto independiente de código abierto y un software libre. CloudCompare proporciona un conjunto de herramientas básicas para editar y renderizar manualmente nubes de puntos 3D y mallas triangulares. También ofrece varios algoritmos avanzados de procesamiento, entre los cuales los métodos para realizar: 

Proyecciones (basadas en ejes, cilindros o un desenrollamiento de cono)

    

Registro (ICP) Cálculo de distancia (nube-nube o malla de nube más cercana distancia del vecino) Cálculo estadístico (prueba espacial Chi-cuadrado) Segmentación (etiquetado de componentes conectados, base de propagación frontal) Estimación de características geométricas (densidad, curvatura, rugosidad, orientación del plano geológico)

CloudCompare puede manejar campos escalares ilimitados por nube de puntos en los que se pueden aplicar varios algoritmos dedicados (suavizado, evaluación de gradientes, estadísticas, etc.). Un sistema de representación dinámica de color ayuda al usuario a visualizar campos escalares por punto de una manera eficiente. Por lo tanto, CloudCompare también se puede utilizar para visualizar datos N-D.

9. LA

FOTOGRAMETRÍA CON DRONES Los drones portan cámaras fotográficas y de vídeo. Esto viene bien desde luego para capturar imágenes aéreas pero también para que estas imágenes, concretamente fotografías, sirvan para obtener modelos que den una serie de datos muy útiles en muchos campos. Veamos un ejemplo práctico: Imaginemos una mina de carbón, en la cual se apilan una serie de montones al ser extraído el material. Actualmente un equipo de topógrafos andando y de forma manual, realizan una serie de cálculos matemáticos para estimar el volumen que tiene cada montón. La precisión de estos cálculos tiene errores importantes que en general son asumidos como algo normal. Con los drones y marcando previamente una serie de puntos de control, se pueden obtener cálculos increíblemente precisos del volumen exacto. Además, un drone puede hacer en

una mañana el trabajo que harían varios técnicos durante una semana o más. En algunos casos en el sector minero, además se suma la peligrosidad de algunos trabajos con materiales tóxicos, lo que permite con los drones reducir considerablemente los riesgos laborales. El proceso consiste en el vuelo y captación de fotografías en primer lugar. Luego dichas imágenes son procesadas mediante programas específicos para la obtención de los modelos 3D y Ortomosaicos, como Pix4D o Agisoft PhotoScan. Con este tipo de programas es posible obtener una precisión de hasta 1 centímetro en planimetría gracias a la inclusión, como hemos comentado en el ejemplo, de puntos de apoyo tomados por GNSS topográfico. Los ortomosaicos obtenidos pueden alcanzar hasta 1 centímetro de GSD (Ground Sample Distance), es decir, un píxel de la imagen generada representa un cuadrado de 1 centímetro de lado en la realidad. Precisiones idóneas. Por otro lado, mediante programas SIG (Sistemas de Información Geográfica) es posible tratar los resultados para poder medir coordenadas, distancias, áreas, e incluso volúmenes. Además, es posible generar curvas de nivel, realizar perfiles, y elaborar MDE (Modelo Digital de Elevaciones).

9.1EL FUTURO DE LOS DRONES Se desarrollarán nuevas aplicaciones debido al gran avance y acomodación de los drones a todas las expectativas existentes. Estados Unidos y el Reino Unido son dos de los lugares que cuentan con más dispositivos militares de este tipo.

Algunos profesionales creen que los drones podrán transportar trasplantes en un futuro no muy lejano. No obstante, los medios de comunicación, fotógrafos e incluso niños pequeños están comenzando a disfrutar de la tecnología de los drones. Por supuesto, no son tan caros, ni su diseño está especializado en la vigilancia, en las armas ni en la localización de personas, pero sí permiten al usuario de a pie conocer de primera mano su fácil funcionamiento. 10. USO DE DRONES PARA LA ACTUALIZACIÓN CARTOGRÁFICA Cuando necesitamos actualizar la cartografía a escalas de gran detalle para la planificación urbana o para el seguimiento de obras, siempre podemos contar con vuelos aéreos o imágenes de satélite de alta resolución. Nos surgirá entonces la pregunta de cuál alternativa escoger. En este punto debemos analizar las características que más pueden influir en los costos de adquisición y procesamiento para obtener los productos que necesitamos. Entre estas características tendremos por ejemplo; escala de los productos finales, periodicidad de tomas en casos de seguimiento, dimensiones del área, etc. Una vez definidas estas variables podremos indagar en cuanto a la inversión que se necesitará realizar, evaluando si la relación costo beneficio de los productos esperados sea adecuada a nuestras finanzas. Hasta ahora las alternativas disponibles se centraban en imágenes de satélite de alta resolución y vuelos fotogramétricos. Sin embargo con el desarrollo de tecnologías que mejoraron significativamente las características de navegación de drones, su versatilidad en cuanto a instalar dispositivos de captura de imágenes y su precio relativamente económico, contamos con otra alternativa que nos permite realizar cartografía con unas excelentes prestaciones en cuanto a escala y periodicidad de adquisición y viene a complementar un rango de escalas no habituales para el área de la fotogrametría aunque colindantes ya con las utilizadas en el área de la topografía clásica.

En cuanto a la utilización de los drones, de manera general existen dos alternativas para el uso de dispositivos de captura; en primer lugar drones con cámaras incorporadas y en segundo lugar, aquellos que ofrecen la posibilidad de instalar cámaras de gran formato. En el primer caso las cámaras disponen de una resolución media y un sistema óptico orientado a usos deportivos de focal pequeña como las GoPro y formato pequeño, mientras que en el segundo caso Podemos utilizar cámaras de gran formato de hasta 36 megapíxeles y una óptica profesional de lentes intercambiables que nos permiten la selección de una focal adecuada. En ambos casos tendremos que considerar una calibración rigurosa de la cámara antes de cada vuelo. Al momento de seleccionar altura de vuelo, focal, tamaño de píxel y escala de toma, tenemos que considerar, como se ilustra en los siguientes gráficos, sus relaciones entre ellos para luego poder definir área a cubrir por cada toma, solape, intervalo de toma, rendimientos, etc.

El gráfico y la tabla presentan los datos nominales de algunas cámaras estándar en comparación con una fotogramétrica. Sin embargo, aunque podemos señalar las ventajas que ofrecen los drones para la actualización de cartografía a escalas grandes y con una frecuencia alta de toma, cuando las extensiones de las áreas a cubrir sean grandes los vuelos aéreos convencionales ó imágenes de satélite de alta resolución vuelven a presentarse entre las opciones con grandes ventajas.

10.1EJEMPLO DETRABAJO FOTOGRAMÉTRICO CON UAVs Se expone la realización de trabajos fotogramétricos con una variante a la metodología convencional: captura de fotogramas con un UAV (Unmanned Aerial Vehicle).  PROCEDIMIENTO El flujo de trabajo consistes de 4 puntos básicos para la confección del producto.

1. PLAN DE VUELO Primeramente, en gabinete, se realiza el diseño del vuelo en función de la resolución que se pretenda obtener (o la escala), de la ubicación de la extensión a representar, de la orografía del terreno y de la previsión meteorológica. Se programa un plan de vuelo mediante Waypoints con el software donde programamos una ruta de vuelo que se ejecutará de forma autónoma, donde no sólo podremos programar los desplazamientos juntos con las velocidades de ascenso o desplazamiento, sino que también podremos programar la forma en que realiza el vuelo e, incluso, el punto que debe estar apuntando la cámara en todo momento, o el lugar en que deberá sacar la fotografía, o la inclinación de la cámara en ese punto. 

También conocido en castellano por sus siglas como VANT (Vehículo Aéreo no Tripulado) o Drone, es una aeronave que vuela sin tripulación humana a bordo.

2 .APOYO TOPOGRÁFICO Para la correcta georeferenciación del producto es necesaria la obtención de posiciones precisas de determinados puntos sobre el terreno. Estos puntos servirán para transformar el modelo fotogramétrico en modelo del terreno. Las precisiones de los puntos de apoyo están acorde con la escala del producto (s≤1cm). Además de obtener la posición de los puntos sobre el terreno, estos también deben identificarse claramente en las fotografías, para poder establecer una correcta correlación. Dependiendo de la zona de estudio y de la escala, se reparten estratégicamente unas dianas en la zona de trabajo para que en las fotos aparezcan claramente identificados los puntos de apoyo y de esta manera minimizar errores de apreciación. Esta técnica se ha importado de la fotogrametría aérea convencional. Aunque en proyectos de fotogrametría aérea convencional no es muy utilizada, en los proyectos fotogramétricos con UAVs se adapta perfectamente al flujo de trabajo.

3. FOTOGRÁFICA Simultáneamente a la fase anterior, se realizan las fotos. Según el plan de vuelo planificado por waypoints, se ejecutará la ruta donde se realizará una fotografía en

cada punto programado, podremos visualizar en el PC en tiempo real toda la información de telemetría, estado del aparato y posición del mismo mediante GPS.

Fotografía nº 24 de 45 a 50 metros de altura Tras finalizar el plan de vuelo se realizará la descarga de datos de telemetría de vuelo y fotografías para el posterior procesamiento de dicha información.

4 .PROCESADO Y CÁLCULO Una vez tomadas las fotografías (con sus parámetros asociados que aparecen en la telemetría descargada) y obtenidas las coordenadas de los puntos de apoyo, se realiza el cálculo de los parámetros de orientación de cada una de las fotografías.

El proceso de cálculo se le denomina Aerotriangulación, y es un modelo matemático basado en ecuaciones de colinealidad que incorpora gran cantidad de redundancias al proceso para poder dar robustez al sistema y poder obtener unos resultados con alta fiabilidad. El resultado de este proceso es la obtención de los parámetros de orientación externa de cada una de las fotografías.

 GENERACIÓN DE PRODUCTOS Una vez obtenidos los parámetros de orientación externa de las fotografías, ya podemos empezar a medir sobre las fotografías.

MODELOS DIGITALES DE SUPERFÍCIES (MDS) ORTOMOSAICO El primer producto que se obtiene es un Modelo Digital de Superficies que contiene toda la información geométrica de la zona de estudio. Es un verdadero modelo 3D del terreno y de los edificios que en él pueda haber.

ORTOMOSAICO

Producto muy visual es el ortomosaico. En lenguaje no muy riguroso, pero gráfico, se definiría como una vista de pájaro sobre la cual se puede medir.

PRODUCTOS DERIVADOS DEL MDS A partir del MDS se pueden obtener los siguientes productos:

CONCLUSIONES

Este punto está dividido en un análisis de resultados y un análisis de posibilidades que esta metodología ofrece y que está en continua evolución.

 ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS RESOLUCIÓN A continuación se exponen 3 ortofotografías de la zona del Anfiteatro de Tarragona con la misma extensión para poder comparar Orto 25cm/píxel, Orto 10cm/píxel y Orto UAV cm/píxel.

En Catalunya estamos acostumbrados a trabajar sobre ortofotografías a escala 1:2500 (de alta resolución), incluso, en determinadas zonas podemos trabajar con escala 1:1000 (zona litoral especialmente).

CONCLUSIONES RESOLUCIÓN Las imágenes que se obtienen con un UAV tienen una resolución mucho mayor de lo convencional. El hecho de realizar un vuelo a unas altitudes muy inferiores que en los vuelos fotogramétricos convencionales, hace que la escala de trabajo sea mucho mayor. No resulta nada extraño realizar trabajos en los que se obtienen ortofotografías con un tamaño de píxel entre 1 y 5 cm.

 CONCLUSIONES CALIDAD

El producto que se presenta está basado en las técnicas de fotogrametría aérea convencional. Estas técnicas están contrastadas y con ellas se obtienen productos de alta calidad. Dentro de la calidad entraría el concepto precisión y este dependerá de la escala, y por lo tanto de la altura del vuelo. La singularidad del trabajo con UAV, respecto a la fotogrametría aérea convencional, es que la altura del vuelo es mucho menor y las escalas de trabajo son más grandes también. FLEXIBILIDA D

El sistema de trabajo que se presenta es muy manejable y permite, a diferencia de los vuelos convencionales, realizar para un mismo proyecto distintos vuelos pero en zonas geográficamente separadas sin ello tener que suponer un incremento sustancial del coste de los trabajos. La inmediatez a la hora de la ejecución de los trabajos y de la confección del plan de vuelo abre una nueva ventana de posibilidades donde poder utilizar la fotogrametría aérea para la captura masiva de información geográfica. En definitiva, proyectos medianos y pequeños pueden plantearse utilizar esta metodología con UAV. ESCALABILIDA D

Este concepto deriva del punto anterior pero se considera de interés explicitar que el sistema permite, en un mismo proyecto, volar unas determinadas áreas con una mayor calidad que la otra parte del proyecto. Por ejemplo, en un proyecto a escala 1:1.000, se puede realizar un detalle escala 1:500 de una zona de especial interés.

TERMOGRAFÍA La metodología para tomar imágenes infrarrojas aéreas se parece mucho a la toma de fotografías aéreas. Para reunir la información, el Drone vuela sobre un área determinada con una cámara montada en el fuselaje del UAV y orientada directamente hacia la superficie a fotografiar. Las imágenes se guardan en una memoria de almacenamiento o bien son enviadas directamente al operario mediante transmisión de datos inalámbrica donde posteriormente serán procesadas. En lo que la termografía infrarroja difiere de la fotografía aérea visible es en, los factores ambientales, la hora del día en la cual ocurre la inspección y en la longitud de onda de las imágenes que obtiene el detector, ya que la termografía revela fuentes de calor y las diferencias relativas de calor de un objeto a otro.

ÍNDICES DE VEGETACIÓN La incorporación de una cámara de infrarrojo nos permite obtener mapas de vigorosidad vegetal, índices de vegetación (NDVI), mapas de estrés hídrico, zonas de insolación, etc. La metodología para tomar imágenes infrarrojas aéreas se parece mucho a la toma de fotografías aéreas.

 PERSPECTIVAS NUNCA VISTAS La versatilidad del UAV (drone), y los años de experiencia en el mundo de la fotografía y la arquitectura nos permite realizar perspectivas imposibles, nunca vistas hasta el día de hoy. Innovamos, ofrecemos perspectivas nunca vistas y abaratamos costes.

Podemos volar desde una cota de 1m hasta 300m de altura, trabajando tanto en el exterior como en el interior de algunos espacios. Tenemos siempre presente la luz para poder ofrecer la mejor calidad fotográfica posible. Para poder ofrecer un trabajo profesional y obtener unas buenas imágenes, trabajamos con un equipo formado por dos personas: el operador de cámara y el operador del UAV(drone). Con esta forma de trabajar podemos obtener mejores resultados, ya que cada miembro del equipo se puede concentrar en una sola tarea. Las imágenes capturadas se visualizan en tiempo real para el operador de cámara. Este sistema de trabajo permite al cliente dar las órdenes al equipo de filmación para capturar las imágenes deseadas. Se trabaja con cámara profesional y con archivos fotográficos RAW ( de gran calidad sin pérdida). Se pueden realizar fotografías de muchos megabytes.

11. RECOMENDACIONES Una vez conociendo los beneficios que nos brinda el empleo de los drones o RPAS se darán algunas recomendaciones del empleo de los drones en la arquitectura, que contestaran algunas de las preguntas más frecuentes que se haría una persona antes de hacer uso de un drone, o antes de alquilar sus servicios en algún proyecto. ¿Que drone utilizar? Dos grandes tipos de drones: ligeros y pesados.  Tienes que definir qué uso le vas a dar, recreacional o profesional. Ya que un drone ligero tiene un coste aproximado de 1, 000 € y un drone profesional tiene un coste aproximado de 30, 000 €. 

Antes de utilizar un drone, siempre tomar en cuenta las limitantes de carga que tiene, esto implica el peso de la cámara y los soportes adecuados que se podrán adherir al drone. Un drone ligero puede soportar solo 300 gr. de carga, cuando un drone profesional puede levantar hasta 10 kg aproximadamente.



La autonomía de un drone es lo más importante, ya que estas máquinas llevan unas baterías de poca vida, los drones ligeros ofrecen una autonomía solo de 10 a 15 minutos, tiempo suficiente para un vuelo de documentación aérea de un proyecto pequeño. Cuando un drone profesional ofrece una autonomía de 1 hora aproximadamente. Ligero: autonomía de 10 a 15 min, carga 300 gr, peso menos de 2 kilos. Pesado: autonomía de 30 a 45 min, carga de 10 kg, peso de 2 hasta 25kilos.

¿Para qué lo voy a utilizar? 

Si quieres utilizar un drone solo para hacer fotos de algún proyecto o una pequeña documentación de fotos aérea, no es necesario el uso un drone profesional, con un drone ligero que soporte una carga de una cámara de alta definición es suficiente.



Si lo vas a utilizar para algo más complejo, como por ejemplo: levantamientos de modelos 3D, Ortofoto, Nube de Puntos, etc, es necesario utilizar un drone profesional, ya que estos son capaces de soportar todos los aditamentos necesarios para su empleo, como lo son el soporte y la cámara. Tienen una autonomía de 30 a 45 minutos y una capacidad de carga máxima de 10 kg aproximadamente.



No es necesario adquirir un drone profesional, una buena opción es alquilarlo, ya que el arquitecto no es funcional el saber operar un drone ni aprender a usar un drone profesional.



Tener en cuenta que el manejo de un drone profesional se requiere de dos personas al mismo tiempo manipulando el drone, uno el que pilotea el drone y el otro es el que maneja la cámara de alta definición.



Tiene una precisión muy exacta, ya que la resolución que te permite ver hasta 1,5 cm del suelo, se pueden ver hasta las juntas de las carreteras, para el proceso de diseño es muy útil y ahorra muchísimo tiempo y trabajo.



Para el 2016 se podrán volar los drones o RPAS de menos de 25 kg dentro de la ciudad con ciertos permisos, reglamentos y con las licencias respectivas para los pilotos de RPAS.

BIBLIOGRAFÍA     

http://www.mecinca.net/Presentaciones/DronesFotoAutoNube.pdf http://www.informatica-hoy.com.ar/gadgets/Que-son-drones-sirven.php http://dronespain.pro/fotogrametria-con-drones/ https://airdroneview.com/2014/07/04/historia-de-la-fotografia-aerea/ http://docplayer.es/20490923-Recomendaciones-para-la-aplicacion-de-losdrones-en-el-mundo-de-la-arquitectura-manuel-alejandro-charfengarcia.html

   

http://dronespain.pro/fotogrametria-con-drones/ http://www.runco.com.ar/pix4dmapper.html http://www.datem.com/3d-displays/ http://www.danielgm.net/