Introducción a la topografía con drones

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Introducción a la Topografía con Drones: Una Revolución en la Captura de Datos

La topografía tradicional ha sido transformada radicalmente con la incorporación de los drones, una herramienta que amplía las posibilidades de mapeo y modelado del terreno con una precisión y eficiencia sin precedentes. En este post, exploraremos cómo la topografía con drones difiere de los métodos clásicos y detallaremos los procesos involucrados en la creación de modelos digitales de superficie y ortomosaicos utilizando tecnología de fotogrametría avanzada.

¿Qué es la Topografía con Drones?

La topografía con drones, también conocida como fotogrametría aérea, utiliza vuelos de drones equipados con cámaras de alta resolución para capturar fotografías aéreas. Estas imágenes son luego procesadas para generar representaciones digitales precisas de la superficie terrestre. A diferencia de la topografía tradicional que requiere medición directa y manual del terreno, la topografía con drones permite realizar mediciones desde el aire, lo que resulta en un proceso mucho más rápido y a menudo más detallado.

Ventajas sobre la Topografía Clásica

Rapidez y Eficiencia

Los drones pueden cubrir grandes áreas en un corto período de tiempo, lo que reduce significativamente las horas de trabajo en campo comparado con los métodos tradicionales.

Precisión Mejorada

Con el uso de cámaras de alta calidad y la integración de tecnología GNSS RTK en los drones, las imágenes capturadas están georreferenciadas con una precisión centimétrica, eliminando casi por completo el margen de error en la ubicación de puntos específicos. Se puede utilizar cualquier GNSS propio que actúe de base como por ejemplo Polaris S100, SingularXYZ X1 o Toknav T10.

Accesibilidad a Zonas Difíciles

Los drones pueden acceder fácilmente a terrenos montañosos, vastos o de difícil acceso, lugares donde la topografía tradicional podría enfrentar limitaciones significativas.

Proceso de Topografía con Drones

1. Planificación del Vuelo

Antes de volar, es crucial establecer una ruta que asegure una cobertura completa del área de interés. La superposición de imágenes, entre un 50% y un 80%, es esencial para garantizar la precisión en el modelo 3D final.

2. Captura de Datos

El dron realiza el vuelo siguiendo la ruta planificada, capturando imágenes que luego serán procesadas. Durante este proceso, también se establecen puntos de control en el suelo, marcados con dianas, cuyas coordenadas son medidas con precisión usando receptores GPS centimétricos. Cualquiera de los RECEPTORES de nuestra tienda son aptos para tal fin.

3. Procesamiento de Imágenes

Las imágenes capturadas son procesadas mediante software especializado como Agisoft Metashape, Pix4D o RealityCapture. Estos programas utilizan las fotografías para crear un modelo digital de superficie (DSM) o un ortomosaico, compilando todas las imágenes en un mapa continuo y detallado.

Los mejores drones para topografía y fotogrametría

Aunque hay una gran variedad de marcas y modelos de drone aptos para topografía y fotogrametría nos centraremos en varios modelos de la reconocida marca DJI por ser los más conocidos y por su alto desempeño y calidad.

DJI es uno de los principales fabricantes de drones y ofrece varios modelos que son ideales para la topografía y cartografía debido a su capacidad de integración con tecnología RTK y funciones de planificación de vuelo. Aquí te detallo algunos modelos populares que podrían ser útiles para tus necesidades en topografía con drones:

DJI Phantom 4 RTK

Este dron está específicamente diseñado para la topografía y la cartografía gracias a su módulo RTK integrado, que proporciona precisión de nivel centimétrico en las coordenadas de las imágenes capturadas. El Phantom 4 RTK también incluye una cámara de alta resolución que puede capturar detalles detallados del terreno. Es compatible con la aplicación DJI GS RTK, que permite planificar vuelos de manera detallada y precisa.

DJI Matrice 300 RTK

El Matrice 300 RTK es conocido por su robustez y versatilidad, lo que lo hace ideal para aplicaciones industriales, incluida la topografía. Ofrece soporte para múltiples configuraciones de carga útil y también incorpora un sistema RTK integrado para mejorar la precisión de los datos geoespaciales. Este modelo es compatible con DJI Pilot y DJI FlightHub, que son plataformas avanzadas para la planificación y gestión de vuelos.

DJI Mavic 3

El DJI Mavic 3, aunque no es un modelo RTK por defecto, ofrece características avanzadas de captura de imágenes y puede ser útil para topografía de menor escala. Es compatible con aplicaciones de terceros que permiten la planificación de vuelos. Para aplicaciones que requieren una precisión extrema, sería mejor optar por un modelo con capacidades RTK integradas.

DJI Mini 2 para Fotogrametría

Portabilidad

El DJI Mini 2 es extremadamente ligero y portátil, lo que lo hace ideal para proyectos en áreas remotas o de difícil acceso. Su peso es menor a 250 gramos, lo que también lo exime de ciertas regulaciones de vuelo en muchos países.

Calidad de la Cámara

Cuenta con una cámara que ofrece una resolución de 12 megapíxeles y un sensor CMOS de 1/2.3 pulgadas. La cámara es capaz de capturar video en 4K, lo que es suficiente para proyectos de fotogrametría de menor escala que no requieren una precisión extrema.

Duración de la Batería

El Mini 2 tiene una duración de batería de hasta 31 minutos en condiciones óptimas de vuelo, lo cual es bastante bueno para un dron de su tamaño. Esto permite realizar vuelos más largos y cubrir áreas más extensas en una sola sesión.

Limitaciones de DJI mini 2 para Fotogrametría Profesional

Falta de RTK

A diferencia de los modelos más especializados, el Mini 2 no cuenta con capacidades RTK, lo que significa que no puede garantizar la precisión centimétrica necesaria para aplicaciones profesionales de topografía. No obstante podemos apoyarnos en puntos de control con coordenadas precisas medidas correctamente.

Planificación de Vuelo

El Mini 2 dispone de planificación de vuelo, aunque el modelo Mini 2 SE que lo sustituye no cuenta con soporte para ello. Por eso motivo es una muy interesante opción adquirir la antigua versión del DJI Mini 2.

Sensibilidad al Viento

Debido a su ligereza, el Mini 2 puede ser más susceptible a las condiciones de viento, lo que puede afectar la estabilidad del vuelo y, por ende, la calidad de las imágenes capturadas.

DJI mini 2 es apto para fotogrametría aunque con ciertas limitaciones

Aunque el DJI Mini 2 no es el dron más adecuado para fotogrametría profesional debido a ciertas limitaciones respecto a sus hermanos mayores, puede ser una herramienta útil para proyectos de fotogrametría a pequeña escala o para aquellos que están empezando en el mundo de la topografía con drones y buscan una opción económica para experimentar y aprender. Para trabajos de alta precisión y proyectos comerciales, sería recomendable considerar modelos especializados como el Phantom 4 RTK o el Matrice 300 RTK.

Aquí dejo un ejemplo de Ortomosaico u Ortofoto generado a partir de un vuelo con DJI mini 2 a 50 metros de altura, con doble grilla o pasada, solape (overlap) del 75%, gimbal a -75º y a una velocidad de 4m/s.

ortofoto-ortomosaico

Conclusión

Al seleccionar un dron para topografía, es importante considerar la compatibilidad del dron con el software de procesamiento de imágenes que planeas usar, como Pix4D o Agisoft Metashape. Además, verifica que el dron pueda soportar las condiciones meteorológicas y geográficas del área de trabajo. Cada uno de estos modelos de DJI tiene sus propias características y ventajas, por lo que la elección dependerá del tipo específico de proyectos de topografía que planeas realizar y del nivel de precisión requerido.

La incorporación de drones en la topografía ha marcado un punto de inflexión en la forma en que se realiza el mapeo y modelado del terreno. Esta tecnología no solo ofrece ventajas en términos de eficiencia y accesibilidad, sino que también mejora la precisión de los datos geoespaciales que son cruciales para una variedad de aplicaciones, desde la construcción y la agricultura hasta la planificación urbana y la gestión de recursos naturales. Al elegir la tecnología adecuada y aplicarla de manera efectiva, las posibilidades son prácticamente ilimitadas.

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