Diseño geometrico y planeamiento de vuelo

DISEÑO Y PLANEAMIENTO DE VUELO 1


UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PANAMA

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL LIC. EN TOPOGRAFÍA.

Trabajo: Proyecto final

Integrantes: Villamil, Jeiko 3-733-490 Escobar, Ayleen 8-877-87

Profesor: Bernardita Trejos

Materia: Fotogrametría

Grupo 1TO 231

Año 2015


Introducción

Los vuelos fotogramétricos son el primer paso de la cadena de producción de los mapas

topográficos y las ortofotos. Estos vuelos son ejecutados por aeronaves equipadas con

cámaras fotogramétricas conforme a un plan de vuelo preestablecido que regula parámetros

como la altura de vuelo, trayectorias a seguir o solape que debe existir entre las imágenes

captadas. La realización de vuelos fotogramétricos está fuertemente condicionada por las

circunstancias meteorológicas. La presencia de nubosidad, lluvias o calima son factores

adversos que impiden su ejecución. Las franjas horarias en las que se realizan los vuelos

fotogramétricos se restringen a aquellas en las que la inclinación del sol no genera grandes

sombras que pudieran dificultar la interpretación de zonas de las imágenes. El resultado de los

vuelos fotogramétricos son una colección de fotografías aéreas, o fotogramas, que no pueden

ser utilizadas para medir distancias reales ya que su escala no es uniforme al estar afectadas

por la orografía del área que cubren, la perspectiva de la imagen, la distorsión de la lente de la

cámara con que se obtienen y la posición en el espacio de la cámara en el momento del

disparo.

El siguiente proyecto se basa en el planeamiento de vuelo sobre un área de 508.30 KM2 sobre

el distrito de Chorrera provincia de Panamá oeste


Índice

Reseña histórica de la fotogrametría .............................................................................................................6

¿Qué es la fotogrametría? ...............................................................................................................................6

Historia de la fotogrametría ..............................................................................................................................6

Descripción del terreno a fotografiar .............................................................................................................7

Objetivos ................................................................................................................................................................8

Coordenadas de los puntos .............................................................................................................................9

Punto 1: ...............................................................................................................................................................9

Punto 2: ...............................................................................................................................................................9

Punto 3: ...............................................................................................................................................................9

Punto 4: ...............................................................................................................................................................9

Rumbo de la línea de vuelo .............................................................................................................................9

Siglas importantes ........................................................................................................................................... 10

Parámetros (detalles y datos) ....................................................................................................................... 11

Datos de lo cámara: ....................................................................................................................................... 11

Datos del Avión: .............................................................................................................................................. 11

Tipo de Película: ............................................................................................................................................. 11

Detalles de lo Fotografía: .............................................................................................................................. 11

Aeropuerto más cercano: .............................................................................................................................. 11

Clima para el vuelo ........................................................................................................................................... 12

Localización de proyecto ............................................................................................................................... 13

Elevaciones...................................................................................................................................................... 14

Zona a fotografiar............................................................................................................................................ 14

Diagrama del terreno ....................................................................................................................................... 15

Recubrimiento lateral ...................................................................................................................................... 16

Recubrimiento longitudinal ........................................................................................................................... 17

Altura absoluta de vuelo ................................................................................................................................. 18

Descripción de Cálculos ................................................................................................................................. 19

Cálculos .............................................................................................................................................................. 21

Área a cubrir en la fotografía ........................................................................................................................ 21

Longitud lado de la foto .................................................................................................................................. 21

Área cubierta por cada fotografía ................................................................................................................. 21


Altura de vuelo ................................................................................................................................................ 22

Base en el aire ................................................................................................................................................ 22

Separación entre líneas de vuelo ................................................................................................................. 22

Área neta ganada por fotografía................................................................................................................... 22

Relación B, Z ................................................................................................................................................... 23

Movimiento de la imagen en la fotografía para te=1/400seg. .................................................................. 23

Intervalo entre exposiciones ......................................................................................................................... 23

Rumbo escogido gráficamente ..................................................................................................................... 23

Número de líneas de vuelo ........................................................................................................................... 23

Ubicación de las líneas de vuelo .................................................................................................................. 24

Longitud de líneas de vuelo .......................................................................................................................... 24

Números de fotografías ................................................................................................................................. 24

Altura de vuelo ................................................................................................................................................ 25

Tiempo de vuelo para tomar fotografías ..................................................................................................... 25

Distancia aeropuerto más cercano a zona del a fotografiar .................................................................... 25

Conclusión ......................................................................................................................................................... 26

Bibliografía ......................................................................................................................................................... 27

Anexo ................................................................................................................................................................... 28


Reseña histórica de la fotogrametría

¿Qué es la fotogrametría?

La fotogrametría es una técnica para determinar las propiedades geométricas de los objetos y

las situaciones espaciales a partir de imágenes fotográficas. Puede ser de corto o largo

alcance.

La palabra fotogrametría deriva del vocablo "fotograma" (de "phos", "photós", luz, y "gramma",

trazado, dibujo), como algo listo, disponible (una foto), y "metrón", medir.

Por lo que resulta que el concepto de fotogrametría es: "medir sobre fotos". Si trabajamos con

una foto podemos obtener información en primera instancia de la geometría del objeto, es

decir, información bidimensional. Si trabajamos con dos fotos, en la zona común a éstas (zona

de solape), podremos tener visión estereoscópica; o dicho de otro modo, información

tridimensional.

Básicamente, es una técnica de medición de coordenadas 3D, también llamada captura de

movimiento, que utiliza fotografías u otros sistemas de percepción remota junto con puntos de

referencia topográficos sobre el terreno, como medio fundamental para la medición.

Historia de la fotogrametría

Si bien lo fotogrametría tuvo su inicio en el levantamiento de fachadas arquitectónicas y plantos

de edificios, mediante el uso de fotografías terrestres, i pronto se utilizaron los fotografías

aéreas paro el levantamiento de la cartografía de base, lo que le dio el tremendo auge que ha

mantenido hasta nuestro días.

La Fotogrametría Aérea adquiere con los aparatos restituidores analógicos una rápida y

formidable difusión. El camino abierto por el esterautógrafo de von Orel en la Fotogrametría

Terrestre se ensancha considerablemente y la producción de mapas y planos de todo tipo se

incrementa drásticamente.

Con el advenimiento de la computación, los cálculos pudieron hacerse a altas velocidades.

Durante muchos años coexistieron procedimientos analógicos y analíticos. En los años ’60 el

Restituidor Analítico, creado por el finlandés Uki Helava, tenía un alto coste. Sólo en los años

’80 su precio comenzó a parecerse al de los analógicos. El restituidor analítico trajo una

sensible mejora en la precisión y, además, posibilitó el empleo de cualquier tipo de fotografía

o aún de imágenes no fotográficas. Otras ventajas importantes fueron la facilidad con la que

se podían corregir errores sistemáticos (distorsión de la lente, variaciones dimensionales de la

película y efectos de refracción atmosférica y curvatura terrestre) y el empleo de altas

redundancias con un tratamiento por mínimos cuadrados. Sin embargo, los grandes beneficios

de la Fotogrametría Analítica no estuvieron en el restituidor analítico, sino en el cambio en las

técnicas de Aero triangulación.

La fotogrametría se encuentra hoy ante todo un verdadero desafío.

https://es.wikipedia.org/wiki/Visi%C3%B3n_binocular

https://es.wikipedia.org/wiki/Captura_de_movimiento

https://es.wikipedia.org/wiki/Captura_de_movimiento

https://es.wikipedia.org/wiki/Topograf%C3%ADa


Descripción del terreno a fotografiar

El mapa asignado a la cual se le hará el procedimiento de fotografiar está ubicado en el área

de la Chorrera, el mapa cuenta con una escala1:50,000 en los cuales se ubican y se observan

los corregimientos Barrio Balboa, Barrio Colón, Amador, Arosemena, El Arado, El Coco,

Feuillet, Guadalupe, Herrera, Hurtado, Iturralde, La Represa, Los Díaz, Mendoza, Obaldía,

Playa Leona, Puerto Caimito, Santa Rita.

Las cuales cuenta con zonas de vías de acceso principales que son la Autopista Panamá- La

Chorrera y la Panamericana

La Chorrera se encuentra en la región occidental de la provincia de Panamá. Su extensión

territorial es de 769 kilómetros cuadrados, y sus límites son:

Con el distrito de Arraiján: Desde donde el río Lirio toca los límites con el Distrito de Panamá,

aguas arriba este río hasta su cabecera; desde aquí línea recta a la cima del Cerro Ahoga

Yegua, se continúa la línea recta al nacimiento de la Quebrada Naranjal, está Quebrada hasta

su desembocadura en el río Caimito: aguas abajo este río hasta su desembocadura en la Bahía

de La Chorrera en el océano Pacífico.

Lo cual cuenta con una altitud de Media 69 msnm


Objetivos

El principio fundamental de la misión fotográfica es asegurar la obtención de negativos

fotográficos, de máxima calidad y precisión, cuya finalidad es su utilización como base para la

producción de documentos cartográficos, mediante procesos fotogramétricos.

Una de las fases más importantes del proyecto de elaboración de un documento cartográfico,

lo constituye la planificación de vuelo. La misma se ocupa de preparar instrucciones detalladas

para los tripulantes que integran la misión fotográfica, referente a la obtención de imágenes,

recorridos fotográficos, área a ser volada, etc.

La condición fundamental de toda planificación de vuelo, es la obtención de adecuada

cobertura fotográfica con el mínimo de fotografías, tal que cada parte del terreno por pequeña

que sea, debe ser cubierta estereoscópicamente, esto significa que toda la superficie debe

aparecer en las zonas de superposición tanto de fotografías adyacentes de un recorrido como

en las áreas superpuestas de recorridos vecinos.

Durante la etapa de restitución por trazado estereoscópico, el modelo observado en el

instrumento, está formado por la intersección de haces de rayos que forman dos fotografías

consecutivas.

La porción útil de cada haz que da lugar al modelo, por lo tanto será requisito fundamental que

todo el terreno a ser cartografiado debe estar contenido en tal área, para tener una cobertura

estereoscópica completa.

Cuando se desea diseñar un vuelo será necesario entregar previamente a las personas

encargadas la información básica que servirá para desarrollar los cálculos.


Coordenadas de los puntos

Punto 1:

coordenadas Geográficas UTM

X 80 °00’ 609919.33

Y 8 °50’ 976655.98

Punto 2:


X 79°45’ 637465.25

Y 8 °50’ 976655.98

Punto 3:


X 79°45’ 637465.25

Y 9°00’ 995002.24

Punto 4:


X 80 °00’ 609919.33

Y 9°00’ 995002.24

Rumbo de la línea de vuelo

El rumbo de la línea de vuelo es desde norte a sur (N-S)


Siglas importantes

s tamaño de lo fotografía (lado)

S Tamaño del área fotografiada (latitud)

f Distancia focal

c Distancia principal

h Altura del terreno

u Recubrimiento longitudinal (%)

v Recubrimiento Lateral (%)

Z Altura de vuelo

b base en la fotografía

B Base en el aire

A Distancia entre líneos de vuelo

GS Velocidad del avión con respecto al terreno

E módulo de la escala

te tiempo o de exposición

I Intervalo entre exposiciones

MIF Movimiento de lo imagen en lo fotografía


Parámetros (detalles y datos)

Datos de lo cámara:

Modelo: WILD RCB

Objetivo: Aviogón Universal

C= 152.24mm

Diafragmas: 5.6, 8.11, 16, 22

Tiempo de exposición: 1/100 a 1/700 (continuo)

Formato: (228mm x 228mm) 23cm

Datos del Avión:

Aero Commander: (2 motores) (ver anexo)

Velocidad crucero: 300km/h

Autonomía de vuelo: 2,500km

Tipo de Película:

Kodak plus X Aerogrophic

Filtro Wratten No.12 (Amarillo)

Rollo de 60m

Detalles de lo Fotografía:

Escala= 1:20000

Recubrimiento longitudinal u= 60%

Recubrimiento lateral v= 20%

Aeropuerto más cercano:

El Aeropuerto Internacional Panamá Pacífico es un aeropuerto y antigua base militar de la

Fuerza Aérea de los Estados Unidos, ubicado en Panamá.

Ubicado en Panamá. Se encuentra ubicado en el Área Económica Especial Panamá

Pacífico, 15 minutos del centro de la Ciudad de Panamá, en el corregimiento de Veracruz, en

el Distrito de Arraiján, a 30 minutos de las playas del Pacífico y a 1 hora de la Zona Libre en

la Ciudad de Colón. Y de nuestro proyecto a 17.8KM. (Ver anexo)


Clima para el vuelo

Se escogió el día jueves 3 de diciembre de 2015 para realizar el vuelo fotogramétrico puesto

que según el pronóstico meteorológico es uno de los únicos días del mes de diciembre que no

presentaría lluvias por lo cual se obtuvo las horas de 14:00 hasta 17:59 para realizar el proceso

de fotografía aéreas.


Localización de proyecto Desde el aeropuerto panamá Pacifico hay una distancia de 17.8KM a la zona a fotografiar


Elevaciones

Zona a fotografiar


Diagrama del terreno


Recubrimiento lateral

V= 20%


Recubrimiento longitudinal

u= 60%


Altura absoluta de vuelo

HM = 0.5 (HA+HB)

=0.5 (303.+82.)

HM =192.50

1/Em=C/ZM

=C*EM

=0.15224*20000

ZM =3045.

ZO =HM+ZM

=192.50+3045.

ZO =3238.


Descripción de Cálculos

1. Área a fotografiar:

Puede ser calculada gráficamente sobre el mapa

2. Longitud de lado de la foto:

Se calcula la longitud correspondiente sobre el terreno y sobre el mapa

3. Base en el aire:

Se calcula con la relación: s*E (1-u)

4. área neta ganada por la fotografía:

Se calcula con la fórmula: AN=s2*E (1-u) (1-v)

5. Relación base altura:

Se obtiene dividiendo la base en el aire por la altura de vuelo relativa

6. Movimiento de la imagen en la foto:

7. Intervalo entre exposiciones:

Se calcula mediante la expresión I=B/GS

8. Direcciones de las líneas de vuelo:

El rumbo puede ser escogido siguiendo uno de los siguientes criterios:

Se escoge siempre una dirección fija a efecto de empatar fácilmente vuelos de zonas

adyacentes.

Se escoge el rumbo paralelo a las curvas de nivel predominante reduciendo así las

variaciones de escala entre fotos de una misma faja.

9. Ubicación de las líneas de vuelo:

Con el rumbo escogido debe indicarse gráficamente la posición de las líneas de vuelo

necesarias para cubrir la zona

10. Número de líneas de vuelo:

El dato se puede obtener dibujando las líneas de vuelo sobre el mapa o bien empleando la

fórmula:

NLV= (ancho terreno a fotografiar-S/A)+1


11. Longitud de Líneas de vuelo:

Cuando las líneas de vuelo han sido ubicadas sobre el mapa topográfico es posible medir

gráficamente la longitud de cada línea.

12. Número total de las fotografías:

Se puede calcular por los siguientes procedimientos:

Calculando el número de fotografías por líneas de vuelo y luego sumando las fotografías

necesarias para cada línea. El número de fotografías requerido por líneas de vuelo se

calcula dividiendo la longitud de cada línea por el valor de la base. A este número es

necesario por lo menos unas 4 o 6 fotografías extras.

El número mínimo de fotografías necesario para cubrir una zona se obtiene dividiendo

el área de la zona por el área neta ganada por fotografías.

13. Altura de vuelo relativa y absoluta para cada línea de vuelo:

La altura relativa se calcula con la expresión z=E*C Si a la altura relativa se le agrega altura

media del terreno se obtiene la altura de vuelo absoluta

14. Tiempo de vuelo para tomar fotografías:

Se obtiene dividiendo la longitud total de vuelo por la velocidad del avión empleada para tomar

fotografías, agregando 5 minutos por cada línea de vuelo. 15. Tiempo de vuelo al aeropuerto

más próximo: este dato es útil para reabastecimiento del avión. Se obtiene dividiendo la

distancia de la zona al aeropuerto, por la velocidad crucero.

16. Tiempo total de vuelo:

En la suma de tiempo para tomar fotografías y el tiempo de vuelo al aeropuerto más cercano.

Según que este valor sea mayor o igual que la autonomía de vuelo del avión había que hacer

uno o más viajes para reabastecimiento.

17. Sobre un mapa topográfico de la zona a escala pequeña se indican las líneas de vuelo y

la respectiva altura absoluta de vuelo.


Cálculos

Área a cubrir en la fotografía

La escala expuesta en el mapa está representada en 1:50000, lo cual 1KM representa 2CM

por lo cual se tuvo que hacer una regla de tres para obtener su longitudes en KM.

Longitud horizontal en el mapa

1KM = 2CM

x = 55.1CM

55.1CM*1KM = 2CM*x

(55.1CM*1KM)/2CM = x

27.55KM = x

Longitud Vertical en el mapa

1KM = 2CM

x = 36.9CM

36.9CM*1KM = 2CM*x

(36.9CM*1KM)/2CM = x

18.45KM = x

Dando así un área en el mapa de:

Área mapa = 27.55KM*18.45KM

Área mapa = 508.30 KM2

Longitud lado de la foto

Donde (s) es: 23 CM*1e-5KM es igual a

s = 0.00023KM

S terreno = s*E

= 0.00023KM*20000

S terreno = 4.600KM

Donde (s) es: 23 CM*0.01M es igual a

s = 0.23M

S mapa =s*E

=0.23M*(20000/50000)

S mapa =0.092M

Área cubierta por cada fotografía


s = 0.00023KM

S2 = s2*E2

= (0.00023KM) 2*(20000)2

S2 = 21.160000KM2


Altura de vuelo

Donde la (c) tiene un valor de 152.24MM lo cual tiene que ser transformado a metro donde

quedara así: 152.24MM/1000M = 0.15224M

Z =c*E

= 0.15224M*20000

Z = 3044.80M

Base en el aire


s = 0.00023KM

Teniendo en cuenta que tenemos el recubrimiento longitudinal medio entre las fotografías

consecutivas que es (u): 60%

B = s*E (1-u)

= 0.00023KM*20000 (1-60%)

B = 1.84KM

Separación entre líneas de vuelo


s = 0.00023KM

Teniendo en cuenta que tenemos el recubrimiento lateral deseado entre fajas adyacentes

que es (v): 20%

A =s*E (1-v)

=0.00023KM *20000(1-20%)

A = 3.68 KM

Área neta ganada por fotografía

Donde (s) es: 23 CM*1e-5KM es igual a s = 0.00023KM

Teniendo en cuenta que tenemos el recubrimiento longitudinal medio entre las fotografías

consecutivas que es (u): 60%

Teniendo en cuenta que tenemos el recubrimiento lateral deseado entre fajas adyacentes

que es (v): 20%

Área neta =s2*E2 (1-v) (1-u)

= (0.00023KM)2*(20000)2(1-20%) (1-60%)

Área neta =6.7712KM2


Relación B, Z

La (Z) como está dada en metro necesitamos transformarla a KM por lo cual se procedió a

convertir donde: 3044.80M*0.001KM= 3.0448KM

B, Z =B/Z

=1.84KM/3.0448KM

B, Z =0.60

Movimiento de la imagen en la fotografía para te=1/400seg.


= ((300KM/H)/3600)* (1/ 400Seg)*(106/20000)

MIF = 0.0104MM

Intervalo entre exposiciones


Donde 1KM/H es igual a 0.000277778KM/S por lo cual la transformación de

300KM/H*0.000277778KM/S = 0.0833KM/S

I =B/GS

=1.84KM/ (0.0833KM/S)

I =22.0888 S

Rumbo escogido gráficamente

Rumbo=N-S

Número de líneas de vuelo

NLV = ancho terreno a fotografiar-S/A+1

= (27.55KM-0.092KM /3.68 KM)+1

= (27.46KM/3.68KM)+1

=8.46

NLV = ± 8

Control (NLV-1)*(A + S) > ANCHO

= (8-1) 3.68 KM+4.600KM

=57.96>27.55KM2

Para centra las líneas de vuelos se calcula:

(27.55KM-25.76KM)/2 = 0.90KM


Ubicación de las líneas de vuelo

Líneas de vuelos

Longitud de líneas de vuelo

L mapa = 36.90CM

L Terreno = 18.45KM

Números de fotografías

Numero de fotos por líneas de vuelo = L/B+1

=(18.45KM/1.84KM)+1

=11 fotos

Número total de fotos 11+5 extras

= (16*8)

=128 Fotos

NTF =Área/área neta

=508.30 KM2/6.7712KM2

=75 fotos


Altura de vuelo

Zrel =3045.

Zabs = Zm + Hm

=3045.M+ 192.50M

Zabs =3238.M

Tiempo de vuelo para tomar fotografías

Donde 1KM/H es igual a 0.0166667KM/minuto por lo cual la transformación de

300KM/H*0.0166667KM/minuto = 5.00KM/S

Tiempo = longitud de vuelo/velocidad

= (18.45KM*8)/ 5.00KM/minuto

Tiempo =29.52 minutos

Distancia aeropuerto más cercano a zona del a fotografiar

Utilizaremos para calcular el tiempo del aeropuerto a la zona por la formula ya conocida de

tiempo y distancia. Ya que el aeropuerto se encuentra a 17.8 KM de la chorrera.

V=D/t

t=D/V

t=17.8KM/5.00KM/ minuto

t=3.56minutos


Conclusión

Como conclusión tenemos que un planeamiento de vuelo es alcanzar las fotos requeridas para

el proyecto con eficiencia, costos precisos y técnicamente viables.

Generando la información que, respecto a un vuelo proyectado o parte del mismo, se somete

a las dependencias para su conocimiento Altimétrico y planímetro; un planeamiento de vuelo

tiene dos funciones: una, ayudar a los controladores aéreos a identificar y seguir a una

aeronave en vuelo, y otra, ayudar a localizar a esta en caso de accidente, al permitir a los

equipos de tierra, saber por dónde tienen que buscar, y qué tienen que buscar.

El principio fundamental de la misión fotográfica es asegurar la obtención de negativos

fotográficos, de máxima calidad y precisión, cuya finalidad es su utilización como base para la

producción de documentos cartográficos, mediante procesos fotogramétricos. Una de las fases

más importantes del proyecto de elaboración de un documento cartográfico. Lo constituye la

planificación de vuelo que estamos haciendo ya que sin ella y no bien realizada no obtenemos

información espacial correctamente. Estos cálculos se preparan con instrucciones detalladas

para que integren la misión fotográfica, referente a la obtención de imágenes, recorridos

fotográficos. La condición fundamental de toda planificación de vuelo, es la obtención de

adecuada de cobertura fotográfica con el mínimo de fotografías, tal que cada parte del terreno

por pequeña que sea, debe ser cubierta estereoscópicamente, esto significa que toda la

superficie debe aparecer en las zonas de superposición tanto de fotografías adyacentes de un

recorrido como en las áreas superpuestas de recorridos vecinos.

Si se desea efectuar una cobertura a escala pequeña tratando al mismo tiempo de reducir al

máximo la cantidad de tomas, las fotografías aéreas deberán ser tomadas a una altura tan

grande como lo permitan los aviones disponibles. Si desea efectuar una cobertura a escala

grande, sobre zonas muy pobladas, lo importante es reducir los ángulos muertos. En este

caso conviene emplear objetivos con ángulo decampo pequeño, haciendo volar al avión más

alto aún.


Bibliografía

http://www.app.gob.pa

https://es.wikipedia.org/wiki/Panamá_Pacífico

https://es.wikipedia.org/wiki/Aero_Commander

https://www.google.com/map

http://www.atlascajamarca.info/conversor/

Información proporcionada por la profesora


Anexo

Panamá Pacifico (aeropuerto)

Avión” Aero Commander: (2 motores)”

Diseño geometrico y planeamiento de vuelo

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