PRODUCCIÓN CARTOGRÁFICA CON UAVs AMFITEATRO DE TARRAGONA

Transcripción

1 PRODUCCIÓN CARTOGRÁFICA CON UAVs AMFITEATRO DE TARRAGONA

2 1 INDICE Trabajo con la fotogrametría aérea. INTRODUCCIÓN TRABAJO FOTOGRAMÉTRICO CON UAVs PROCEDIMIENTO PLAN DE VUELO APOYO TOPOGRÁFICO TOMA FOTOGRÁFICA PROCESADO Y CÁLCULO GENERACIÓN DE PRODUCTOS MODELOS DIGITALES DE SUPERFICIES (MDS) ORTOMOSAICO PRODUCTOS DERIVADOS DEL MDS CONCLUSIONES ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS RESOLUCIÓN CALIDAD FLEXIBILIDAD ESCALABILIDAD CAMPO POR RECORRER: EL ANÁLISIS MULTIESPECTRAL TERMOGRAFÍA ÍNDICES DE VEGETACIÓN PERSPECTIVAS NUNCA VISTAS EQUIPO TÉCNICO Y HUMANO pag.2 pag.3 pag.3 pag.3 pag.4 pag.5 pag.6 pag.7 pag.7 pag.7 pag.8 pag.9 pag.9 pag.9 pag.11 pag.11 pag.11 pag.12 pag.13 pag.14 pag.15 pag.16

3 2 INTRODUCCIÓN UAV Una alternativa para viabilizar el uso de la fotogrametría en este tipo de proyectos y obtener una solución muy potente para la confección de trabajos a escalas grandes(1:1000,1:500,1:250, ). La «Casa del almirante» es una pintura mural datada en a. C., en la que se observa una comunidad costera en perspectiva oblicua. La necesidad de obtener cartografía de los elementos que nos rodean ha existido siempre. Evidentemente, en cada época se han empleado distintas metodologías y tecnologías para la producción cartográfica. En la actualidad, una de las técnicas más empleadas es la fotogrametría. La idea de poder sobrevolar una extensión determinada para sacar unas fotos y en gabinete poder recomponer el modelo para obtener la geometría y los elementos de dicha extensión hace que esta técnica sea muy potente. En determinados proyectos, los elevados costes que supone el espegue de un avión para la realizaciónde la toma fotográfica hacen descartar esta técnica. Avión ejecutando plan de vuelo

4 3 TRABAJO FOTOGRAMÉTRICO CON UAVs Se expone la realización de trabajos fotogramétricos con una variante a la metodología convencional: captura de fotogramas con un UAV (Unmanned Aerial Vehicle)*. PROCEDIMIENTO El flujo de trabajo consistes de 4 puntos básicos para la confección del producto. 1 PLAN DE VUELO Primeramente, en gabinete, se realiza el diseño del vuelo en función de la resolución que se pretenda obtener (o la escala), de la ubicación de la extensión a representar, de la orografía del terreno y de la previsión meteorológica. *También conocido en castellano por sus siglas como VANT (Vehículo Aéreo no Tripulado) o Drone, es una aeronave que vuela sin tripulación humana a bordo. Se programa un plan de vuelo mediante Waypoints con el software donde programamos una ruta de vuelo que se ejecutará de forma autónoma, donde no sólo podremos programar los desplazamientos juntos con lasvelocidades de ascenso o desplazamiento, sino que también podremos programar la forma en que realiza el vuelo e,incluso, el punto que debe estar apuntando la cámara en todo momento, o el lugar en que deberá sacar la fotografía, o la inclinación de la cámara en ese punto.

5 4 TRABAJO FOTOGRAMÉTRICO CON UAVs 2 APOYO TOPOGRÁFICO Para la correcta georeferenciación del producto es necesaria la obtención de posiciones precisas de determinados puntos sobre el terreno. Estos puntos servirán para transformar el modelo fotogramétrico en modelo del terreno. Las precisiones de los puntos de apoyo están acorde con la escala del producto (s 1cm). Esta técnica se ha importado de la fotogrametría aérea convencional. Aunque en proyectos de fotogrametría aérea convencional no es muy utilizada, en los proyectos fotogramétricos con UAVs se adapta perfectamente al flujo de trabajo. Además de obtener la posición de los puntos sobre el terreno, estos también deben identificarse claramente en las fotografías, para poder establecer una correcta correlación. Dependiendo de la zona de estudio y de la escala, se reparten estratégicamente unas dianas en la zona de trabajo para que en las fotos aparezcan claramente identificados los puntos de apoyo y de esta manera minimizar errores de apreciación.

6 5 TRABAJO FOTOGRAMÉTRICO CON UAVs 3 TOMA FOTOGRÁFICA Simultáneamente a la fase anterior, se realizan las fotos. Según el plan de vuelo planificado por waypoints, se ejecutará la ruta donde se realizará una fotografía en cada punto programado, podremos visualizar en el PC en tiempo real toda la información de telemetría, estado del aparato y posición del mismo mediante GPS. fotografía nº 24 de 45 a 50 metros de altura Tras finalizar el plan de vuelo se realizará la descarga de datos de telemetría de vuelo y fotografías para el posterior procesamiento de dicha información. Datos de telemetría de emisora del UAV

7 6 TRABAJO FOTOGRAMÉTRICO CON UAVs 4 PROCESADO Y CÁLCULO Una vez tomadas las fotografías (con sus parámetros asociados que aparecen en la telemetría descargada) y obtenidas las coordenadas de los puntos de apoyo, se realiza el cálculo de los parámetros de orientación de cada una de las fotografías. El proceso de cálculo se le denomina Aerotriangulación, y es un modelo matemático basado en ecuaciones de colinealidad que incorpora gran cantidad de redundancias al proceso para poder dar robustez al sistema y poder obtener unos resultados con alta fiabilidad. El resultado de este proceso es la obtención de los parámetros de orientación externa de cada una de las fotografías. Ecuación de colinealidad Datos de telemetría obtenidos del UAV

8 7 GENERACIÓN DE PRODUCTOS Una vez obtenidos los parámetros de orientación externa de las fotografías, ya podemos empezar a medir sobre las fotografías. MODELOS DIGITALES DE SUPERFÍCIES (MDS) El primer producto que se obtiene es un Modelo Digital de Superficies que contiene toda la información geométrica de la zona de estudio. Es un verdadero modelo 3D del terreno y de los edificios que en él pueda haber. ORTOMOSAICO Producto muy visual es el ortomosaico. En lenguaje no muy riguroso, pero gráfico, se definiría como una vista de pájaro sobre la cual se puede medir!!!

9 8 PRODUCTOS DERIVADOS DEL MDS A partir del MDS se pueden obtener los siguientes productos: CURVAS DE NIVEL SECCIONES Y PERFILES

10 9 CONCLUSIONES Este punto lo hemos dividido en un análisis de resultados y un análisis de posibilidades que esta metodología ofrece y que está en continua evolución. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS RESOLUCIÓN A continuación se exponen 3 ortofotografías de la zona del Anfiteatro de Tarragona con la misma extensión para poder comparar Orto 25cm/píxel, Orto 10cm/píxel y Orto UAV cm/píxel. Orto 25cm/píxel Orto 10cm/píxel En Catalunya estamos acostumbrados a trabajar sobre ortofotografías a escala 1:2500 (de alta resolución), incluso, en determinadas zonas podemos trabajar con escala 1:1000 (zona litoral especialmente). Orto UAV 1cm/píxel

11 10 CONCLUSIONES RESOLUCIÓN Las imágenes que se obtienen con un UAV tienen una resolución mucho mayor de lo convencional. El hecho de realizar un vuelo a unas altitudes muy inferiores que en los vuelos fotogramétricos convencionales, hace que la escala de trabajo sea mucho mayor. No resulta nada extraño realizar trabajos en los que se obtienen ortofotografías con un tamaño de píxel entre 1 y 5 cm. Detalle de la Orto UAV

12 11 CONCLUSIONES CALIDAD El producto que se presenta está basado en las técnicas de fotogrametría aérea convencional. Estas técnicas están contrastadas y con ellas se obtienen productos de alta calidad. Dentro de la calidad entraría el concepto precisión y este dependerá de la escala, y por lo tanto de la altura del vuelo. La singularidad del trabajo con UAV, respecto a la fotogrametría aérea convencional, es que la altura del vuelo es mucho menor y las escalas de trabajo son más grandes también. FLEXIBILIDAD El sistema de trabajo que se presenta es muy manejable y permite, a diferencia de los vuelos convencionales, realizar para un mismo proyecto distintos vuelos pero en zonas geográficamente separadas sin ello tener que suponer un incremento sustancial del coste de los trabajos.la inmediatez a la hora de la ejecución de los trabajos y de la confección del plan de vuelo abre una nueva ventana de posibilidades donde poder utilizar la fotogrametría aérea para la captura masiva de información geográfica. En definitiva, proyectos medianos y pequeños pueden plantearse utilizar esta metodología con UAV. ESCALABILIDAD Este concepto deriva del punto anterior pero se considera de interés explicitar que el sistema permite, en un mismo proyecto, volar unas determinadas áreas con una mayor calidad que la otra parte del proyecto. Por ejemplo, en un proyecto a escala 1:1.000, se puede realizar un detalle escala 1:500 de una zona de especial interés.

13 12 CAMPO POR RECORRER: EL ANÁLISIS MULTIESPECTRAL

14 13 TERMOGRAFÍA La metodología para tomar imágenes infrarrojas aéreas se parece mucho a la toma de fotografías aéreas. Para reunir la información, el Drone vuela sobre un área determinada con una cámara montada en el fuselaje del UAV y orientada directamente hacia la superficie a fotografiar. Las imágenes se guardan en una memoria de almacenamiento o bien son enviadas directamente al operario mediante transmisión de datos inalámbrica donde posteriormente serán procesadas. En lo que la termografía infrarroja difiere de la fotografía aérea visible es en, los factores ambientales, la hora del día en la cual ocurre la inspección y en la longitud de onda de las imágenes que obtiene el detector, ya que la termografía revela fuentes de calor y las diferencias relativas de calor de un objeto a otro. imagen convencional imagen infraroja TECNOLOGÍA DE CÁMARAS FLIR 440 El equipamiento que hemos utilizado para los vuelos con UAV son cámaras de mano de la marca FLIR del tipo T440 pero el equipo está preparado para acoplar diferentes tipos de cámaras.

15 14 ÍNDICES DE VEGETACIÓN La incorporación de una cámara de infrarrojo nos permite obtener mapas de vigorosidad vegetal, índices de vegetación (NDVI), mapas de estrés hídrico, zonas de insolación, etc. La metodologia para tomar imágenes infrarojas aéreas se parece mucho a la toma de fotografías aéreas. imagen infraroja

16 15 PERSPECTIVAS NUNCA VISTAS La versatilidad del UAV ( drone ), y los años de experiencia en el mundo de la fotografía y la arquitectura nos permite realizar perspectivas imposibles, nunca vistas hasta el día de hoy. Innovamos, ofrecemos perspectivas nunca vistas y abaratamos costes. Podemos volar desde una cota de 1m hasta 300m de altura, trabajando tanto en el exterior como en el interior de algunos espacios. Tenemos siempre presente la luz para poder ofrecer la mejor calidad fotográfica posible. Para poder ofrecer un trabajo profesional y obtener unas buenas imágenes, trabajamos con un equipo formado por dos personas: el operador de cámara y el operador del UAV(drone). Con esta forma de trabajar podemos obtener mejores resultados, ya que cada miembro del equipo se puede concentrar en una sola tarea. Las imágenes capturadas se visualizan en tiempo real para el operador de cámara. Este sistema de trabajo permite al cliente dar las órdenes al equipo de filmación para capturar las imágenes deseadas. Se trabaja con cámara profesional y con archivos fotográficos RAW ( de gran calidad sin pérdida). Se pueden realizar fotografías de muchos megabytes.

17 16 EQUIPO TÉCNICO Y HUMANO Aibert Garriga Feixat Ingeniero en Geodesia, Cartografía y Topografía Telf: aibert@garfei.com Salvador Morón Ortega Arquitecto técnico Telf: Pepo Segura Marzal fotógrafo Telf: info@aeroproduccions.com