utilizacion de los rpas en geomatica

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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

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Page 1: 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

Page 2: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA
Page 3: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

¿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.

Page 4: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

Los Inicios

� Primera fotografía aérea (1858):

Gaspard Tournachon, “Nadar”(1820-1910)

Page 5: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

Los Inicios

� Palomas:2ª GUERRA MUNDIAL

Page 6: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

Los Inicios

� Ala fija, 1979Przybilla & Wester-

EbbinghausAltura de vuelo 150 m.Velocidad 11 m/s

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

Page 7: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA
Page 8: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

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

Page 9: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

UAV de Ala Fija

Sistemas de Lanzamiento

Page 10: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

Sistemas de Aterrizaje

UAV de Ala Fija

Page 11: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

UAV de Ala Rotatoria

Page 12: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

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

Page 13: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

� 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

Page 14: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

RPAS/UAV:

Page 15: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

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

Page 16: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

Elementos importantes a considerar para obtener una buena calidad métrica

Flight Behavior

Sensor Size

OptimizedCamera

Processing Software

Foco

Page 17: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA
Page 18: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

Sensores

� RGB

� Multiespectral

� Térmicos

Page 19: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

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

Page 20: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

APS-C 23.40 x 15.60 mm

Tamaño del SensorRelación señal / ruido

1/1.7” 6.16 x 4.62 mm

Page 21: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

Tamaño del SensorRango Dinámico

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

Page 22: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

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

Tamaño del SensorSensibilidad

Page 23: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA
Page 24: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

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

Page 25: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

Velocidad 80 km/h

Estabilidad en la toma

Velocidad inferior

“Shaky � Image blur”

Vuelo

Page 26: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

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

Page 27: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

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

Page 28: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

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

Page 29: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA
Page 30: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

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

Page 31: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

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.

Page 32: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

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).

Page 33: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

Cartografía Castillo Vaxholm (Suiza)

CARACTERÍSTICAS

GSD 3,8 cm

Altura 120m

Fotos 126

UX5

Page 34: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

Levantamiento Catastral El EjidoPlanificación con topográficos iniciales

CARACTERÍSTICAS

GSD 2.4 cm

Altura 75m

Fotos 365

UX5

Page 35: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

Infraestructuras Canarias

Modificación de un enlace de carreteras

CARACTERÍSTICAS

GSD 2.4cm

Altura 75m

Fotos 826

UX5

!!! Vuelo realizado el 19/12/2013 ¡¡¡

Page 36: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

CARACTERÍSTICAS

GSD 2.4cm

Altura 75m

Fotos 1135

UX5

Infraestructuras Canarias

Modificación de un enlace de carreteras

Page 37: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

Carreteras Fuerteventura

Seguimiento de obras, Certificaciones

CARACTERÍSTICAS

GSD 2 cm

Altura 75m

Fotos 1275

UX5

Page 38: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

Carreteras Fuerteventura

Seguimiento de obras, Certificaciones

CARACTERÍSTICAS

GSD 2 cm

Altura 75m

Fotos 1275

UX5

Page 39: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

DESASTRES NATURALES

Page 40: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

1ª Zona

Crítica

DESASTRES NATURALES

Page 41: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

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

Page 42: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

Arqueología y PatrimonioGuerra Civil Española. Pinto. Madrid

CARACTERÍSTICAS

GSD 2.4 cm

Altura 75m

Fotos 365

UX5

Page 43: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

Arqueología y PatrimonioGuerra Civil Española. Pinto. Madrid

CARACTERÍSTICAS

GSD 2.4 cm

Altura 75m

Fotos 365

UX5

Page 44: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

Arqueología y Patrimonio

Guerra Civil Española. Pinto. Madrid

CARACTERÍSTICAS

GSD 2.4 cm

Altura 75m

Fotos 365

UX5

Page 45: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

Castillo de San Ferrán

CARACTERÍSTICAS

GSD 1 cm

Altura 75m

Fotos 1385

UX5 HP

Arqueología y Patrimonio

Page 46: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

Vertedero. Madrid

Evolución, Cubicación, Inventario de Activos…

CARACTERÍSTICAS

GSD cm

Altura 150m

Fotos 248

UX5

MEDIOAMBIENTE

Page 47: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

Antártida Española

Planificación B.A.E. Juan Carlos I

CARACTERÍSTICAS

GSD cm

Altura 150m

Fotos 248

UX5

CAMBIO CLIMATICO

Page 48: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

Modelo digital de superficie 3D

CARACTERÍSTICAS

GSD cm

Altura 150m

Fotos 248

UX5

CAMBIO CLIMATICO

Page 49: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

Control y Evolución de Grietas en Glaciares

SITUACION DEL PILOTO LIMITE DE SEGURIDAD

Antártida Española

CAMBIO CLIMATICO

Page 50: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

Modelo Desprendimiento Frente Glaciares (Glaciar Johnsons)CARACTERÍSTICAS

Altura 510 m

Antártida Española

CAMBIO CLIMATICO

Page 51: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA
Page 52: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

Mina de Sepiolita Aragón

Ortofoto obtenida 3cm/pixel

CARACTERÍSTICAS

GSD 2cm

Altura 100m

Fotos 1205

UX5

MINERIA A CIELO ABIERTO

Page 53: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

Nube de puntos obtenidos (I)

Mina de Sepiolita AragónCARACTERÍSTICAS

GSD 2cm

Altura 100m

Fotos 1205

UX5

MINERIA A CIELO ABIERTO

Page 54: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

MINERIA A CIELO ABIERTO

Mina en Argentina362 imágenes

200 altura vuelo

6,4 GSD

Page 55: UTILIZACION DE LOS RPAS EN GEOMATICA

MUCHAS GRACIASPOR SU ATENCIÓN

Colegio Oficial de Ingeniería Geomática y Topográfica