utilizacion de los rpas en geomatica

UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

Dª Ana Belén Bello Patricio

Presidenta COIGT Madrid

CEO Argentta Ingenieros S.L.Colegio Oficial de Ingeniería Geomática y Topográfica

¿Qué es UAS/RPAS?

UAV: Un vehículo aéreo no tripulado, comúnmente conocido como dron,

es una aeronave sin piloto.

UAS: Sistema aéreo no tripulado, resalta la importancia de otros

elementos aparte de la aeronave. Un UAS standard está compuesto por:

• Aeronave

• Sistema de control, por ejemplo Ground Control Station(GCS)

• Sistema de comunicaciones

RPAS (REMOTELY PILOTED AIRCRAFT SYSTEMS). Su vuelo es controlado

automáticamente por una unidad de control situada en la aeronave o por

control remoto desde el terreno.

Los Inicios

� Primera fotografía aérea (1858):

Gaspard Tournachon, “Nadar”(1820-1910)

Los Inicios

� Palomas:2ª GUERRA MUNDIAL

Los Inicios

� Ala fija, 1979Przybilla & Wester-

EbbinghausAltura de vuelo 150 m.Velocidad 11 m/s

� Helicóptero, 1980Wester-EbbinghausAltura de vuelo 10-100 m.

Clasificación

Ala flexible Ala fija Ala giratoria

Sin

en

erg

ía

Balones

Ala Delta

Parapente

Cometa

Planeador Cometa giratoria

Co

n e

ner

gía

Dirigibles ParapenteHélice

Motor propulsión

Helicóptero

Coaxial

Quadrotor

Multi-rotor

Más pesados que el aireMás ligeros que aire

Van Blyenburgh, 1999.

UAVs según motorización y peso

UAV de Ala Fija

Sistemas de Lanzamiento

Sistemas de Aterrizaje

UAV de Ala Fija

UAV de Ala Rotatoria

Características

� 1 rotor / Coaxial: Experiencia en pilotaje y

problemas con las vibraciones

� Quad-rotor / Multirotor:

– Mayor versatilidad y portabilidad.

– Menor capacidad de carga.

– Menor velocidad y autonomía

UAV de Ala Rotatoria

� SOLUCION DE ALA FIJA:– Grandes áreas abiertas

– Cartografía horizontal

– Mayor rendimiento de captura

� SOLUCIONES MULTIRROTOR:– Pequeñas áreas abiertas o

cerradas

– Cartografía vertical y horizontal

– Inspecciones visuales

Diferentes aplicaciones, diferentes soluciones

Clasificación

RPAS/UAV:

Foco

Conocimiento de los elementos clave a considerar al elegir un UAS cuyo objetivo sea la precisión

O Todos los UAS del mercado vuelan y tienen cámaras

O comparación de especificaciones técnicas e intentar entender los elementos diferenciales

Determinando los elementos clave

que influyen en la calidad de los datos

Comparativa de proyectos ilustrando

esas influencias

Elementos importantes a considerar para obtener una buena calidad métrica

Flight Behavior

Sensor Size

OptimizedCamera

Processing Software

Foco

Sensores

� RGB

� Multiespectral

� Térmicos

Características de las cámaras RGB

APS-C23.40 x 15.60 mm

1/1.7”7.60 x 5.70 mm

full frame

APS-C

full frame

1/1.7”

Focal Fija

Resolución

Tamaño del sensor

APS-C 23.40 x 15.60 mm

Tamaño del SensorRelación señal / ruido

1/1.7” 6.16 x 4.62 mm

Tamaño del SensorRango Dinámico

APS-C 23.40 x 15.60 mm1/1.7” 6.16 x 4.62 mm

APS-C 23.40 x 15.60 mm1/1.7” 6.16 x 4.62 mm

Tamaño del SensorSensibilidad

Velocidad 80 km/h Velocidad inferior

Vuelo

Baja velocidad� “Dancing in the

air”

• Reducción del recubrimiento

• Huecos sin datos

Alta velocidad� Estabilidad en la

adquisición de imágenes

• Datos consistentes

Velocidad 80 km/h

Estabilidad en la toma

Velocidad inferior

“Shaky � Image blur”

Vuelo

Tamaño del sensor

Gran tamaño de sensor

Tamaño de sensor menor

• Alta sensibilidad

• High dynamic range (alto

contraste en zonas de luz y

sombra y reducción de zonas

con sobreexposición)

• Relación señal/ruido

• Baja calidad de colores de la ortofoto

• Zonas con sobreexposición(carretera y tejado) Menos tie

points� Peor precisión

Data acquisition system

Distorsión de un terreno horizontal sin usar GCPs

Sistema Optimizado para Fotogrametría Otra Solución

• Estabilidad en el vuelo

• Tamaño de sensor

• Geometría de la cámara

optimizada

• Vuelo inestable

• Sensor pequeño

• Cámara convencional

UAS Trimble UX5Otro UAS

11,3

1,1 2

1,7

5,2

Errores en x GSD

XY - Average

Z - Average

Z - Max

Project GSD: 2.4cm

PRECISIÓN FINAL

VUELO FOTOGRAMETRICO: con puntos de control

H= altura elipsoidal

H= altura ortométrica

N= altura geoide

Medida de PC y su relación en las imágenes

La orientación absoluta en el

sistema de coordenadas de tierra

se realiza mediante coordenadas

de PC

Mala distribución de puntos de control

modifican los resultados del modelo digital

VUELO FOTOGRAMETRICO: sin puntos de control

Esto se puede lograr gracias a la

evolución tecnológica en la

miniaturización y las mejoras de

antenas multi-frecuencia GNSS y

receptores montados en los

UAV.

Bien con una antena de base fija

en el terreno, para trabajar en

RTK o sin ella, para trabajar en

PPK, se puede conseguir buenas

precisiones de GSD, si las

diferencias de alturas nos son

muy grandes.

En caso contrario, se puede

resolver volando en diagonal la

misma zona, a distinta altura,

para mejorar los parámetros de

calibración de la cámara.

APLICACIONES EN GEOMÁTICA

• Levantamientos cartográficos.

• Catastro y propiedad.

• Ingeniería civil (mediciones, seguimiento de obras, as-built, as-is).

• Control de deformaciones (infraestructuras y edificación).

• Emergencias y control de riesgos (desastres naturales).

• Medioambiente (vertederos) y geología (sedimentación).

• Cambio climático (glaciología).

Cartografía Castillo Vaxholm (Suiza)

CARACTERÍSTICAS

GSD 3,8 cm

Altura 120m

Fotos 126

UX5

Levantamiento Catastral El EjidoPlanificación con topográficos iniciales

CARACTERÍSTICAS

GSD 2.4 cm

Altura 75m

Fotos 365

UX5

Infraestructuras Canarias

Modificación de un enlace de carreteras

CARACTERÍSTICAS

GSD 2.4cm

Altura 75m

Fotos 826

UX5

!!! Vuelo realizado el 19/12/2013 ¡¡¡

CARACTERÍSTICAS

GSD 2.4cm

Altura 75m

Fotos 1135

UX5

Infraestructuras Canarias

Modificación de un enlace de carreteras

Carreteras Fuerteventura

Seguimiento de obras, Certificaciones

CARACTERÍSTICAS

GSD 2 cm

Altura 75m

Fotos 1275

UX5

Carreteras Fuerteventura

Seguimiento de obras, Certificaciones

CARACTERÍSTICAS

GSD 2 cm

Altura 75m

Fotos 1275

UX5

DESASTRES NATURALES

1ª Zona

Crítica

DESASTRES NATURALES

Cisterna con Agua potable

Pala Cargadora

Volquete

Corte de la calle, daños en el Badén y acumulación de roca

y lodo

Corte de la carretera Central

por acumulación de roca y lodo

DESASTRES NATURALES

Arqueología y PatrimonioGuerra Civil Española. Pinto. Madrid

CARACTERÍSTICAS

GSD 2.4 cm

Altura 75m

Fotos 365

UX5

Arqueología y PatrimonioGuerra Civil Española. Pinto. Madrid

CARACTERÍSTICAS

GSD 2.4 cm

Altura 75m

Fotos 365

UX5

Arqueología y Patrimonio

Guerra Civil Española. Pinto. Madrid

CARACTERÍSTICAS

GSD 2.4 cm

Altura 75m

Fotos 365

UX5

Castillo de San Ferrán

CARACTERÍSTICAS

GSD 1 cm

Altura 75m

Fotos 1385

UX5 HP

Arqueología y Patrimonio

Vertedero. Madrid

Evolución, Cubicación, Inventario de Activos…

CARACTERÍSTICAS

GSD cm

Altura 150m

Fotos 248

UX5

MEDIOAMBIENTE

Antártida Española

Planificación B.A.E. Juan Carlos I

CARACTERÍSTICAS

GSD cm

Altura 150m

Fotos 248

UX5

CAMBIO CLIMATICO

Modelo digital de superficie 3D

CARACTERÍSTICAS

GSD cm

Altura 150m

Fotos 248

UX5

CAMBIO CLIMATICO

Control y Evolución de Grietas en Glaciares

SITUACION DEL PILOTO LIMITE DE SEGURIDAD

Antártida Española

CAMBIO CLIMATICO

Modelo Desprendimiento Frente Glaciares (Glaciar Johnsons)CARACTERÍSTICAS

Altura 510 m

Antártida Española

CAMBIO CLIMATICO

Mina de Sepiolita Aragón

Ortofoto obtenida 3cm/pixel

CARACTERÍSTICAS

GSD 2cm

Altura 100m

Fotos 1205

UX5

MINERIA A CIELO ABIERTO

Nube de puntos obtenidos (I)

Mina de Sepiolita AragónCARACTERÍSTICAS

GSD 2cm

Altura 100m

Fotos 1205

UX5

MINERIA A CIELO ABIERTO

MINERIA A CIELO ABIERTO

Mina en Argentina362 imágenes

200 altura vuelo

6,4 GSD

MUCHAS GRACIASPOR SU ATENCIÓN

Colegio Oficial de Ingeniería Geomática y Topográfica