Los drones, herramienta de apoyo en los levantamientos topográficos en obras de ingeniería

La topografía aplicada a obras civiles tradicionalmente ha representado la solución cuando por exigencias de precisión y detalle se requieren planos con escalas mayores a 1:1.000. 

Los diferentes tipos de mapas topográficos a ser producidos pueden ser de replanteo, de diseño ó modificación de obra, cálculos de movimientos de tierra ó de volumen, de uso legal como adquisición, venta, etc de terreno, entre otros. 

Específicamente, para la creación de los mapas de diseño y modificación de obras, calculo de movimientos de tierra así como de replanteo de obras, el uso de drones representa un extraordinario apoyo  ya que en poco tiempo y con un costo relativamente inferior a un levantamiento topográfico, es posible obtener productos geoespaciales de gran precisión y contenido. 

Sin embargo, como en todo escenario que se quiera utilizar una tecnología nueva es conveniente revisar la base teórica en que se fundamenta los procesos, las especificaciones técnicas de los instrumentos y las soluciones que ofrece el software a utilizar.

Como caso de estudio se presenta aquí la experiencia en la generación de planos topográficos de un área de 46 Ha. a partir de las fotografías tomadas desde un dron, de un distribuidor que forma parte de un sistema vial que será modificado.

 

BASES TEÓRICAS

• Levantamiento fotogramétrico
• Control Terrestre
• Aerotriangulacion fotogramétrica
• Autocorrelación digital de imágenes
• Restitución fotogramétrica
• Ortocorrección

INSTRUMENTOS

• Dron Phantom II Vision +
• GPS Diferencial
• Estación Total

RESULTADOS

• Planimetría

                  Vialidad               
                  Hidrografía
                  Elementos de construcción

• Altimetría

                  Se generaron curvas de nivel con un intervalo de 1 m.
                  Modelo Digital de Elevación (Con las estructuras de los puentes)
                  Modelo Digital del Terreno 

• Imágenes

                  730 Fotografías
                  Ortofotos
                  Vistas en perspectivas

ESPECIFICACIONES:

• Control Terrestre: 

                       12 puntos medidos con GPS Diferencial con residuales menores a 2 cm

• Aerotriangulación:

                  Se procesaron 1/3 de las fotografías

                        Error X (cm): 2.9

                        Error Y (cm): 0.4

                        Error Z (cm): 10.2

                        Error general (cm): 11.0 

• Ortofoto:

                  Resolución: 7.5 cm/pixel

• Modelo Digital de Elevación:

                  Resolución: 25 cm/pixel
                       Nube de puntos: 15.39 ptos/m2

VALIDACIÓN EN CAMPO: 

Se seleccionó un área de evaluación de 3 Ha. en donde se realizaron mediciones de 117 puntos con una estación total, obteniendo los siguientes resultados en las comparaciones en altura:

                              Promedio: -0.057 m
                                        Desviación Standard: 0.354 m

Equipo:
Ing. Geod: Julián García
Ing. Geod: Adriana Da Ruiz (SIBRIDAR, CA)
Ing. Geod: Luis Briceño (SIBRIDAR, CA)
Ing. Geod: Maritza Rivas

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Práctica de Fotogrametría con un dron en la Ciudad Universitaria - UCV

En el marco de las Jornadas de Investigación de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Central de Venezuela se realizó una práctica como parte de la cátedra de Fotogrametría del Departamento de Ingeniería Geodésica y Agrimensura, que permitiese conocer y divulgar las potencialidades del uso de drones para la generación de productos cartográficos.

Esta práctica consistió en la realización de un vuelo con un dron Phantom vision 2 + de la empresa DJI, a una altura de 120m y su posterior procesamiento fotogramétrico.

Jornadas JIFI 2014

Los productos generados fueron mostrados a los asistentes permitiendo apreciar versatilidad, rapidez de procesamiento y calidad de los productos.

Entre los productos generados se obtuvieron estereopares, Modelo Digital de Elevación y un ortofotomosaico del área.

Los productos generados fueron producidos sin control terrestre debido a que eran sólo demostrativos, por lo que la exactitud de los productos fue la que ofrece el sistema de navegación del dron.

Universidad Central de Venezuela
Facultad de Ingeniería

Nubes de puntos con un
espaciado de 10-20cm

Escuela de Ingeniería Civil

Departamento de Ingeniería Geodésica y Agrimensura

Cátedra de Fotogrametría

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Cálculo de volúmenes de tierra utilizando drones.

Los trabajos de cálculo de volúmenes mediante la topografía convencional, se ven ahora complementados con una herramienta que agiliza enormemente las actividades de levantamiento del terreno.

El levantamiento fotogramétrico de movimientos de tierra utilizando drones, ofrece la versatilidad que nunca se pudo disponer con vuelos convencionales por lo costos que siempre han representado. Por lo tanto, resulta interesante considerar esta nueva alternativa de vuelos a baja altura.

El caso de estudio se localizó en un área de extracción de arena para la generación de materiales de construcción en una zona en Charallave, Estado Miranda, Venezuela.

Para la evaluación se realizó un vuelo con un dron Phantom 2 vision plus, a unos 100 m de altura. La resolución espacial obtenida fue de 4.8 con en promedio y una precisión vertical de 10 cm. Se generaron curvas de nivel de 25 cm de intervalo.

Equipo de trabajo:

Ing. María Fernanda García

Ing. José Betancourt
Ing. Carlos Rojo Moreno

Ing. Julián García

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