Topografia Drones.docx

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIAS CIVIL Y DEL AMBIENTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

TEMA:

LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO CON DRONES Y ESCANER LASER CURSO: TOPOGRAFIA II

DOCENTE: ING. AUGUSTO TICONA BALDARRAGO

INTEGRANTES:

- Angles Medina , Eder - Delgado Torres , Obed - Condori Mendoza, David - Vilca Pari, Kevin - Chayña Zevallos, Davis

FECHA: 11/09/2017 Arequipa - Perú 2017

LEVANTAMIENTOS TOPOGRAFICOS CON DRON Y ESCANER LASER Condori Mendoza David, Vilca Pari Kevin, Delgado Torres Obed, Angles Medina Eder, Chayña Zevallos Davis. Departamento Arequipa-Peru, Universidad Católica de Santa María Escuela Profesional de Ingeniería Civil. [email protected], [email protected], [email protected], [email protected], [email protected]

Resumen- Este documento presenta el uso de elementos modernos tales como “drones” y “escáner laser” para lo que llamamos Levantamiento Topográfico, los levantamientos topográficos ayudan a crear planos en los cuales la topografía de un municipio, pueblo, villa, área urbana, valle, mina, a cielo abierto, o de un rio, se representa con sus detalles naturales y artificiales. El topógrafo crea estos planos con instrumentos para la medición topográfica: taquímetro electrónico, escáner y dron. Palabras Clave- escáner, dron, taquimétrico, levantamiento

I. INTRODUCCIÓN El levantamiento topográfico es una técnica que proporciona detalles precisos e importantes. Es la solución ideal para misiones como los levantamientos de fachadas, inspección industrial, levantamientos de interiores, cálculo de volúmenes o cubicaciones, levantamientos para ingeniería civil, etc. Esta técnica permite llevar a cabo mediciones de precisión en un área restringida. Se puede usar para modelado 3D de objetos, muros, pasillos, techos, arcos, etc. También se puede usar para completar una misión terrestre o aérea. También cuando hablamos de mapas topográficos (curvas de nivel) necesarios para la adquision de terrenos en los que se precisan los cálculos de movimientos de tierra y de volumen por parte del comprador o para el seguimiento de cualquier obra necesaria, hoy en dia, el uso de drones representa un extraordinario apoyo, ya que en poco tiempo y con un costo relativamente igual a un levantamiento topográfico por la “clásica”, es posible obtener productos geoespaciales de gran precisión y con mayor contenido. En caso de dudas, contacte con un autor [email protected]

II. MARCO TEÓRICO En pocos años los drones han revolucionado el sector audiovisual. Pasa el tiempo y encontramos vídeos espectaculares de lugares remotos que habrían sido imposibles de capturar con métodos tradicionales. Han contribuido a expandir el mercado audiovisual y son un complemento perfecto para los productores tradicionales. Un fenómeno similar está comenzando en el sector de la topografía. Un dron estándar es capaz de cubrir en un día 100 hectáreas de terreno, mientras drones más avanzados llegan sin problemas a las 5000 hectáreas. A. Beneficios y aportes topográfico con drones 

del

levantamiento

La rapidez como protagonista

Debemos tener en cuenta que con un dron se pueden llegar a cubrir entre 100 y 5000 hectáreas de terreno en un día, por lo que queda claro que la velocidad figura como la principal ventaja de levantamiento topográfico con drones y que, además, representa un gran avance al compararla con capacidad de los métodos de topografía terrestre tradicionales. 

Mayor resolución y calidad de imagen

No olvides que, al menos, todos los drones de Stardrones disponen de cámaras HD incorporadas, por lo que la alta resolución permite obtener modelos digitales del terreno mucho más detallados y de mejor calidad. En este sentido, podemos decir que los drones son capaces de generar representaciones en 3D que realmente te

sorprenderán [1], Se obtiene una cantidad de información que antes no se podría estudiar. 

No olvidemos la flexibilidad y alcance

Referencias [1] DOMÍNGUEZ M. Y BELDA M. Topografía y sistemas de información geográfica. 623.64 DOM top [2] LÓPEZ M.; MARTÍNEZ E. Y BLASCO J.J. Topografía para estudios de grado: geodesia, cartografía, fotogrametría, topografía. 2009 623.64 SAN top [3] Topoligonar - http://topoligonar.galeon.com/ Software topográfico, freeware, para levantamientos de líneas eléctricas aéreas, drones, (2015)

Con el levantamiento topográfico con drones podremos realizar una recolección de datos terrestres y aéreos en [2] se explica como , por lo que podremos realizar fotografías verticales y oblicuas combinadas, así como levantamientos topográficos precisos, modelos digitales del terreno y análisis III. ANÁLISIS volumétrico, obteniendo un mayor alcance e información gracias a la flexibilidad de uso de estos La topografía aplicada a obras civiles dispositivos. tradicionalmente ha representado la solución cuando por exigencias de precisión y detalle se requieren B. Precisión planos con escalas mayores a 1:1.000. La precisión en un trabajo topográfico con dron es igual de alta que con un equipo topográfico Los diferentes tipos de mapas topográficos a ser convencional. La posición relativa de los puntos producidos pueden ser de replanteo, de diseño o dentro del modelo tiene un error de aprox. 1 modificación de obra, cálculos de movimientos de centímetro. Esto lo hace ideal para medir tierra o de volumen, de uso legal como adquisición, distancias, volúmenes, etc. venta, etc. de terreno, entre otros. Si además se quiere georreferenciar la nube de puntos para representarla sobre un mapa, es Específicamente, para la creación de los mapas de posible hacerlo con puntos de control. En este diseño y modificación de obras, cálculo de caso la precisión dependerá del equipo movimientos de tierra así como de replanteo de topográfico que marque dichos puntos. Por lo obras, el uso de drones representa un extraordinario general el error es menor de 3 centímetros [3]. apoyo ya que en poco tiempo y con un costo relativamente inferior a un levantamiento Factores topográfico, es posible obtener productos Aparte de las especificaciones técnicas también geoespaciales de gran precisión y contenido. han de tenerse en cuenta, para la realización de un proyecto, los siguientes factores o exigencias: 

Uso de la fotografía aérea



Finalidad del trabajo ( mapa, plano , mosaico )Especificaciones de exactitud



Formas y tamaño del área a levanter



Escala necesaria del modelo

Fig 2. Terreno a levantar con el dron

Fig,1 Beneficios del dron

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.

Cuando se utilizan drones para un levantamiento, cambia la forma de trabajar. No es necesario definir una serie de puntos a medir, se modela de una vez toda el área de trabajo, y más tarde los puntos necesarios se miden cómodamente en el modelo. Esto elimina el riesgo de tener que volver a hacer trabajo de campo si hacen falta nuevas medidas.

Equipo: Resultados - Bases Teóricas      

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

- Instrumentos 

Dron Phantom II Vision +  GPS Diferencial  Estación Total El terreno escaneado se procesa en tierra para obtener un modelo 3D con resolución centimétrica y una precisión de entre 1 y 5cm según se requiera. Incluso si el terreno a topografiar es más pequeño, las ventajas de los drones son claras:  Seguridad.- No es necesario que el operario lleve personalmente la estación a lugares arriesgados.  Mayor Cobertura.- Algunos puntos son sencillamente inaccesibles para las personas. Un saliente en medio de un acantilado, o un claro rodeado de árboles no son problema para un dron. Fig 3. Resultados de los levantamientos hechos con dron  Más información-. Un levantamiento tradicional consigue determinar una serie de Planimetría  Vialidad puntos que sirven para crear un plano  Hidrografía preciso. El levantamiento topográfico de un  Elementos de construcción dron captura a la vez millones de puntos y le añade además la información de color de las Altimetría fotografías, con lo que consigue nubes de  Se generaron curvas de nivel con un puntos de alta resolución que muestran la intervalo de 1 m. apariencia real del terreno.

 Modelo Digital de Elevación (Con las estructuras de los puentes)  Modelo Digital del Terreno Imágenes  730 Fotografías  Ortofotos  Vistas en perspectivas

Procedimiento (Anexo 2) [4] Este procedimiento consiste en que un equipo a bordo de un avión o helicóptero, emite rayos láser hacia la superficie terrestre, registrando todo sobre el terreno. Todos los puntos emitidos se encuentran georreferenciados, ya que, se trabaja en conjunto con receptores GNSS tanto en el avión o helicóptero, además de alguna referencia en terreno.

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

Fig 5. Ejemplo de los Parámetros del vuelo para un Levantamiento escala 1/1.000

Además se debe indicar la densidad de puntos por metro cuadrado. Para este ejemplo se tiene una densidad de 5 puntos por metro cuadrado. Referencias: Ing. Geod: Adriana Da Ruiz (SIBRIDAR, CA) Ing. Geod: Luis Briceño (SIBRIDAR, CA) Ing. Geod: Maritza Rivas Atec-3D (2014): ‘UAV Mining Surveys’ [4] Resolución de Aprobación del “Manual de Procedimientos Geodésicos y Topográficos de la CNR”

IV. 



Fig 4. Plano topográfico levantado con dron

. CONCLUSIONES

A lo largo del desarrollo del presente trabajo se ha realizado un estudio exhaustivo de las tecnologías laser y drones para el levantamiento de interiores, levantamientos de fachadas, etc. El análisis de todas estas técnicas, se vislumbra en un futuro marcado por la utilización masiva de dispositivos de registro láser. Esto es debido a su gran rendimiento, facilidad de manejo y amplio abanico de posibilidades de aplicación.



Por otro lado, se han puesto en evidencia importantes carencias a resolver que pueden provocar una cierta desconfianza en los resultados obtenidos. De hecho, no existe un modelo claro para calcular la precisión que puede alcanzar un sistema de medición láser, debiendo realizar suposiciones sobre modelos teóricos. AGRADECIMIENTOS

Agradecimiento especial a la Universidad Católica Santa María; en especial a los docentes de la facultad de Ing. Civil. REFERENCIAS [1] DOMÍNGUEZ M. Y BELDA M. Topografía y sistemas de información geográfica. 623.64 DOM top [2] LÓPEZ M.; MARTÍNEZ E. Y BLASCO J.J. Topografía para estudios de grado: geodesia, cartografía, fotogrametría, topografía. 2009 623.64 SAN top [3] Topoligonar - http://topoligonar.galeon.com/ Software topográfico, freeware, para levantamientos de líneas eléctricas aéreas, drones, (2015) [4] Resolución de Aprobación del “Manual de Procedimientos Geodésicos y Topográficos de la CNR” Libros Geomatica – Ing. Felix Pinto Mapping-and-survey-Frank Cost Uav Aereal Work 3d- DTM Technologies Topoghrapy drone by FAE