Fotogrametría con Drones Ventajas y Desventajas

Fotogrametría con Drones: La fotogrametría con drones es otro método mediante el cual es posible establecer gran número de puntos de control sobre una zona limitada, siempre que en las fotografías puedan verse claramente puntos adecuados del terreno.

Las posiciones de algunos puntos en el terreno deben determinarse mediante el SPM, triangulación o levantamientos poligonales. A continuación pueden hacerse mediciones de la posición de otros puntos en fotografías aéreas y cálculos realizados con arreglo a un proceso conocido como triangulación aérea para determinar el equivalente de las posiciones en el terreno de los puntos medidos.

Fotogrametría terrestre

Es necesario disponer de fotografías aćreas adecuadas que se solapen para lograr una cobertura estereométrica, es decir, cada parte del terreno debe aparecer por lo menos en dos fotografías contiguas y algunos puntos deben aparecer en tres fotografías sucesivas en una banda de fotografías.

El recubrimiento anterior y posterior de las fotografías debe ser aproximadamente del 60 por ciento, mientras que el recubrimiento lateral entre bandas debe ser de un 15 por ciento. Habiendo adquirido este grupo de fotografías, y dependiendo de su escala, del equipo utilizado, de la calidad de las imágenes de los puntos coordinados y de la habilidad de los operadores, será posible medir las posiciones relativas de puntos en el terreno con una exactitud de unos pocos centímetros.

La fotogrametría es esencialmente una técnica de producción en masa que tiene una buena relación costo/beneficio sólo cuando es necesario fijar un número suficientemente grande de puntos en el terreno. La precisión alcanzable con el equipo moderno depende más del costo que de cualquier otro factor.

Drones para fotogrametría

En la actualidad, el uso de drones ha generalizado el uso de la fotogrametría aérea en muchos más campos de los que anteriormente estaba disponible. En realidad, las técnicas que ahora utilizamos se basan en las tradicionales, pero los requerimientos, el equipamiento necesario y la complejidad de las operaciones se ha reducido sustancialmente.

Con ello, los costes han caído de forma radical, hasta el punto de que servicios que antes se afrontaban como complejos proyectos de ingeniería, pueden ser completados con equipos de unos pocos miles de euros en una mañana. Hasta aquí, un poco de historia, pero, ¿qué es y cómo se realiza la fotogrametría con drones?

Esta técnica nos permite conocer las propiedades geométricas de un objeto o una superficie a partir de la información obtenida a partir de varias imágenes con información redundante. Simplificando, para que un objeto pueda estar fielmente reconstruido, éste, debe de aparecer en un número suficiente de imágenes. Es esta información repetida, la que permite extraer su estructura.

Software para fotogrametría con drones

Te preguntarás cómo se consigue este “extra” de información, y la respuesta es sencilla: a través del solapamiento entre imágenes consecutivas (overlap). Para ello un piloto de RPA tiene que planificar la misión de forma que cada imagen contenga elementos que también aparecen en la imagen anterior, posterior y las vecinas en los laterales.

El porcentaje de solape suele oscilar entre el 60 y el 90%, y habitualmente viene calculado por el software de planificación de vuelos con drones. Estos programas se encargan de calcular secuencias de disparos a partir de la posición esperada del drone, su altura y el solape deseado.

Una vez obtenidas las imágenes es necesario utilizar un software de fotogrametría que las procese y que sea capaz de “inferir” la posición XYZ de millones de puntos. Estos millones de puntos servirán para generar las reconstrucciones 3D en forma de polígonos, nubes de puntos, o bien, ortofotos. Para los más curiosos, el software se encarga de buscar correspondencias entre imágenes, determina cuales son las posiciones probables en base a los diferentes puntos de vista de un mismo elemento, y finalmente las limita a una sola. A este proceso se le denomina stitching.

Levantamiento topográfico con drones

Levantamiento fotogramétrico con drones

Existen diferentes opciones a la hora de seleccionar un software que se ajuste a tus necesidades. Al margen de sus puntos fuertes, hay un elemento común: suponen una inversión importante. Como ya tratamos en este post hay que tener claro los costes totales que supone completar el procesado por uno mismo: ordenadores, licencias, horas de aprendizaje, tiempo invertido en cada trabajo.

La tecnología de los llamados «mapas inteligentes» está revolucionando la gestión del mundo, y su gran novedad en los próximos años será su implantación de forma generalizada entre la población, ya que hasta ahora su uso se restringía al ámbito de las empresas.

Teniendo todo en cuenta, utilizando el software de fotogrametría no tendrás que preocuparte ni romperte la cabeza si aparecen problemas con el procesado ya que la plataforma es totalmente autónoma, es decir, tú solo te encargas de subir el set de fotografías, elegir los resultados y en unas pocas horas tendrás tu mapa o reconstrucción 3d lista.

Fotogrametría aérea con drones

Ventajas de realizar la fotogrametría con drones:

Hasta la reciente aparición de los drones, la fotogrametría aérea, se realizaba con imágenes satelitales o directamente desde helicópteros/avionetas. Cada método presenta ventajas e inconvenientes, por lo que no existe una solución única para todo tipo de trabajos:

• Helicópteros: aunque pueden ofrecer una buena resolución (20/40 cm/píxel), son caros de operar (miles €/hora) y el procesamiento supone un coste importante.
• Avioneta: ofrecen una resolución similar a los helicópteros pero son más económicos (cientos €/hora). Como en el caso anterior, es necesario estimar cuidadosamente los costes de procesamiento ya que en la mayoría de casos supondrán miles de euros por proyecto.
• Satélites: aunque no se trata de una tecnología excesivamente cara ofrecen una resolución muy baja para ese tipo de trabajos (1m por píxel). Otros problemas asociados a esta tecnología son el tiempo de revisita y existencia de oclusiones (nubes).

Vuelos fotogramétricos con drones

Otro beneficio que se obtiene con el uso de la fotogrametría con drones es que las técnicas pueden utilizarse no sólo para fijar puntos de control sino también para establecer detalles y curvas de nivel. Las técnicas de levantamiento de campo son menos adecuadas para la cartografía topográfica salvo en el caso de zonas relativamente pequeñas.

Sin embargo, los datos trigonométricos se refieren a posiciones del esferoide tomadas como datos de referencia del levantamiento. Un mapa es generalmente una hoja plana y para trasladar los datos esféricos a esa hoja hay que hacer una proyección cartográfica. Hay muchos tipos de proyección y todos ellos exigen que se hagan cambios en los ángulos y las distancias medidos en la superficie de la Tierra.

Ya sea la forma o la superficie (o ambas cosas) de las características naturales de las que se ha levantado el mapa habrán sufrido inevitablemente cierta alteración. Distintas proyecciones dan resultados diferentes para distintas partes de la superficie de la Tierra. Algunas proyecciones ofrecen ventajas especiales para determinados fines y, por consiguiente, la elección de una proyección está determinada en cada caso por la superficie de la Tierra a que ha de aplicarse y por la finalidad del mapa.

Procedimiento de Levantamiento topográfico con Drones

Levantamiento topográfico con Drones

Fotogrametría con drones: La escala de los mapas básicos preparados a partir de datos de un levantamiento topográfico catastral es de gran importancia, puesto que, si bien en general resulta fácil y conveniente levantar mapas a escala pequeña a partir de un mapa a escala grande suprimiendo detalles y ajustando la posición y la forma de algunos objetos, no es factible preparar mapas a escala grande a partir de un mapa básico a escala pequeña sin realizar nuevos y múltiples trabajos de campo.

La escala escogida para levantar un mapa dependerá siempre de la topografía y del número de detalles del terreno y del uso que se ha de dar a los mapas derivados de los mapas originales. En términos generales, la escala escogida debe ser la que muestre el detalle requerido con la exactitud y claridad necesarias, dejando un margen suficiente para insertar la materia descriptiva que se necesite para determinados fines.

Una vez decidida la escala básica, se traza el esquema del mapa con arreglo a la proyección requerida y conforme a los datos trigonométricos y de otro tipo registrados. Por lo general el mapa se lleva al campo para completar los detalles finales, aunque, si está basado en fotografías aéreas, gran parte del trabajo se puede realizar en la oficina.

¿Que es la fotogrametría con drones?

Mapa que muestra el relieve terrestre

Una de las características de la mayoría de los mapas nacionales es la “retícula”. Esta consiste en una serie de líneas trazadas paralela y perpendicularmente a un determinado meridiano.

fotogrametría con drones

El propósito de la retícula es determinar y describir la posición de cualquier lugar sobre el mapa. Para ello se enumeran los rectángulos de la retícula original (y sus subdivisiones) con arreglo a una secuencia reconocida.

Conviene tener en cuenta que la única proyección cartográfica en la que la retícula coincide con la “gratícula”, es decir, las posiciones proyectadas de la red de coordenadas de latitud y longitud que sirven de base al mapa, es la simple proyección cilíndrica. Esta proyección no se usa nunca para los mapas topográficos debido a la manera en que distorsiona la forma del terreno.

En general la gratícula y la retícula coinciden solamente a lo largo de determinadas líneas, tales como el meridiano central en el Polígono Mercator que es la proyección utilizada más comúnmente para el levantamiento de mapas topográficos. En la práctica, en su conjunto la retícula nunca coincide con la gratícula (red de coordenadas).

Topografia aerea con drones

La producción de topografia con drones 3D precisas y útiles requiere tres ingredientes: imágenes de drones aéreos, buen control del suelo y la ciencia de la fotogrametría. Pero el proceso real que construye el modelo de terreno 3D de su sitio, como el software de fotogrametría, puede parecer misterioso.

Queríamos desmitificar la ciencia y la complejidad detrás de hacer este levantamiento topográfico en 3D. Nos centraremos en la fotogrametría en esta publicación, pero también puede leer sobre el control del suelo o cómo capturar datos de calidad.

¿Qué es la fotogrametría?

En su forma más básica, la «fotogrametría» se mide a través de fotos. Puede sonar seco y complicado, pero su funcionamiento interno define la forma en que volamos.

Cuando envías tu dron, toma fotos de tu sitio con mucha superposición. La superposición del 80% en cada imagen es necesaria por dos razones:

Para que la computadora pueda unir imágenes para hacer la ortofoto.
Para capturar suficientes ángulos de cada entidad para modelar en 3D.

No podemos exagerar la importancia de un vuelo constante y constante para obtener estas fotos adecuadas para la fotogrametría de drones. (La mejor manera de lograrlo es con una aplicación de planificación de vuelo.)

¿Qué es fotogrametría en topografía?

La esencia de la ciencia.

Esencialmente, si ve la misma característica desde tres o más posiciones conocidas, puede triangular su ubicación en el espacio (también conocido como las coordenadas exactas de X, Y y Z). Una característica es cualquier punto visualmente distinto en una imagen.

Si tomaste una imagen promedio de tu levantamiento topográfico, podrás elegir fácilmente muchas «características» entre las imágenes. Cuantas más características combine, mejor podrá relacionar imágenes entre sí y reconstruir objetos dentro de ellas. Esto es exactamente lo que hace el software de fotogrametría para una función, y la siguiente, y la siguiente, y así sucesivamente, hasta que cubra todo su sitio.

Una vez que tenga muchas de estas características, piense en millones, puede crear una «nube» de puntos. Cada punto tiene una característica coincidente que describe su área topografiada en esa ubicación.

Luego puede convertir su nube de puntos en cualquier salida regular utilizada en software geoespacial, como una malla 3D o un modelo de elevación digital (DEM).

¿Qué es la fotogrametría con drones?

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