Por el Mayor Marcelo Leonardo Taboada

Cuando se emplean drones para hacer un relevamiento, se está cambiando la forma y el método de hacer la topografía clásica.Con estos dispositivos, ya no es nece-sario definir los puntos a medir, ni la medición de ángulos horizontales y/o verticales, sino que se modela de una sola vez toda la zona de trabajo y, pos-teriormente, una vez procesadas las imágenes, se miden los puntos necesa-rios las veces que se precise. Esta nueva forma de hacer topografía permite eliminar los riesgos de volver a repetir las mediciones en el terreno por errores ocurridos en la medición o por necesidad de medición de nuevos puntos. En pocos años, los drones no solo me-jorarán sus prestaciones, tanto audio-visuales como de geoposicionamiento, sino también su costo, permitiendo mayor accesibilidad a estos productos, de manera que cualquier profesional o aficionado pueda tener acceso a esta tec-nología. De esta manera podrá obtener todo tipo de recursos geomáticos, como el modelado 3D del terreno, ortomosai-cos, cálculo de volúmenes, curvas de nivel, etc. Actualmente, existen drones que no necesitan los apoyos GPS del terreno, es decir que no necesitan de ningún apoyo terrestre para efectuar los relevamientos, debido a su alta preci-sión en el que obtiene las coordenadas.Un caso práctico y actual del empleo de drones se presenta en el sector minero; allí se acumulan una serie de materiales junto al mineral extraído. Ante la nece-sidad de calcular el volumen del material

Recordando que la topografía es la ciencia que estudia el conjunto de principios y procedimientos que tienen por objeto la representación gráfica de la superficie de la Tierra, con sus formas y detalles, tanto naturales como artificiales, es trascendente mencionar la importancia que tiene disponer de material preciso que permita realizar estos relevamientos en el menor tiempo posible, sin perder la calidad de los productos obtenidos. La topografía es el estudio del “topos”= lugar y “grafos” = descripción, en griego. Además de realizar los relevamientos de campo en el terreno, la topografía presenta edición y redacción cartográfica de manera que, al confeccionar una plancheta de tiro o un plano, pueda entenderse por medio de símbolos militares cartográficos el terreno representado.Los tiempos que toma la topografía convencional derivan de la misión impartida, el personal disponible, las distancias planificadas, el tipo de terreno y la calidad de los equipos de medición; podrían necesitarse varios días o semanas para la obtención de los productos.A diferencia de la convencional, la topografía aérea puede realizarse en base a observaciones aéreas, tanto desde helicópteros o aviones, o para este caso, mediante drones, manejados a distancia, o mediante una configuración autónoma, reduciendo los tiempos de medición y procesos.

TOPOGRAFÍA CONVENCIONAL VS TOPOGRAFÍA CON DRONES

En un relevamiento topográfico con-vencional, se conocen desde un princi-pio las características más importantes del terreno y las actividades a realizar;

por ejemplo, mediciones de distancias, áreas, alturas, ángulos, etc.Para poder realizar estas mediciones, se debe contar con equipos topográficos tales como estaciones totales, navega-dores tipo GPS RTK, de manera que se pueda ir tomando las coordenadas de los puntos a medida que se va avanzando.

TOPOGRAFÍA AÉREA CON DRONES

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acumulado, el equipo topográfico rea-liza una serie de mediciones y cálculos matemáticos, los que pueden presentar importantes errores y una gran carga horaria. Con los drones y el marcado previo de una serie de puntos de control, denominados PAF (puntos de apoyo fo-togramétricos), pueden obtenerse cálcu-los precisos del volumen exacto y en un tiempo relativamente breve. Estos drones permiten en una mañana hacer el trabajo de varios técnicos que requerirían una semana o más; son ca-paces de cubrir en un día hasta 100 hectáreas de terreno, y con drones más avanzados llegar al orden de las 500 hec-táreas. La ventaja de trabajar con estos dispositivos es que reduce los riesgos la-borales, que aumenta en este caso debi-do al trabajo con materiales tóxicos.Un dron permite realizar relevamientos en lugares remotos, aún adonde el hom-bre le resulte imposible relevar con méto-dos tradicionales, como precipicios, zona boscosa y ríos embravecidos, entre otros.

PROCESAMIENTOS

El trabajo topográfico comienza con una detallada planificación en la ruta de vuelo del dron (imagen 1), cercioran-do que permita cubrir completamente la zona de interés de manera de poder capturar las imágenes georreferencia-das en el lugar de vuelo indicado.Posteriormente, estas imágenes son procesadas usando programas específi-cos para la obtención de modelos 3D, MDT (modelos digitales del terreno), MDE (modelos digitales de elevación), MDS (modelos digitales de superficie) y ortomosaicos. Con este tipo de programas, como Pix4D o Agisoft PhotoScan, es posible lograr una precisión de hasta 1 cm en planime-tría, debido a los puntos de apoyo toma-dos por GNSS topográfico.Los ortomosaicos que se obtienen al-canzan el orden de hasta 1 cm de GSD (ground sample distance), es decir que un pixel de la imagen que se genera con el programa representa un cuadrado de 1 cm de lado en la realidad; se logra una precisión prodigiosa.Mediante herramientas como los SIG (sistemas de información geográfica) es posible manipular estas imágenes, pu-diendo obtener coordenadas, medir dis-tancias, áreas, volúmenes, leer curvas de nivel, trazar perfiles y presentar MDE.Los datos obtenidos, y conocidos como

nube de puntos, pueden tratarse con programas CAD, como Autocad Civil 3D, en el cual también se puede modeli-zar el terreno (imagen 2).Existe también un software llamado Dro-neDeploy (imagen 3), este es un pro-grama comercial para drones y permite

realizar dos funciones bien definidas: ♦ Planificación del vuelo, sumado a la aplicación del vuelo con dron. ♦ Procesamiento de las imágenes ob-tenidas del vuelo, creando el mapa o modelo que se necesite.

Realizando la planificación del vuelo,

Ruta de dron

Modelar terrenos

Imágenes obtenidas en vuelo

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según las necesidades de cobertura en las mediciones a realizar, el programa presenta un simulador que realiza una demostración virtual (sin el dron), “Test the simulator”, que permite com-probar el planeamiento realizado y brinda información virtual sobre la cantidad de imágenes que tomará ese vuelo, cantidad de baterías necesarias, tiempo de vuelo y recorrido virtual. De esta manera se logra la optimiza-ción en el planeamiento y la seguridad previa al vuelo en la zona de interés. El resultado del test, permite compro-bar si el vuelo tendrá alguna dificultad, para poder corregirlo, o permite reali-zarlo.Una vez superada la prueba del test, dispongo volar el dron vinculado a este plan de vuelo.Finalizado el vuelo, las imágenes gra-badas en la tarjeta SIM que se encuen-tra en el dron son bajadas a la PC para posteriormente poder trabajar con ellas desde el software, el cual nos entregará un producto procesado, como se puede ver en la imagen 4.Este programa presenta una opción (PlantHealth), que permite conocer la salud vegetal de la zona relevada. El objetivo de esta herramienta es explo-rar los datos de la vegetación y suelos en forma más profunda. Configuran-do los niveles o rangos de la imagen, permite cuantificar el daño ocasiona-do por algún evento meteorológico o predecir los rendimientos de los suelos (imagen 5).Otra opción que se presenta es el menú Elevation, que muestra los datos de al-tura o elevación, medidas en pies o en metros, de las distintas geografías de la zona relevada (imagen 6).El programa presenta además una inte-resante herramienta que se muestra en la parte inferior de la ventana, un íco-no en forma de lentes, que lo vincula a una página (Sketchfab), donde se pue-de exportar este modelo y visualizarlo por medio de unos lentes para Realidad Virtual.La División Geomática del CIDESO (Centro de Investigación y Desarrollo de Sistemas Operacionales), depen-diente de la DIGID Dirección Gene-ral de Investigación y Desarrollo), se encuentra realizando estos productos geográficos con drones particulares, cuyos desarrollos alimentan la base cartográfica de los sistemas que allí se realizan, como SITEA (Sistema In-

tegrado Táctico del Ejército Argen-tino - imagen 7) y SATAC (Sistema Automatizado de Tiro de Artillería de Campaña - imagen 8), de manera que se cuenta con imágenes actualizadas y con precisión de hasta 1 cm (imagen 9).

VENTAJAS QUE PRESENTA EL DRON:

♦ Seguridad: permite disminuir el riesgo en el personal, especialmente cuando el terreno se presenta acci-dentado o con la incertidumbre de que exista algún contaminante tóxi-

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Imágenes procesadas del vuelo

Análisis de elevaciones en altura

Cálculo de volúmenes

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co. No es necesario que el topógrafo lleve personalmente la estación o su instrumento de medición a lugares que implican un riesgo poder repre-sentarlo, como por ejemplo la cota más alta de un talud de gran pen-diente con la posibilidad de resbalar y caer. ♦ Bajo costo: estos dispositivos resul-tan más económicos en comparación con los equipos de topografía con-vencional, y se obtiene una mayor gama de posibilidades en su releva-miento y procesos. ♦ Mayor cobertura: algunos puntos resultan inaccesibles para las perso-nas, como un saliente en medio de un acantilado o un claro rodeado de árboles, los que no representarían un problema para el dron. Al tener una mayor cantidad de datos se asegura que el área de interés fue cubierta por el vuelo. Esto permite que se pueda elegir y desestimar datos, si se consi-dera necesario. ♦ Eficiencia: en un relevamiento to-pográfico se consigue determinar una serie de puntos que sirven para crear un plano preciso. El levantamiento topográfico de un dron captura a la vez millones de puntos, añadiéndole la información de color de las foto-grafías, con lo que consigue nubes de puntos de alta resolución que mues-tran la apariencia real del terreno. ♦ Valor visual: se puede disponer de un documento gráfico en contrapo-sición con uno histórico, en el que se puede apreciar detalles y diferencias en el terreno de lo que ha variado, y de esta forma actualizar las bases de datos. ♦ Reducción de tiempo: estos dispo-sitivos y los programas afines permi-ten reducir el tiempo de procesado. Los vuelos fotogramétricos median-te aviones dan plazos de entrega de aproximadamente un mes para estos trabajos. Mediante el vuelo de un dron y la toma de puntos de apoyo, estos tiempos se reducen a unos po-cos días. ♦ Silencioso y veloz: estos dispositi-vos poseen gran velocidad a la hora de ejecutar un vuelo planificado lo que sumado a lo silencioso en su vue-lo, se convierte en una herramienta importante en nuestras filas. ♦ Vuelo estacionario: presenta la ven-taja de realizar un vuelo estacionario estabilizado a baja altura, permitien-

SATAC

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do que se mantenga estático en un punto, pudiendo capturar fotografías y videos de alta resolución y gran ca-lidad.

LAS DESVENTAJAS, AUNQUE MÍNIMAS, SON:

La batería: es la desventaja más im-portante. Suelen dar un tiempo de vue-lo limitado; en algunos drones, como el Phantom 4, la duración de la batería se estima hasta treinta minutos. La so-lución encontrada es incluir un par de baterías de repuesto, con las que permi-tiría realizar varios vuelos, retomando desde el lugar donde dejó para realizar el recambio.

información en diferentes formatos, fotos en colores, puntos de coordena-das muy precisas, modelos de elevación en 3D, ortomosaicos, etc, que trans-forman la manera de ver hoy de forma sencilla y económica la topografía y el terreno.La adquisición de estos dispositivos para el grupo topográfico resulta de bajo costo en referencia a los equipos que usualmente emplea, es de fácil obtención en el mercado y de manejo simple; el resultado obtenido es que se posee productos de alta calidad carto-gráfica.Si bien estos módulos destinados a la topografía ofrecen múltiples ventajas en comparación con la topografía con-vencional, se debe tomar la precaución de que no se terminen por convertir en un fin en sí mismos. La implementación de esta tecnología permite obtener datos geográficos ac-tualizados, independencia geográfica, cartografía y ortomosaicos dinámicos. Por la forma de presentar los trabajos topográficos y los reducidos tiempos que emplea para realizarlos, podemos decir que en topografía hoy es la hora de los drones.

BIBLIOGRAFÍA

♦ Barrientos, A., “Vehículos aéreos no tripulados para uso civil. Tecnología y aplicaciones.” Universidad Politécnica

El Teniente Coronel del arma de artillería Walter Fabio Allende es Ingeniero Geográfico, Licenciado en Estrategia y Organización con orientación en Gestión de la Infor-mación y Especialista en Higiene y Seguridad Ocupacional. Actual-mente se desempeña como jefe de la División Geomática del Cen-tro de Investigación y Desarrollo de Software.

Teniente Coronel Walter Allende

Un dron permite realizar relevamientos en lugares remotos, aun adonde el hombre le resulte imposible relevar con métodos tradicionales, como precipicios, zona boscosa y ríos embravecidos, entre otros.

de Madrid, Madrid (2007). ♦ Etzioni, Amitai. “El gran debate sobre el uso de vehículos aéreos no tripula-dos.” MILITARY REVIEW (2013). ♦ Publicación GADGETS. Editado por CORPORATIVO MINA, S.A. Junio 2014. Artículo: “¿Qué son los drones y en qué se utilizan?” Autor: Marco A. Campuzano. ♦ http://www.informatica-hoy.com.ar/gadgets/Que-son-drones-sirven.php ♦ http://www.todrone.com/uso-dro-nes-agricultura/ ♦ http://www.yakatli-tech.com/technology-2/drones/ La meteorología: el dron se encuentra

condicionado por la situación climática reinante, tanto para las grandes lluvias, como para los fuertes vientos imperan-tes en algunos lugares.La conexión: el enlace puede ser hac-keado o alterado, y de esta forma rom-per el canal de comunicaciones e inter-ceptar sus datos.La acreditación: toda aquella persona que manipule estos dispositivos debe contar con la licencia y la certificación otorgada por ANAC (Asociación Na-cional de Aviación Civil).ConclusionesEsta herramienta en auge, derivada de las nuevas tecnologías, se encuentra revolucionando los distintos ámbitos laborales, especialmente en el campo de la topografía. Estos dispositivos nos proveen de productos geográficos ac-tualizados con una mayor cantidad de

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