Topografía con drones vs levantamiento terrestre: ¿Cuál es mejor?

Mi cliente tenía un proyecto importante que no había podido culminar y faltaban pocos días para entregar el levantamiento. El terreno era muy amplio pero con zonas de alto riesgo, donde no pudo realizar la fotogrametría y no sabía qué hacer.

Le recomendé que hiciéramos el levantamiento topográfico con drones, ya que podría llegar a esas zonas sin problemas, abarcaría el terreno rápidamente y el procesamiento sería muy rápido. Después de ver su efectividad, ha decido quedarse con este método, lo ayudó a cumplir con sus clientes y ahora realiza todo más rápido. 

Durante años, el levantamiento de terrenos ha sido un proceso largo y riguroso, pero necesario para tomar buenas decisiones. Sin embargo, con el nacimiento de nueva tecnología, muchos están migrando a este nuevo modelo de evaluación que supone grandes ventajas ante las estaciones locales.

Actualmente existe un debate entre cuál de las 2 opciones podría resultar mejor inversión, justo para eso estoy aquí. Hoy mi misión es ayudarte a decidir entre el uso de drones para esta tarea o el método tradicional.

Desde mi punto de vista te explicaré porque los drones son una mejor opción, y de acuerdo a tu experiencia y necesidades podrás decidir cuál te parece mejor ¡Empecemos!

Durante años se ha utilizado el método tradicional para hacer topografía, consiguiendo muy buenos resultados, tanto como para mantenerse durante el pasar de las décadas, pero te has preguntado, ¿Existe alguna otra forma mejor?

La tecnología ha avanzado con el pasar de los años, los drones han evolucionado para revolucionar el mapeo topográfico sin comparación alguna. Desde mi punto de vista te hablaré de los 3 mayores beneficios de su implementación.

En mi experiencia, con el método tradicional un levantamiento de un área pequeña puede llevar aproximadamente 2 o 3 horas de duración, pero; ¿Sabías que la topografía con un dron es 5 veces más rápida? Y mejor aún, necesitarás menos personal.

El tiempo que toma un vuelo en un gran terreno, la toma de imágenes y su procesamiento son mucho más rápidos que el método tradicional, lo que permitirá ahorrar muchas horas de trabajo, con menos personal.

Es abismal la diferencia en los tipos de datos que se pueden obtener si comparamos el método tradicional con un vuelo topográfico dirigido con drones. 

Básicamente con el primer método solo se puede medir puntos individuales, pero al realizarlo con un drone, el mismo vuelo nos entregaría información de área en distintos formatos como:

• Ortomosaicos
• Nube de puntos
• MDT (Modelo digital del terreno)
• MDS (Modelo digital de superficie)
• Curvas de nivel

Esto permitirá obtener una mejor lectura del mapa, ya que cada punto producido con el vuelo contendrá datos geográficos en 3D para una mejor interpretación.

Cuando hablamos de topografía con drones, podríamos decir que la palabra “Imposible” casi no existe. 

Posiblemente las pendientes empinadas, un terreno no apto, lugares muy transitados o hasta las vías de un tren han ocasionado múltiples problemas al momento de realizar mediciones.

¿Por qué no olvidar ese tipo de problema con un drone? Este pequeño aliado puede despegar y volar hacia cualquier parte para capturar datos que en otras circunstancias hubieran sido imposibles, ya no será necesaria cerrar vías y tu trabajo será más rápido.

No pienso aburrirte con largos conceptos que conocerás de memoria, ya sabemos que la fotogrametría con drones consiste en definir las formas, dimensiones y posición de un objeto a través de fotos. 

Pero, su alianza con drones nos permite ir un nivel más allá que la fotogrametría terrestre, los vuelos nos llevan a otras perspectivas, mejor calidad de imagen y mayor cantidad de información  del levantamiento para generar precisos mapas en 3D.

Entender cómo funciona la topografía con drones, es la mejor forma de visualizar los grandes beneficios que obtienes con tu implementación. 

Un drone que es interesante para esta tarea es el Mavic 3E (Mavic 3 Enterprise de DJI).

He preparado esta guía sencilla que te ayudará a comprender de manera precisa el paso a paso del levantamiento topográfico con drones.

Cabe destacar que debes asegurarte de revisar las regulaciones locales para los vuelos con drones, que te permite hacer vuelos en la ubicación sin ningún problema.

Para que el vuelo sea un éxito, el clima debe ser el adecuado, evitar días donde haya niebla, nevadas o vientos recios, estos dificultan la captura de imágenes nítidas. Asimismo, el equipo debe estar preparado para capturar todo el proyecto, debes asegurarte de:

• Comprobar la batería del drone
• Revisar el estado de conexión y batería de los dispositivos conectados
• Memoria de la cámara con suficiente capacidad de almacenamiento

Existen distintas formas realizar la planificación del vuelo para un levantamiento topográfico con drone. Para el siguiente ejemplo utilizaremos un dron que se conecta a una tablet a través de una aplicación.

Una vez dentro se establece la extensión del área a través de puntos interactivos y se modifican parámetros como altitud del vuelo, GSD, dirección y superposición de imágenes de ser necesario.

Con todos los datos definidos se inicia el despegue autónomo del drone e inicia el proceso de captura de imágenes, durante el recorrido el operador debe asegurarse de que el terreno se mantenga en las óptimas condiciones climáticas para el levantamiento hasta que el drone haga su aterrizaje donde inició.

Luego del vuelo, se deben exportar las imágenes a un software que creará un georeferenciado de los ejes (X,Y,Z) de cada imagen. Dichos datos pueden ser exportados en formato CSV o como metadatos de las imágenes.

• Levantamientos mucho más rápidos
• Costo de levantamientos más económicos
• Evaluar zonas grandes y concurridas sin que el tráfico interrumpa
• Acceder a zonas imposibles de referenciar
• Menor riesgo para el personal
• Información mucho más detallada
• Obtener procesador de un día cuando su tiempo regular es de 1 mes

Con toda la información que te he facilitado, sé que ya tienes el panorama perfecto de los beneficios, ventajas y cómo se usan los drones topográficos. Pero quiero que le prestes atención a esta sección especial donde observaremos las diferencia entre ambos métodos.

El siguiente estudio comparativo fue hecho por Alcides Vivanco para un proyecto civil de un retorno circunvalación en Santo Domingo. Su objetivo es mostrar la diferencia de levantamientos con estación total y el uso de drones.

El área para evaluar es la siguiente:

• El levantamiento terrestre con estación total se logró en aproximadamente 2 horas con todos los detalles de interés.
• Utilizando un drone para el levantamiento se completó el proceso en 17 minutos.

Con la estación total, esta fue la calidad de imagen que se pudo obtener:

Donde recalca que los detalles de la vías, flechas, obras de drenaje, líneas separadoras de carril, así como otros detalles son muy borrosos o poco visibles.

En cambio, está son las imágenes conseguidas por el vuelo con drones:

Donde aún ampliando las imágenes podemos observar los detalles de las vías, sin duda alguna un fantástico trabajo.

Con el levantamiento terrestre se obtuvo aproximadamente 450 puntos, aquí te dejo la imagen de prueba, donde los puntos son de color azul.

En cambio con el levantamiento topográfico del drone, se pudo obtener una media de 5000 puntos. Aquí abajo de dejo las imágenes de prueba, una sin los puntos activos y la otra con los puntos activos

La topografía con drones es una alternativa funcional que provee de recursos que las estaciones totales podrían generar con mucha más dificultad. Si se cuenta con el equipo adecuado, y en nivel de conocimiento para la aplicación y procesamiento de datos, sin duda es la mejor opción.

Para culminar quiero dedicar esta pequeña sección a responder las dudas más frecuentes que han tenido mis clientes en relación al levantamiento topográfico con drones.

Los resultados que obtienes al utilizar los drones en el proceso, dependerá de las cámaras de mapeo RBG y el software de fotogrametría implementados, pero en general puedes obtener los siguientes mapas y modelos.

Mapas de ortomosaicos

Utilizando la metadata de las imágenes donde cada pixel contiene información geográfica 2D (X,Y) precisa, se crea un ortomosaico corrigiendo la distorsión de las imágenes capturadas a través del software.

Es muy útil para realizar mediciones, y los formatos más utilizados en este tipo de archivos son: 

• geoTIFF
• JPG
• PNG
• KML
• HTML. 

Nube de puntos 3D

En la nube de puntos se obtiene información geoespacial (X,Y,Z),e información de color. Es un modelo útil para realizar cálculos de inclinación, área y volúmenes. Los formatos de exportación más comunes son: 

• .las
• .laz
• .ply
• .xyz

Modelos digitales de superficie (MDS)

Modelo que guarda información en 2D (X, Y) e información de altura (Z). Los formatos habituales para la exportación de estos datos son:

• .tif
• .xyz
• .las
• .laz

Modelos digitales de terreno (MDT)

Luego de realizar un filtrado de edificios, este modelo contiene información (2D, 5D) con valores (X, Y, Z). El formato de exportación para esta información es el .tif. 

Malla texturizada 3D

Ideal para utilizar como muestra en los proyectos, es el mejor formato para inspección visual, con este mapa obtenemos una vista 3D de los bordes, caras, vértices y texturas de toda el área evaluada.

Los formatos de exportación de malla texturizada 3D son:

• .ply
• .fbx
• .dxd
• .obj
• .pdf

Curvas de nivel

Según los requerimientos del proyecto, se pueden obtener las curvas de nivel utilizando los modelos MDT y MDS con intervalos de contorno. Este tipo de mapa ayuda a comprender mejor la superficie captada por el dron.

Los formatos de exportación habituales son:

• .shp
• .dxf
• .pdf

Esta respuesta es variante, la calidad dependerá en función al drone o a la calidad de sus componentes, como resolución, métodos de geolocalización, altura del vuelo y demás. En las mejores condiciones se puede conseguir una precisión entre 0,7 a 1 cm/px de GSD.

Al obtener las imágenes del drone se necesita exportarlas para que un software de fotogrametría las procese y cree los ortomosaicos y modelos en 3D.  Algunos programas que suelen utilizarse para este último paso son:

• Propeller
• Bentley
• ContextCapture
• PIX4D

En resumen

Adquiere tu dron especializado para topografía como el Mavic 3 Enterprise

Define el área a evaluar

Inicia tu plan de vuelo

Durante el vuelo asegúrate de que se mantengan las condiciones climáticas correctas

Exporta la imágenes obtenidas y procesa con el software

Conclusión

El levantamiento con drones es una gran ventaja en tecnología que hace la diferencia al momento de hacer levantamientos topográficos. Aunque los 2 métodos son muy buenas opciones, ahora es tu tarea evaluar cuál te parece mejor, yo te aseguro que no te arrepentirás al ver que los drones son la mejor opción para ti.