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• Dany Bendezu Rodriguez

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGRÍCOLA

Evaluación técnica y económica de los trabajos topográficos realizados con dron y otros equipos tradicionales en la carretera Huanacopampa Payahuanay Cangallo Ayacucho 2019

PROYECTO DE TESIS

PRESENTADO POR Dany, Bendezú Rodríguez AYACUCHO – PERÚ 2019

i

ÍNDICE GENERAL

ÍNDICE GENERAL...................................................................................................................ii ÍNDICE DE FIGURAS..............................................................................................................iv ÍNDICE DE TABLAS...............................................................................................................iv INTRODUCCIÓN......................................................................................................................v I. GENERALIDADES................................................................................................................6 1.1. Título del proyecto...............................................................................................................6 1.2. Autor....................................................................................................................................6 1.3. Asesor..................................................................................................................................6 1.4. Línea de investigación.........................................................................................................6 1.5. Localización.........................................................................................................................6 1.6. Duración de la investigación................................................................................................6 II. PLAN DE INVESTIGACIÓN...............................................................................................7 2.1. Descripción del problema y justificación............................................................................7 2.2. Formulación del problema...................................................................................................8 2.3. Formulación de los objetivos...............................................................................................9 2.4. Marco teórico.....................................................................................................................10 2.4.1. Antecedentes del problema.............................................................................................10 2.4.2. Bases teóricas..................................................................................................................12 2.4.2.1. Levantamiento topográfico..........................................................................................13 2.4.2.2. Levantamiento topográfico de rutas.............................................................................14 2.4.2.3.Estación total.................................................................................................................15 2.4.2.4. Fotogrametría...............................................................................................................17 2.4.2.5.Levantamiento fotogramétrico......................................................................................18 2.4.2.6.Vehículos aéreos no tripulados.....................................................................................18 2.4.2.7.Drone Phantom 4 rtk para topografía............................................................................19 2.5.

Hipótesis........................................................................................................................20

III.

DISEÑO METODOLÓGICO.........................................................................................21

3.1. Variables..........................................................................................................................21 3.2. Indicadores......................................................................................................................21 ii

3.3. Método procedimental.....................................................................................................22 3.3.1. Tipo y diseño de investigación........................................................................................22 3.3.2. Unidad de análisis...........................................................................................................22 3.3.3. Población de estudio.......................................................................................................22 3.3.4. Técnica de recolección de datos......................................................................................22 3.3.5. Análisis e interpretación de la información....................................................................23 3.4. Cronograma de trabajo.......................................................................................................23 IV. PRESUPUESTO................................................................................................................24 V. COLABORADORES...........................................................................................................25 VI. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS..............................................................................26

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ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1: Esquema de un levantamiento topográfico .......................................................... 14 Figura 2: Esquema de una estación total ES-105 ................................................................ 16 Figura 3: Fotogrametría aérea tradicional ........................................................................... 17 Figura 4: Ejemplo de drones. ............................................................................................... 18 Figura 5: Drone Phantom 4 RTK ........................................................................................ 20 Figura 6: Cronograma de trabajo ......................................................................................... 22

ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1: Variables de la investigación ................................................................................. 21 Tabla 2: Presupuesto del Proyecto........................................................................................... 23

iv

INTRODUCCIÓN En la actualidad a nivel mundial se viene utilizando aeronaves no tripuladas en actividades como lo son: el reconocimiento de zonas, control de tránsito vehicular, socorrismo, fotografía, fotogrametría, registros fílmicos, prevención de los incendios forestales, en zonas catastróficas en las que un avión convencional pondría en riesgo las vidas de sus tripulantes. Últimamente el uso de vehículos aéreos no tripulados se está usando masivamente en el sector de la topografía. Un dron estándar es capaz de cubrir en un día 100 hectáreas de terreno, mientras drones más avanzados llegan a cubrir más de 1000 hectáreas, entre las ventajas que tiene el uso de los drones están la seguridad, ya que no es necesario que el operario lleve personalmente la estación a lugares con alto riesgo, la mayor Cobertura en algunos lugares donde es muy difícil o imposible la toma de información y la mayor cantidad de información captada, todas estas ventajas antes mencionadas se ven afectadas por la incertidumbre en la precisión que puede llegar a tener esta técnica. En la actualidad se ve más la tendencia al uso de vehículos aéreos no tripulados en el uso civil, uno de estos es la topografía, siendo este un estudio básico e indispensable en cualquier obra de ingeniería, dando grandes ventajas como los son el ahorro de tiempo y dinero, esto ocasiona grandes suspicacias en sobre la similitud, este proyecto de investigación tiene como objetivo demostrar que tan precisos y exactos son los levantamientos topográficos realizados mediante fotogrametría con drone y los resultados que puedan tener en el cálculo de movimiento de tierras de una carretera.

v

I. GENERALIDADES

1.1.

Título del proyecto EVALUACION TECNICA Y ECONOMICA DE LOS TRABAJOS TOPOGRAFICOS REALIZADOS CON DRONE Y OTROS EQUIPOS TRADICIONALES EN LA CARRETERA HUANACOPAMPA PAYAHUANAY CANGALLO AYACUCHO 2019

1.2.

Autor Dany, Bendezú Rodríguez, estudiante egresado de la Escuela Profesional de Ingeniería Agrícola

1.3.

Asesor Ing. Vance Giorgio FERNANDEZ HUAMAN, Docente de la Escuela Profesional de Ingeniería Agrícola

1.4.

Línea de investigación Ingeniería topográfica (construcciones rurales)

1.5.

Localización La zona de estudio:

1.6.

Región

: Ayacucho

Provincia

: Cangallo

Distrito

: Cangallo

Localidad

: Huanacopampa - Payahuanay

Duración de la investigación Es trabajo de investigación se realizará durante 4 meses

II. PLAN DE INVESTIGACIÓN

6

2.1.

Descripción del problema y justificación En la actualidad se ve más la tendencia al uso de vehículos aéreos no tripulados en el uso civil, uno de estos es la topografía, siendo este un estudio básico e indispensable en cualquier obra de ingeniería civil, dando grandes ventajas como los son el ahorro de tiempo y dinero; su incursión en esta actividad ocasiona grandes suspicacias en sobre la similitud y exactitud de esta técnica al digitalizar la geomorfología del terreno; este estudio demostrara que tan precisos y exactos son los levantamientos topográficos mediante fotogrametría con drone, y cuanta variación existe en el cálculo de movimiento de tierras de una carretera, esto con respecto al método tradicional con estación total. A consecuencia de esto nace la idea de este proyecto de investigación con el fin de proporcionar información sobre la confiabilidad de esta nueva tecnología. Justificación Esta investigación aporta conocimiento nuevo sobre la precisión en el uso de drones en la topografía para diferentes obras de ingeniería. La investigación dará a conocer la precisión que se logra alcanzar al realizar levantamientos topográficos mediante fotogrametría con drones. La finalidad de esta tesis es brindar conocimiento a los profesionales que dedican a la topografía sobre el adecuado uso de drones en el levantamiento de superficies y poder determinar si usar esta tecnología en la topografía logra la precisión necesaria que se requiere para trabajos de alta precisión como lo requiere los proyectos.

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2.2.

Formulación del problema a. Problema general -

¿Cuáles son las similitudes y diferencias de un levantamiento topográfico realizado con dron respecto a otro con estación total en la carretera Huanacopampa – Payahuanay,?

b. Problemas específicos -

¿Cuáles son las variaciones en las mediciones del alineamiento longitudinal y seccionamiento transversal del eje de la carretera realizadas con drone respecto a otro con estación total en la carretera Huanacopampa – Payahuanay?

-

¿ Cuáles son las variaciones en el cálculo volumétrico de movimiento de tierras del levantamiento topográfico realizados con drone respecto a otro con estación total en la carretera Huanacopampa – Payahuanay?

-

¿ Cuál es la variación de tiempo y costo del levantamiento topográfico con drone respecto a otro con estación total en la carretera Huanacopampa – Payahuanay?

8

2.3.

Formulación de los objetivos a. Objetivo General - Determinar las similitudes y diferencias de una levantamiento topográfico realizado con drone respecto a otro con estación total en la carretera Huanacopampa – Payahuanay.

b. Objetivos Específicos -

Determinar las variaciones en las mediciones del alineamiento longitudinal y seccionamiento transversal del eje de la carretera realizados con drone respecto a otro con estación total en la carretera Huanacopampa - Payahuanay.

-

Determinar las variaciones en el cálculo volumétrico de movimiento de tierras del levantamiento topográfico realizados con drone respecto a otro con estación total en la carretera Huanacopampa - payahuanay.

-

Determinar la variación de tiempo y costo del levantamiento topográfico con drone respecto a otro con estación total en la carretera Huanacopampa – Payahuanay.

9

2.4.

Marco teórico

2.4.1. Antecedentes del problema (Tacca Qquelca, 2015) En su tesis presentada en la Universidad Nacional del Altiplano, Puno, titulada “Comparación de resultados obtenidos de un levantamiento topográfico utilizando la fotogrametría con drones al método tradicional" realizó una investigación con el objetivo general de comparar los resultados del método drone y del software PIX 4D mapper, y el método directo, mediante un estudio comparativo en el que se empleó la toma de datos con una estación total Leica FlexLine TS02 plus de 5”, de todos los puntos resaltantes tales como desniveles y cambios de pendiente de la excavación así como del acopio del material tipo núcleo, así como las tomas fotográficas aéreas, mediante el apoyo del drone Phantom 2 Visión. Entre las principales conclusiones obtuvo que los datos obtenidos en campo tomados con el drone Phantom 2 Visión + y las medidas obtenidas con la estación total, ambos equipos georreferenciados, tienen resultados muy similares, sin embargo el primer método es el menos costoso por su versatilidad esto con un 95% de confianza; los cálculos de volúmenes y excavaciones con el uso de la fotogrametría y el drone Phantom 2 Visión +, se realiza en menor tiempo que con la estación total, además se requiere mucho menos personal que el método clásico. (Sanchez Vargas, 2017) En su trabajo de investigación titulado “Determinar el grado de confiabilidad del levantamiento topográfico con dron en la plaza San Luis-2017”, el objetivo principal fue conocer si es confiable los puntos que obtienen a partir de la topografía con dron en este proyecto toma como lugar de estudio una plaza donde cuenta con varios detalles, concluyendo que si es confiable el levantamiento topográfico con dron. En su investigación concluyo que la precisión es la similitud de diferentes resultados obtenidos de una misma zona de estudio con un mismo instrumento, donde la precisión promedio de los puntos de control son: en el norte 1/128788378562, en el este 1/10802906988 y en la cota 1/311843; los cuales superan la tolerancia de 1/20000 por el Instituto de Estadística y Geografía de México, por lo que se concluye que tiene una buena precisión.

10

(Ayala Valdivia, 2018) En él la investigación “Evaluación de levantamientos topográficos con drone (DJI Phantom 4 pro) y Estación total, quebrada Señor de Quinuapata del Distrito de Ayacucho, Perú 2018” se obtiene: La investigación nos indica que ambos equipos de topografía como el drone DJI Phantom 4 pro, y la estación total, resultan iguales en un levantamiento topográfico con un 95% de confianza estadística, lo que resulta un equipo de drone apropiado para trabajos topográficos en fotogrametría, como menciona sus especiaciones, las conclusiones que obtuvo son: En el caso de tiempo en un levamiento topográfico es más conveniente el uso de drone por que ser realiza en menor tiempo, aunque los procesos de obtención de datos sean los mismos. El levantamiento topográfico con drone es más barato y más eficiente en tiempo que con estación total. (Coello Romero & Ballesteros Abellán, 2010) En su tesis presentada en la Universidad Politécnica de Madrid, España, titulada “Fotogrametría de UAV de ala fija y comparación con Topografía clásica”, realizó una investigación con el objetivo general de realizar un estudio comparativo utilizando dos procedimientos diferentes para la obtención de mapas y modelos digitales del terreno, por un lado, realizando un levantamiento de una zona determinada mediante GPS y por otro lado mediante fotogrametría aérea utilizando un vehículo aéreo no tripulado, mediante un estudio comparativo entre levantamiento taquimétrico empleando equipo GNSS R8 modelo 3 de Trimble, obtención de coordenadas mediante equipo GNSS R10 de Trimble y toma de datos mediante avión de ala fija UX5 de Trimble para luego realizar la comparativa de los resultados obtenidos con el vuelo y los obtenidos en el levantamiento taquimétrico. En el estudio se obtuvo entre las principales conclusiones que desde el punto de vista de la fotogrametría, se encontró en los vehículos aéreos no tripulados una nueva solución para la captura de imágenes aéreas y generación de productos topográficos; la ampliación de su uso en aplicaciones civiles, la integración de los mismos o la puesta en marcha de aplicaciones y basadas en su uso sigue en pleno desarrollo; desde el punto de vista topográfico, el uso de equipos GNSS con metodología RTK VRS Now permitió obtener correcciones en tiempo real eliminando los errores con respecto a la distancia a la base y mejorando las precisiones; las mediciones se realizan de manera rápida y con muy buenas precisiones utilizando esta metodología.

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(Villareal Moncayo, 2015) En su trabajo de titulación en la Universidad Técnica Particular de Loja titulado “Análisis de la precisión de levantamientos topográficos mediante el empleo de vehículos no tripulados (UAV) respecto a la densidad de puntos de control”, realizó una investigación con el objetivo general de realizar un análisis de la precisión de levantamientos topográficos mediante el empleo de drones respecto a la densidad de puntos de control, tomando como sitio de prueba el campus de la Universidad Técnica Particular de Loja, ubicada en la ciudad de Loja, provincia de Loja, al sur del Ecuador. Entre las principales conclusiones obtuvo que usando UAVs la precisión de los levantamientos topográficos varía de acuerdo a la densidad y ubicación de los puntos de control y considerando la visibilidad en el terreno de estudio; el mínimo número de puntos de control para un levantamiento topográfico mediante UAV es de 3 GCP.

2.4.2. Bases teóricas La topografía son los principios y métodos empleados con el fin de determinar las posiciones relativas de puntos encontrados en la superficie, usando tres elementos de espacio, dos de ellos es la distancia y una es la elevación. La topografía, constituye una aplicación de la geometría por lo que, no se podría cumplir con el cometido asignado sin conocimientos Geométricos; así mismo a la topografía se le considera una de las herramientas básicas de la ingeniería civil. La topografía es una de las artes más antiguas e importantes porque, como se ha observado, desde los tiempos más remotos ha sido necesario marcar límites y dividir terrenos. En la era moderna, la topografía se ha vuelto indispensable. Los resultados de los levantamientos topográficos de nuestros días se emplean para: -

Elaborar mapas de superficies terrestres, arriba y abajo del nivel del mar.

-

Trazar cartas de navegación aérea, terrestre y marítima.

-

Deslindar propiedades privadas y públicas.

-

Crear bancos de datos con información de recursos naturales y utilización de la tierra, para ayudar a la mejor administración y aprovechamiento de nuestro ambiente físico.

12

-

Evaluar datos sobre tamaño, forma, gravedad y campo magnético de la tierra.

-

Preparar mapas de la luna y de los planetas

La topografía desempeña un papel sumamente importante en muchas ramas de la ingeniería, por ejemplo, los levantamientos topográficos son indispensables para planear, construir y mantener carreteras, sistemas viales de tránsito, edificios, puentes, base de lanzamiento de cohetes y estaciones astronáuticas, estaciones de rastreo, túneles, canales, presas, obras de drenaje, fraccionamiento de terrenos urbanos, sistemas de aprovisionamiento de agua potable y eliminación de aguas negras, tuberías y tiros de minas, los métodos topográficos se emplean comúnmente en las instalaciones de líneas de ensamble industrial y otros dispositivos de fabricación, para el armado y montaje de equipo y maquinaria de gran tamaño, para determinar el control de la aerofotogrametría, y en muchas actividades relacionadas con la agronomía la arqueología, la geografía, la geodesia, la arquitectura del paisaje, la meteorología, pero sobre todo en la ingeniería civil, etc. 2.4.2.1. Levantamiento topográfico Son el conjunto de operaciones necesarias para determinar posiciones sobre la superficie de la Tierra, de las características naturales y/o artificiales de una zona determinada y establecer la configuración del terreno. El procedimiento a seguir en los levantamientos topográficos comprende dos etapas fundamentales: •

El trabajo de campo, que es la recopilación de los datos. Esta recopilación

fundamentalmente consiste en medir ángulos horizontales y/o verticales y distancias horizontales o verticales. •

El trabajo de gabinete o de oficina, que consiste en el cálculo de las

posiciones de los puntos medidos y el dibujo de los mismos sobre un plano. La mayor parte de los levantamientos, tienen como objeto el cálculo de superficies y volúmenes, y la representación de las medidas tomadas en el campo mediante perfiles y planos, por lo cual estos trabajos también se consideran dentro de la topografía, donde reciben el nombre de topometría.

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La topografía es una de las artes más antiguas e importantes porque, como se ha observado, desde los tiempos más remotos ha sido necesario marcar límites y dividir terrenos. En la era moderna, la topografía se ha vuelto indispensable. Los resultados de los levantamientos topográficos de nuestros días se emplean para elaborar mapas de la superficie terrestre, arriba y abajo del nivel mar; trazar cartas de navegación aérea, terrestre y marítima; deslindar propiedades privadas y públicas; crear bancos de datos con información sobre recursos naturales y utilización de la tierra, para ayudar a la mejor administración y aprovechamiento de nuestro ambiente físico; evaluar datos sobre tamaño, forma, gravedad y campo magnético de la Tierra; y preparar mapas de la Luna y los planetas. Es difícil imaginar un proyecto de ingeniería por sencillo que esta sea, en el que no se tenga que recurrir a la topografía en todas y cada una de sus fases.

Figura II.1: Esquema de un levantamiento topográfico

2.4.2.2. Levantamiento topográfico de rutas [ CITATION Cla16 \l 22538 ] En su trabajo de tesis “Aplicación de fotogrametría Aérea en levantamientos topográficos mediante el uso de vehículos aéreos” manifiesta que Se efectúan para planear, diseñar y construir carreteras, ferrocarriles, líneas de tuberías y proyectos lineales. Estos normalmente comienzan en un punto de control y pasan progresivamente a otro, de la manera más directa posible permitida por las consideraciones del terreno.

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2.4.2.3.Estación total (TORRES & VILLATE, 2001) Se conoce con este nombre, al instrumento que integra en un sólo equipo las funciones realizadas por el teodolito electrónico, un medidor electrónico de distancias y un microprocesador para realizar los cálculos que sean necesarios para determinar las coordenadas rectangulares de los puntos del terreno. (WOLF & BRINKER, 1997) Entre las operaciones que realiza una Estación Total puede mencionarse: obtención de promedios de mediciones múltiples angulares y de distancias, corrección electrónica de distancias por constantes de prisma, presión atmosférica y temperatura, correcciones por curvatura y refracción terrestre, reducción de la distancia inclinada a sus componentes horizontal y vertical así como el cálculo de coordenadas de los puntos levantados. (PADILLA, 2001) El manejo y control de las funciones de la Estación Total se realiza por medio de la pantalla y del teclado, las funciones principales se ejecutan pulsando una tecla, como la introducción de caracteres alfanuméricos, medir una distancia. Otras funciones que se emplean poco o que se utilizan sólo una vez, son activadas desde el menú principal, funciones como la introducción de constantes para la corrección atmosférica, constantes de prisma, revisión de un archivo, búsqueda de un elemento de un archivo, borrado de un archivo, configuración de la Estación, puertos de salida, unidades de medición, la puesta en cero o en un valor predeterminado del círculo horizontal se realizan también desde el menú principal. (Pachas L., 2009) El modo de operar una Estación Total es similar al de un teodolito electrónico, se comienza haciendo estación en el punto topográfico y luego se procede a la nivelación del aparato. Para iniciar las mediciones es necesario orientarla Estación Total previamente, para lo cual se requiere hacer estación en un punto de coordenadas conocidas o supuestas y conocer un azimut de referencia, el cual se introduce mediante el teclado. Para la medición de distancias el distanciómetro electrónico incorporado a la Estación Total calcula la distancia de manera indirecta en base al tiempo que tarda la onda electromagnética en viajar de un extremo a otro de una línea y regresar. En el campo se hace estación con la

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Estación Total en uno de los extremos cuya distancia se desea determinar y en el otro extremo se coloca un reflector o prisma; es requisito indispensable que la visual entre la Estación Total y el reflector o prisma se encuentre libre de obstáculos, el instrumento transmite al prisma una señal electromagnética (Geotop, 2019) La estación total ES105 cuenta con la funcionalidad de muchas estaciones totales robóticas de gama alta, está repleta de funciones y lista para enfrentar los lugares de trabajo modernos. (Geotop, 2019) El diseño ligero y compacto de la serie ES tiene toda la funcionalidad que necesita para sus tareas diarias. Con un radio de trabajo de 300 m, puede dirigir esta estación total de nivel básico desde el controlador de campo portátil y concentrarse en sus tareas; La tecnología LongLink™, también conocida como una solución robótica económica de dos operarios, en nuestra serie ES aumenta la flexibilidad en operaciones de campo tradicionales. Y su inversión permanece actualizada y conectada en caso de que retiren o pierdan el dispositivo, con un seguimiento de posición remota a través del servidor internacional TSshield para una recuperación oportuna y segura.

Figura II.2: Esquema de una estación total ES-105

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2.4.2.4. Fotogrametría Es una técnica de medición indirecta que permite obtener las propiedades geométricas de los objetos y las situaciones espaciales mediante el procesamiento de imágenes fotográficas. El tipo de procesamiento dependerá del origen de las fotografías, es decir del tipo de cámara empleada (puede ser digital o analógica lo que a su vez implica otras consideraciones). Es entonces la fotogrametría: El conjunto de métodos y procedimientos mediante los cuales podemos deducir de la fotografía de un objeto, la forma y dimensiones del mismo. Esta técnica se basa en los principios de la geometría proyectiva y la visión estereoscópica. La palabra fotogrametría deriva del vocablo "fotograma" (de "phos", "photós", luz, y "gramma", trazado, dibujo), como algo listo, disponible (una foto), y "metrón", medir. Por lo que resulta que el concepto de fotogrametría es: "medir sobre fotos". Si trabajamos con una foto podemos obtener información en primera instancia de la geometría del objeto, es decir, información bidimensional. Si trabajamos con dos fotos, en la zona común a éstas (zona de solape), podremos tener visión estereoscópica; o dicho de otro modo, información tridimensional.

Figura II.3: Fotogrametría aérea tradicional

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2.4.2.5.Levantamiento fotogramétrico. El levantamiento fotogramétrico es la aplicación de la fotogrametría a la topografía. Pese a que la fotogrametría no es una ciencia nueva (sus inicios se estiman a mediados del siglo XIX) sus aplicaciones en topografía son mucho más recientes. Si se trabaja con una foto se puede obtener información en primera instancia de la geometría del objeto, es decir, información bidimensional. Si se trabaja con dos fotos, en la zona común a estas (zona de solape), se podrá tener visión estereoscópica, o dicho de otro modo, información tridimensional. Básicamente, es una técnica de medición de coordenadas 3D, que utiliza fotografías u otros sistemas de percepción remota junto con puntos de referencia topográficos sobre el terreno, como medio fundamental para la medición. cualquier levantamiento está sujeto a errores, los cuales pueden ser inherentes a la medida por el método o instrumento utilizado (error accidental), pueden deberse a un error en el mismo sentido y, constante para un periodo de tiempo (error sistemático) o estar motivados simplemente por una equivocación (error grosero). Además, conviene no confundir precisión y exactitud de un levantamiento. La precisión se puede entender como el número de cifras decimales con las que se representa una determinada magnitud. La exactitud es la fidelidad en la ejecución de una medida, es decir, la diferencia entre el valor medio y el valor real o valor verdadero de la magnitud medida. 2.4.2.6.Vehículos aéreos no tripulados. Son equipos aéreos pequeños capaces de transportar sensores para misiones fotogramétricas como INS (Inertial Navigation System) y GNSS (Global Navigation Saltelite System). Para Acosta, (2011) un UAV es un sistema formado por un conjunto de elementos de diferentes tipos de plataformas con una estructura seleccionada que permite enlazar datos remotos.

18

Figura II.4: Ejemplo de drones.

2.4.2.7.Drone Phantom 4 rtk para topografía (DJI, 2019) Se trata de un drone premium, por lo que viene equipado con los últimos avances tecnológicos de la marca DJI destacando el sensor para evitar obstáculos en 5 direcciones. DJI ha replanteado su tecnología de drones desde el principio, revolucionando sus sistemas para lograr un nuevo estándar para la precisión de los drones: el resultado de la creación del Phantom 4 RTK. El Phantom 4 RTK ha sido diseñado teniendo en cuenta los requisitos del mercado de topografía y mapeo desde sistemas aéreos no tripulados brindando una solución de avión no tripulado compacta con una cámara de alta resolución y la capacidad de capturar datos RTK con precisión de centímetros. Otra ventaja importante es todos los modos de vuelo inteligente que trae el drone, ya que facilita en gran medida el pilotaje y que sólo te tengas que centrar en el enfoque de la cámara para filmar videos impresionantes. Otra ventaja es que aunque se trata de un drone pensado para la filmación, cuando quieras divertirte pilotando el drone es ágil y rápido. (DJI, 2019) La cámara de a bordo ha sido rediseñada para utilizar un sensor CMOS de 1 pulgada y 20 megapíxeles. Un objetivo diseñado a medida hecho de ocho 19

elementos organizados en siete grupos, es la primera cámara de DJI en usar un obturador mecánico, eliminando la distorsión del obturador que aparece cuando se toman imágenes de sujetos en rápido movimiento o cuando se vuela a mucha velocidad. En efecto, es más potente que muchas cámaras tradicionales. Gracias al procesado de vídeo más potente admite vídeos H.264 4K a 60 fps o H.265 4K a 30 fps, ambos con una velocidad de bits de 100 Mbps. Los sensores y procesadores avanzados aseguran que todo se captura con más detalles de imagen y los datos de imagen necesarios para la postproducción avanzada.

Figura II.5: Drone Phantom 4 RTK

2.5.

Hipótesis a. Hipótesis general - El levantamiento topográfico con drone ofrece mayores ventajas tanto técnica y económicamente con respecto a la estación total en la carretera Huanacopampa – Payahuanay. b. Hipótesis específicas -

El levantamiento topográfico con drone ofrece mediciones del alineamiento longitudinal y seccionamiento transversal del eje de la carretera semejantes a los obtenidos con estación total en la carretera Huanacopampa – Payahuanay.

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-

El resultado de cálculo de movimiento de tierras en levantamientos topográficos realizados con drone son similares a los obtenidos con estación total en la carretera Huanacopampa – Payahuanay.

-

Los levantamientos topográficos con drone son más rápidos y de menor costo que los realizados con estación total en la carretera Huanacopampa - Payahuanay.

III. 3.1.

DISEÑO METODOLÓGICO

Variables a. Independientes: Relieve topográfico entre las comunidades de Huanacopampa – Payahuanay. b. Dependientes: Alineamiento del eje de la carretera, seccionamiento del eje de la carretera, volumen de movimiento de tierra del eje de la carretera, costo del levantamiento topográfico de la carretera y tiempo empleado en el levantamiento topográfico de la carretera.

3.2.

Indicadores Tabla 1: Variables de la investigación VARIABLES INDICADORE S INDEPENDIENTE -Levantamiento topográfico con Relieve topográfico entre las estación total. comunidades de - Levantamiento Huanacopampa – Payahuanay. topográfico con drone.

TIPO -Cualitativo

-Calitativo

DEPENDIENTE

Alineamiento del eje de la carretera, seccionamiento del eje de la carretera, volumen de movimiento de tierra del eje de la carretera, costo del levantamiento topográfico de la carretera y tiempo empleado en el levantamiento topográfico de la carretera.

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-Progresivas

kilométricas km seccionamiento m2 - movimiento de tierras m3 - días

-Cuantitativo

-Cuantitativo -Cuantitativo -Cuantitativo -Cuantitativo

- soles 3.3.

Método procedimental

3.3.1. Tipo y diseño de investigación Es una investigación aplicativa, cuantitativa, de diseño no experimental y descriptiva de corte transversal. 3.3.2. Unidad de análisis Es un levantamiento topográfico realizado en el tramo 0+000 – 8+000 Km de la carretera Huanacopampa - Payahuanay, Provincia de Cangallo de la Región Ayacucho. 3.3.3. Población de estudio La población en estudio será “El tramo 0+000 – 8+000 Km de la carretera Huanacopampa - Payahuanay, Provincia de Cangallo de la Región Ayacucho”, que tiene una longitud total de 8+000 km aproximadamente. 3.3.4. Técnica de recolección de datos Tamaño de muestra: Para la comparación de ambas técnicas de levantamiento topográfico se tomarán puntos, sin el uso de algún criterio de tamaño de muestra probabilístico. Para la comparación en el cálculo de movimiento de tierras se tomarán en una longitud de 8+000 km de carretera. Selección de la muestra Se tomarán puntos, estos son elegidos a criterio.

3.3.5. Análisis e interpretación de la información Para el análisis de datos se empleará una hoja de cálculo en Microsoft Excel 2016 aplicando estadística, la presentación de la información se realizará con el software ArcMap 10.4, que nos ayudará a presentar la información en forma gráfica. 22

3.4. Cronograma de trabajo

Figura 6: Cronograma de trabajo

IV.

PRESUPUESTO

Tabla 2: Presupuesto del Proyecto DESCRIPCIÓN

UND

COSTO UNITARIO

CANT

MATERIAL BIBLIOGRÁFICO ADQUISICIÓN DE BIBLIOGRAFÍA

COSTO TOTAL S/200.00

UND

MATERIAL DE INFORMÁTICA Y

S/100.00

2.00

S/200.00 S/600.00

23

ESCRITORIO ORDENADOR CORE I3

GLB

S/250.00

1.00

S/250.00

CÁMARA FOTOGRÁFICA

GLB

S/250.00

1.00

S/250.00

ÚTILES DE ESCRITORIO

GLB

S/50.00

1.00

S/50.00

IMPRESIONES

GLB

S/50.00

1.00

S/50.00

RECURSOS EN CAMPO

S/1,590.00

MOVILIDAD

DIA

S/250.00

2.00

S/500.00

MATERIALES EN CAMPO

GLB

S/750

1.00

S/750.00

ALQUILER DE ESTACIÓN TOTAL

DIA

120

2.00

S/240.00

ALQUILER DE DRONE

DIA

100

1.00

S/100.00

RECURSOS EN GABINETE

S/850.00

PROCESAMIENTO DE IMÁGENES

GLB

S/200.00

1.00

S/200.00

REDACCIÓN DEL INFORME DE TESIS

GLB

S/650

1.00

S/650.00

IMPRESIONES

S/1,000.00

IMPRESIÓN DE TESIS

UND

S/250.00

TOTAL

4.00

S/1,000.00 S/4,240.00

V. COLABORADORES

-

Dany, Bendezu Rodriguez: Formulador del presente proyecto de investigación.

24

-

Ing. Vance Giorgio FERNANDEZ HUAMAN: Asesor del presente proyecto de investigación.

VI.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Ayala , M. R. (2018). Evaluación de levantamientos topográficos con drone (dji phantom 4 pro) y estacion total, quebrada señor de Quinuapata del distrito de Ayacucho, Perú. Trujillo - Peru: Universidad Privada de Trujillo.

25

Coello, A., & Ballesteros Abellán, G. (2010). Fotogrametría de UAV de ala fija y comparación con Topografía clásica. España - Madrid: Universidad Politécnica de Madrid. DJI.

(02 de Marzo de 2019). https://www.dji.com/phantom4/info

www.dji.com.

Geotop. (01 de Marzo de 2019). geotop.com.pe. https://geotop.com.pe/producto/estacion-total/topcon-es105/

Obtenido

de

Obtenido

de

Pachas L., R. (2009). El levantamiento topográfico: uso del gps y estación total. ACADEMIA, 29-45. Padilla, J. (2001). Manual del Curso de Topografía Moderna. Procesos Cartográficos Automatizados, 1-25. Sanchez, I. J. (2017). Determinar el grado de confiabilidad del levantamiento topografico con dron en la plaza san luis. Nuevo Chinbote - Peru: Universidad Cesar Vallejo. Tacca, H. (2015). Comparacion de resultados obtenidos de un levantamiento topografico utilizando la fotogrametria con drones al metodo tradicional”. Puno - Peru: Universidad Nacional del Altiplano. Torres, A., & Villate, E. (2001). Topografía 4ª edición. Pearson Educación de Colombia, 17. Villareal Moncayo, J. V. (2015). Análisis de la precisión de levantamientos topográficos mediante el empleo de vehículos no tripulados (UAV) respecto a la densidad de puntos de control. Colombia - Loja: Universidad Técnica Particular de Loja. Wolf, P., & Brinker, R. (1997). Topografía 9ª edición. Alfaomega, 60.

Claros , R. A., Guevara, A. E., & Pacas , N. R. (2016). Aplicacion de Fotogrametria aerea en levantamientos topograficos mediante el uso de vehiculos aereos. El Salvador.

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VII. MATRIZ DE CONSISTENCIA TITULO: “EVALUACIÓN TÉCNICA Y ECONÓMICA DE LOS TRABAJOS TOPOGRÁFICOS REALIZADOS CON DRON Y OTROS EQUIPOS TRADICIONALES EN LA CARRETERA HUANACOPAMPA PAYAHUANAY CANGALLO AYACUCHO 2019” PROBLEMAS

OBJETIVOS

HIPOTESIS

PROBLEMA PRINCIPAL ¿Cuáles son las similitudes y diferencias de un levantamiento topográfico realizado con dron respecto a otro con estación total en la carretera Huanacopampa – Payahuanay,?

OBJETIVO GENERAL Determinar las similitudes y diferencias de un levantamiento topográfico realizado con dron respecto a otro con estación total en la carretera Huanacopampa – Payahuanay,

HIPÓTESIS GENERAL El levantamiento topográfico con drone ofrece mayores ventajas tanto técnica y económicamente con respecto a la estación total en la carretera Huanacopampa – Payahuanay,

PROBLEMAS SECUNDARIOS a.- ¿Cuáles son las variaciones en las mediciones del alineamiento longitudinal y seccionamiento transversal del eje de la carretera realizadas con drone respecto a otro con estación total en la carretera Huanacopampa – Payahuanay?

OBJETIVO ESPECIFICOS a.- Determinar las variaciones en las mediciones del alineamiento longitudinal y seccionamiento transversal del eje de la carretera realizadas con drone respecto a otro con estación total en la carretera Huanacopampa – Payahuanay

HIPÓTESIS SECUNDARIOS a.- El levantamiento topográfico con drone ofrece mediciones del alineamiento longitudinal y seccionamiento transversal del eje de la carretera semejantes a los obtenidos con estación total en la carretera Huanacopampa – Payahuanay

b.-¿Cuáles son las variaciones en el cálculo volumétrico de movimiento de tierras del levantamiento topográfico realizados con drone respecto a otro con estación total en la carretera Huanacopampa – Payahuanay?

b.-Determinar las variaciones en el cálculo volumétrico de movimiento de tierras del levantamiento topográfico realizados con drone respecto a otro con estación total en la carretera Huanacopampa – Payahuanay

b.- El resultado de calculo de movimiento de tierras en levantamientos topográficos realizados con drone son similares a los obtenidos con estación total en la carretera Huanacopampa – Payahuanay

c.-¿Cuál es la variación de tiempo y costo del levantamiento topográfico con drone respecto a otro con estación total en la carretera Huanacopampa – Payahuanay?

c.-Determinar la variación de tiempo y costo del levantamiento topográfico con drone respecto a otro con estación total en la carretera Huanacopampa – Payahuanay

VARIABLES E INDICADORES (V.I., V.D.) VARIABLES Variable Independiente Relieve topográfico entre las comunidades de Huanacopampa – Payahuanay Indicadores X1 =Levantamiento topográfico con estación total X2 = Levantamiento topográfico con drone Variable Dependiente Alineamiento del eje de la carretera, seccionamiento del eje de la carretera, volumen de movimiento de tierra del eje de la carretera, costo del levantamiento topográfico de la carretera y tiempo empleado en el levantamiento topográfico de la carreta.

Indicadores Y1 = Progresivas kilométricos km c.- Los levantamientos topográficos con Y2 = Seccionamineto m2 drone son más rápidos y de menor costo Y3 = movimiento de tierras m3 que los realizados con estación total en la Y4 = días Y5 = soles. carretera Huanacopampa – Payahuanay

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METODOLOGÍA TIPO DE INVESTIGACION Aplicada NIVEL DE INVESTIGACION Descriptiva METODO Comparativo Interpretación Muestra Datos obtenidos de levantamiento topográfico TECNICA comparación INSTRUMENTOS Estación total Drone Software de ingeniería