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Herramientas integradas de termografía infraroja en los estudios urbanos y arquitectónicos



La medición de temperatura con una cámara termográfica comúnmente denominada termografía, es un método de medición pasivo y sin contacto. En el estudio de islas de calor urbano, la termografía forma parte esencial en los denominados sistemas o herramientas de geotecnologías. Los registros adquiridos con imágenes satelitales tienen una resolución muy baja que sólo permiten realizar estudios a escalas pequeñas y analizar comportamientos de áreas de  mediana dimensión como las islas de calor presentes en las ciudades. En este trabajo se presenta una metodología que integra herramientas tecnológicas para mejorar el aprovechamiento de los datos de las imágenes de satélite mediante la aplicación de cálculos geoespaciales que los relacionan con elementos cartográficos y así obtener valores estimados de temperatura de edificaciones y otros elementos espaciales. Estos datos son luego analizados y complementados con otras herramientas tecnológicas tales como drones, cámaras digitales livianas y sensores térmicos de medición directa.


Estas técnicas integradas a estudios específicos de comportamiento térmico en edificaciones y su entorno (registros termográficos y software de simulación), permiten un diagnóstico del comportamiento de las edificaciones y su entorno urbano en el estudio de las islas de calor urbano.

http://cimenics.eventos.usb.ve/Equipo de trabajo:                                                   Trabajo presentado en:
Ing. Julián García
Ing. Maritza Rivas
Arq. Argenis Lugo
Ing. Geovanni Siem 


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


          Licencia Creative Commons
          Esta obra está bajo una Licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional.

          Uso de drones para la actualización cartográfica

          Embarcadero La Pérgola,
          Higuerote, Estado Miranda, Venezuela
          Cuando necesitamos actualizar la cartografía a escalas de gran detalle para la planificación urbana ó para el seguimiento de obras, siempre podemos contar con vuelos aéreos o imágenes de satélite de alta resolución. Nos surgirá entonces la pregunta de cuál alternativa escoger. En este punto debemos analizar las características que más pueden influir en los costos de adquisición y procesamiento para obtener los productos que necesitamos. Entre estas características tendremos por ejemplo; escala de los productos finales, periodicidad de tomas en casos de seguimiento, dimensiones del área, etc.

          Una vez definidas estas variables podremos indagar en cuanto a la inversión que se necesitará realizar, evaluando si la relación costo beneficio de los productos esperados sea adecuada a nuestras finanzas.

          Hasta ahora las alternativas disponibles se centraban en imágenes de satélite de alta resolución y vuelos fotogramétricos. Sin embargo con el desarrollo de tecnologías que mejoraron significativamente las características de navegación de drones, su versatilidad en cuanto a instalar dispositivos de captura de imágenes y su precio relativamente económico, contamos con otra alternativa que nos permite realizar cartografía con unas excelentes prestaciones en cuanto a escala y periodicidad de adquisición y viene a complementar un rango de escalas no habituales para el área de la fotogrametría aunque colindantes ya con las utilizadas en el área de la topografía clásica.

          En cuanto a la utilización de los drones, de manera general existen dos alternativas para el uso de dispositivos de captura; en primer lugar drones con cámaras incorporadas y en segundo lugar, aquellos que ofrecen la posibilidad de instalar cámaras de gran formato. En el primer caso las cámaras disponen de una resolución media y un sistema óptico orientado a usos deportivos de focal pequeña como las GoPro y formato pequeño, mientras que en el segundo caso podemos utilizar cámaras de gran formato de hasta 36 megapíxeles y una óptica profesional de lentes intercambiables que nos permiten la selección de una focal adecuada. En ambos casos tendremos que considerar una calibración rigurosa de la cámara antes de cada vuelo.

          Al momento de seleccionar altura de vuelo, focal, tamaño de píxel y escala de toma, tenemos que considerar, como se ilustra en los siguientes gráficos, sus relaciones entre ellos para luego poder definir área a cubrir por cada toma, solape, intervalo de toma, rendimientos, etc.




          El gráfico y la tabla presentan los datos nominales de algunas cámaras estándar en comparación con una fotogramétrica.

          Sin embargo, aunque podemos señalar las ventajas que ofrecen los drones para la actualización de cartografía a escalas grandes y con una frecuencia alta de toma, cuando las extensiones de las áreas a cubrir sean  grandes los vuelos aéreos convencionales ó imágenes de satélite de alta resolución vuelven a presentarse entre las opciones con grandes ventajas.




          Julián García
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          Esta obra está bajo una Licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional.

          Registro fotográfico con un dron de las obras de restauración del Panteón Nacional en Caracas, Venezuela


          Las evidentes situaciones de deterioro del Panteón Nacional para 2010, hacían necesaria una intervención en este inmueble, en razón a que seguirían degradándose sus condiciones como parte del curso natural del deterioro si no se asumían los procesos de detección, control y restauración, situación que lo llevaría irremediablemente  al colapso.

          El registro de deterioros y determinación del estado físico actual de los elementos afectados es una actividad fundamental para la documentación de la historia del "edificio" ó bien cultural para las futuras acciones que puedan necesitarse en el transcurso de los años.

          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

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