CONGRESO SOBRE LOS DRONES APLICADOS A LA INGENIERÍA CIVIL APLICACIONES CARTOGRAFICAS. UAV BLACKBIRD S.L.

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1 CONGRESO SOBRE LOS DRONES APLICADOS A LA INGENIERÍA CIVIL APLICACIONES CARTOGRAFICAS

2 ESQUEMA DE LA PRESENTACION 1. Introducción a la Fotogrametría Moderna, principios básicos. 2. Tipos de RPAS que se utilizan para cartografía. 3. Proceso de gabinete. 4. Caso practico: Ortofotografía, topografía y video virtual. 1. Toma de imágenes. 2. Proceso de imágenes. 3. Resultado de orto fotografía. 4. Modelos 3D (PDF interactivo). 5. Modelos 3D con Google Earth. 6. Resultado topográfico. 7. Video virtual.

3 1.- Introducción a la fotogrametría moderna 1. La fotogrametría es una técnica para determinar las propiedades geométricas de los objetos y las situaciones espaciales a partir de imágenes fotográficas. 2. 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. 3. 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. 4. 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. 5. La fotogrametría aérea, se ha realizado habitualmente desde aviones tripulados con un coste y unos requisitos técnicos muy elevados. Sigue siendo imprescindible todavía para determinados trabajos por alturas de vuelo, y superficies a medir. (p.ej. Provincias completas para PNOA, etc). 6. La aparición de los RPAS (SARP - DRONES), ha propiciado la reducción de costes de toma de datos de forma muy considerable, y se ha demostrado que son muy útiles y con unas precisiones y resultados muy buenos para superficies relativamente pequeñas.

4 1.- Introducción a la fotogrametría moderna Fuente: Pix4D;

5 1.- Introducción a la fotogrametría moderna Principales características de la fotogrametría sobre RPAS (DRONES) 1. Consiste en el proceso de paso desde imágenes planas 2D a imágenes en 3D, introduciendo la tercera dimensión. 2. Se realiza mediante la técnica de estereoscopía, y principalmente hay dos métodos: a) Mediante proceso fotográfico directo y procesado por software. (El utilizado en los ejemplos de esta presentación). b) Mediante restitución estereoscópica clásica. (Es el sistema utilizado en Fotogrametría sobre aviones tripulados a gran altitud, adaptada a los RPAS). 3. Las imágenes tomadas desde un UAV (DRONE) son subortogonales, pero rara vez son totalmente ortogonales. 4. La precisión de los GPS de abordo son de varios metros - incluso m -, (aunque ya existen en el mercado sistemas RTK), por lo que de forma habitual las precisiones de centímetros han de obtenerse mediante puntos de control en el terreno (excepto en los mencionados sistemas RTK). 5. Las condiciones atmosféricas le afectan en gran medida. Fuertes vientos (sobre todo racheado), provoca cambios de posición de un avión que pesa en torno a 2-3 kg, pudiendo variar la posición de disparo de la fotografía. 6. Las alturas de vuelo no son muy elevadas (siempre por debajo de los 120 m).. 7. Las cámaras de captura de fotografías, son cámaras digitales convencionales, habitualmente con focal fija, pero con una calibración de fábrica que por cuestiones de humedad y temperatura suelen variar. 8. TODAS LAS CALIBRACIONES Y COMPROBACIONES DE CALIDAD DEL RESULTADO SE REALIZAN BAJO SOFTWARE POSTERIORMENTE AL VUELO. ES MUY CONVENIENTE DISPONER DE PUNTOS ADICIONALES A LOS DE CONTROL PARA COMPROBACION DE RESULTADOS.

6 2.- Tipos de RPAS que se utilizan para cartografia. Normativa: Ley 18/2014, de 15 de octubre, de aprobación de medidas urgentes para el crecimiento, la competitividad y la eficiencia (artículos 50 y 51): Esta normativa distingue: 1. Aeronaves de mas de 25 kg MTOW.- necesitan certificado de aeronavegabilidad 2. Aeronaves de menos de 25 kg MTOW.- no necesitan certificado de aeronavegabilidad Estas últimas, que son las que se utilizan de forma mayoritaria. A la hora de operar tienen las siguientes restricciones (a efectos prácticos): 1. Condiciones de vuelo VLOS (Visual Line of Sight) para todas ellas. 2. Posibilidad de vuelo BVLOS (Beyond Line of Sight) para equipos de menos de 2 Kg MTOW previa emisión de NOTAM. 3. Resto de restricciones de la normativa (Espacio aéreo no controlado, formación y titulación de pilotos, seguros de responsabilidad civi, etc).

7 2.- Tipos de RPAS que se utilizan para cartografia. Se pueden utilizar (principales ventajas e inconvenientes): 1. Ala fija (Aviones). a) Ventajas de mayor tiempo en vuelo y mayor capacidad de carga de pago. b) Inconvenientes de necesidad de pista para aterrizaje. (el despegue puede ser lanzado) 2. Ala rotatoria (Helicópteros). a) Ventajas de facilidad de despegue y aterrizaje en poco espacio. b) Inconvenientes de autonomía de vuelo mas limitada. 3. Multirotores. (Se pueden considerar una derivación de los helocópteros). a) Ventajas de estabilidad de vuelo y poco espacio requerido para despegue y aterrizaje. b) Inconvenientes de autonomía de vuelo mas limitada que los aviones. Cualquiera de los sistemas ha de incorporar: 1. Electrónica de abordo para control de posición y piloto automático. 2. Cámara fotográfica con posibilidad de posicionamiento de imagen. 3. Software de control. 4. Sistema de telemetría de datos entre la RPAS y el sistema de control en tierra GCS 5. Otros requisitos para la operación. (Sensores adicionales, etc)

8 3.- Proceso de gabinete. 1. Como ya se ha indicado, y de forma muy simplificada, el proceso de la fotogrametría moderna, consiste en obtener información 3D por solape de pixeles en fotografía digital. 2. El proceso del software consiste en generar una nube de puntos (similar a una nube.las de Laser Escáner), generada por el propio software de proceso de imágenes - habitualmente entre 300 y 1800 imágenes procesadas El software genera el Modelo digital del Terreno (DTM), y el Modelo digital de Superficie (DSM). 4. Estos resultados, - que son nubes de millones de puntos generadas a partir de imágenes -, son ya tratados con software específico (Sistemas CAD, Sistemas GIS, Sistemas de gestión de modelos 3D, etc) para entrega de resultados finales.

9 4.- Caso Practico: Orto Fotografía, topografía y video virtual. Toma de imágenes: Imágenes desde UAV de ala fija. Altura de vuelo al suelo: 120 m. Velocidad de avance: 12 m/s (43 km/h). Solape de fotografías longitudinal: 80 % Solape de fotografías transversal: 70 % Resolución obtenida GSD: 5,14 cm/pixel Precisión obtenida 1-3 pixels.

10 4.- Caso Practico: Orto Fotografía, topografía y video virtual. Proceso de gabinete: 1. Proceso de imágenes automático para orientación 2. Introducción de puntos de control de terreno. 3. Proceso final. 4. Generación de Orto imágenes, nube de puntos, y ficheros.kmz,.pdf, Geotiff, etc. 5. Proceso de nube de puntos en software topográfico, levantamiento topográfico. 6. Proceso de video en software específico. 7. Entrega de resultados finales. Resultado de Orto Fotografía Modelo 3D Resultado Topográfico Video vuelo virtual

11 Resultado ortofotografía a escala 1:1.500

12 Modelo 3D a partir del vuelo

13 Resultado topográfico (sobre ortofoto)

14 4.- Caso Practico: Orto Fotografía, topografía y video virtual. Video ejemplo vuelo virtual en dos emplazamientos (Duracion: 2 minutos)

15 4.- Caso Practico: Orto Fotografía, topografía y video virtual. Otros ejemplos

16 Resultado ortofotografía a escala 1:750

17 Resultado ortofotografía a escala 1:250

18 Otro ejemplo: Orto fotografia

19 4.- Caso Practico: Orto Fotografía, topografía y video virtual. Otro ejemplo: Resultado Topográfico (Zona Ampliada)

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