S3_03_Drones en la Antartida - Ana Belen_FITIC.pdf

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A P L I C A C I Ó N D E D R O N E S P A R A C O N T R O L D E G L A C I A R E S E N L A A N T Á R T I D A

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DRONES EN LA ANTARTIDA



INDICE DE LA PRESENTACION:

1. ANTARTIDA: Ubicación de la zona de trabajo Antecedentes Dinámica de glaciares

2. DRONES: Características Operativa de vuelo Productos finales

3. RESULTADOS: Frente de glaciares Balance de masas de glaciares

4. CONCLUSIONES:

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LA ANTARTIDA


Base Antártica Española Juan Carlos I

Ubicada en la isla de Livingston, perteneciente al archipiélago de las Shetland del sur, es el centro de operaciones desde el cual se lleva a cabo toda la labor de investigación española en la Antártida.

LA ANTARTIDA


Antecedentes cartográficos en la Antártida

La cartografía de la Antártida y de los Glaciares:

• Topografía clásica• Fotogrametría aérea• GPS• Imágenes de satélites

En el año 1987 se llevó a cabo la primera campaña española en la Antártida en la BAEJCI , a cargo del Ministerio de Defensa con colaboración del Servicio Geográfico del Ejército, y con D. Manuel Catalán al cargo de la misma, que conllevó la aceptación de España como miembro consultivo del Tratado Antártico en septiembre de 1988.

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• Campaña 1987-88: se utilizo tecnología GPS con receptores JMR-1

• Campaña 1988-89: Mediante tecnología GNSS se actualizaron las coordenadas en el sistema de referencia WGS84 con receptores TRIMBLE 4000 SLD

• Campaña 1990-91:El SGE (Servicio Geográfico del Ejército) elaboró cartografía utilizando técnicas de topografía clásica combinada con fotogrametría a escalas 1/5000 y 1/25000 publicadas en 1991.

• Campaña 1996-97: al final de esta campaña, el SGE publica un mapa a escala 1/100000 de toda la isla Livingston mediante tecnología de captura de información GPS

• En posteriores campañas se han ido actualizando las coordenadas de distintos puntos fundamentales por metodología GPS-GNSS, así como el establecimiento de una red de puntos de control.

Hasta la última campaña llevada a cabo en el año 2014, se han elaborado distintas cartografías a distintas escalas y por distintas metodologías de captura de información y dotación de coordenadas de los puntos fundamentales:

LA ANTARTIDA


OBJETIVOS DEL PROYECTO:

•Utilización de nuevas tecnologías: UAS (unmanned aerial system) o Drones

•Obtención de productos cartográficos: Ortomosaicos, Nubes de Puntos y Modelos 3D

•Obtener cartografía mas precisa y de zonas donde no existe tal.

•Realizar estudios geoespaciales de los glaciares: Balance de masas, avance/ retrocesode frentes de glaciares, superficie global ocupada por el hielo, etc.

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DINAMICA DE GLACIARES:

Partes de un glaciar:• Zona de acumulación.•Zona de ablación.

La diferencia entre ganancias y pérdidas de masa de un glaciar se llama balance de masa.

El hielo acumulado se mueve en un glaciar por efecto dela gravedad como si se tratase de un enorme flujo de tierra.

El avance o retroceso de un glaciar está determinado por el aumento de la acumulación o de la ablación respectivamente.

En los glaciares de la Antártida resultan mucho más difíciles de medir, ya que pueden estar compensados, presentándose ciclos de avance y retroceso dando origen a una compensación dinámica en las dimensiones del glaciar.

LA ANTARTIDA


REQUISITOS PARA EL ESTUDIO DE LA DINAMICA DE GLACIARES

• Generar un modelo digital de superficie tridimensional de alta precisión.

• A partir del MDS se calcularán por métodos directos el balance de masas del glaciar por comparativa con modelos anteriores generados por técnicas GNSS.

• A partir del MDS se calcularán por métodos indirectos el lecho del glaciar.

• Generar MDS del frente del glaciar Sally Rocks en momentos distintos para evaluar su avance o retroceso.

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DRONES


DRONES: Denominación.

• UAV (Unmanned Aerial Vehicle)• UAS (Unmanned Aerial System)• RPAS (Remote Piloted Aerial System).

DRONES: Definición.

Se define como una aeronave no tripulada aquella capaz de realizar una misión sin necesidad de tener una tripulación embarcada, sin que esto excluya la existencia de un piloto o controlador de la misión que puede realizar su trabajo desde tierra.

DRONES


DRONES: Clasificación.

• Despegue vertical (ala rotativa y auto-sustentados)

• Despegue no vertical (ala flexible y ala fija).

DRONES: Elección.

• Condiciones extremas de temperatura

• Pronóstico muy variado de vientos

• La extensión que se quiere modelar, estudiar y cartografiar es bastante extensa

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DRONES


ESPECIFICACIONES DE FUNCIONAMIENTO

• Maximiza el tamaño de la imagen sin comprometer la resolución a través de las lentes de ángulo amplio y un sensor del tipo APSC.• Maximiza la cobertura por vuelo gracias al mayor tamaño de la imagen, la posibilidad de realizar giros cerrados y la alta velocidad de crucero.• Usa tecnología de empuje de reversa para los circuitos de aterrizaje cortos y pronunciados.• Cuenta con un potente sistema de propulsión para vuelos pronunciados y a alta altitud.• Los procedimientos automáticos del software de campo Trimble Access permiten configurar el aparato en poco tiempo.• Verificaciones automáticas y procedimientos de seguridad que garantizan una operación segura.• Fácil exportación de los datos a Trimble Business Center y creación de los productos finales.• Precisión de datos óptima procesándolos con Trimble Business Center.

DRONES


HARDWARE:

Tipo: Ala fijaPeso: 2,5 kgEnvergadura: 1 mSuperficie alar: 34 dm2Dimensiones: 100 x 65 × 10'5 cmMaterial: Espuma de polipropileno expandido; estructura de fibra de carbono; materiales compuestosPropulsión: Hélice eléctrica inversa; motor sin escobillas de 700 WBatería: 14'8 V, 6000 mAhCámara: 16'1 MP, sin espejo, sensor APSC, objetivos personalizados de 15 mmControlador: Robusta Trimble TabletPC

SOFTWARE

El módulo de adquisición de imágenes aéreas de Trimble Access permite:• Planificación de misiones con opción de vuelos múltiples • Administración de proyectos• Comprobación automatizada previa al vuelo• Despegue, vuelo y aterrizaje automático• Disparo de cámara autónomo• Rutinas de seguridad automáticas• Comandos de seguridad controlados por el usuario• Verificación automática de la coherencia de los datos• Exportación a Trimble Business Center y un formato genérico para el procesamiento de imágenes

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DRONES


OPERACIÓN:

Autonomía: 50 minutosAlcance: 60 kmVelocidad de crucero: 80 km/hTecho de vuelo máximo: 5000 mTiempo de configuración del sistema previo al vuelo: 5 minutosDespegue Tipo: Catapulta de lanzamientoÁngulo: 30 gradosAterrizaje Tipo: De vientreÁngulo: 14 gradosEspacio de aterrizaje Típico: 20 m x 6 mRecomendado: 50 m x 30 mLímite climático: 65 km/h y lluvia ligeraFrecuencia de control: 2.4 GHzDistancia de control: Hasta 5 km

RENDIMIENTO DE LA ADQUISICIÓN:

Resolución (GSD): De 2,4 cm a 24 cmAltura sobre ubicación de despegue: De 75 a 750 m

DRONES


METODOLOGIA OPERATIVA DE VUELO:

1.Planificación de la Misión

2. Planificación del vuelo en terreno

3. Operación de vuelo

4. Análisis de la información capturada

5. Procesamiento de las imágenes aéreas

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DRONES


CONDICIONES CLIMATOLOGICAS

DRONES


PRODUCTOS OBTENIDOS:

IMAGEN AEREA BASE ANTARTICA JUAN CARLOS I

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DRONES


ORTOFOTO GEORREFERENCIADA BASE ANTARTICA JUAN CARLOS I



MODELO DIGITAL DE SUPERFICIE BASE ANTARTICA JUAN CARLOS I

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ESTUDIO DE LAS GRIETAS CON ORTOFOTOS



ESTUDIO DE LAS GRIETAS DEL FRENTE DEL GLACIAR CON ORTOFOTOS

SITUACION DEL PILOTO LIMITE DE SEGURIDAD

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ESTUDIO DE LAS GRIETAS DEL FRENTE DEL GLACIAR CON NUBE DE PUNTOS



FOTO TERRESTRE FRENTE GLACIAR SALLY ROCKS

FOTO AEREA FRENTE GLACIAR SALLY ROCKS

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MODELO DESPRENDIMIENTO 1 FRENTE GLACIAR SALLY ROCKS



MODELO DESPRENDIMIENTO 2 FRENTE GLACIAR SALLY ROCKS

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• El sistema de aviones no tripulados (UAS) es apto para trabajar en condiciones extremas de temperatura y vientos modificando la metodología de aplicación para ajustarse a las circunstancias climatológicas.

• Las precisiones obtenidas en los modelos generados mejoran con creces los modelos generados previamente por otras técnicas.

CONCLUSIONES:

• Los modelos precisos generados permiten ser utilizados en análisis de la dinámica de los glaciares para el calculo del balance de masas y del volumen de los desprendimientos de los frentes, así como para el análisis de la grietas y determinación de zonas de seguridad.

• Al tratarse de una investigación en curso, se sigue trabajando en la explotación de los datos y no se descartan nuevas aplicaciones futuras en el análisis de la dinámica de los glaciares.


Aplicación de drones para control de Glaciares en la Antártida

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCION

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