Levantamiento topográfico con drones, una frase que hasta hace poco sonaba a ciencia ficción, pero que hoy se ha convertido en una realidad tangible y revolucionaria en el mundo de la cartografía y la ingeniería. La posibilidad de utilizar drones para realizar levantamientos topográficos ha transformado la forma en que se recopilan datos del terreno, ofreciendo una alternativa eficiente, rápida y precisa a los métodos tradicionales.
En el pasado, la topografía dependía de equipos costosos y técnicas que requerían mucho tiempo. Los topógrafos se veían obligados a recorrer grandes extensiones de tierra, enfrentándose a terrenos difíciles y condiciones climáticas adversas. Este proceso, además de lento, podía ser impreciso y limitaba la cantidad de información que se podía obtener.
Con la llegada de los drones, la topografía experimentó un cambio radical. Estos dispositivos aéreos, equipados con cámaras de alta resolución, sensores LiDAR y sistemas de posicionamiento global (GPS), permiten capturar imágenes aéreas de alta calidad y generar mapas tridimensionales con una precisión milimétrica.
Las ventajas del levantamiento topográfico con drones son numerosas. En primer lugar, la eficiencia que ofrecen es incomparable. Los drones pueden cubrir grandes áreas en un tiempo significativamente menor que los métodos tradicionales, lo que se traduce en una reducción considerable de costos y plazos de entrega.
La precisión es otro factor clave. Los datos recopilados por los drones son altamente precisos, lo que permite generar modelos digitales del terreno con un nivel de detalle sin precedentes. Esta información es fundamental para una amplia gama de aplicaciones, desde la planificación urbana y la gestión de infraestructuras hasta la agricultura de precisión y la monitorización ambiental.
En el ámbito de la construcción, por ejemplo, el levantamiento topográfico con drones se ha convertido en una herramienta indispensable. Permite a los ingenieros y arquitectos obtener una visión completa del sitio de construcción, identificar posibles riesgos y planificar la obra con mayor exactitud. Esto se traduce en una mejor gestión de recursos, una reducción de costos y una mayor seguridad en la obra.
El objetivo principal de un levantamiento topográfico con drones es obtener las curvas de nivel de la configuración del terreno natural para crear una representación de la topografía actual del terreno. Estos levantamientos topográficos con drones pueden hacerse con dos técnicas: una técnica indirecta que es la fotogrametría, utilizando un sensor o cámara fotográfica, y otra técnica que es el LiDAR, una técnica de medición directa a través de un rayo láser que emite determinado número de pulsos para discriminar la información de la vegetación y el terreno natural, que finalmente es lo que nos interesa como producto de esa medición.
Lo primero que obtenemos es la nube de puntos. Esa nube de puntos tiene valores XYZ y puede tener valores extras como son intensidad y color. Las nubes de puntos son las que se utilizan para realizar las triangulaciones del terreno natural, que a su vez generarán una superficie sobre la cual se realiza el trazado de las curvas de nivel.
Los pasos para hacer un levantamiento topográfico con drones incluyen el control terrestre, las consideraciones de seguridad, el plan de vuelo, la ejecución, el envío de información y los entregables. En el caso del control terrestre, se refiere a la elección del sistema coordenado, que generalmente se realiza en un sistema coordenado georreferenciado. Este sistema georreferenciado puede ser en coordenadas geográficas o en alguna proyección tipo UTM, y nos sirve para saber cuál es la posición exacta del levantamiento con respecto a su ubicación en la tierra. Para este tema de control terrestre se requiere de antenas GPS, mediciones de puntos estáticos, correcciones en tiempo real y levantamiento de puntos de control, los cuales se deben ubicar de manera estratégica para realizar una buena comprobación de la información capturada por el dron durante su levantamiento topográfico.
Otro de los puntos importantes es el plan de vuelo. El plan de vuelo consiste en determinar, a través del software propio del dron, el alcance y los parámetros a utilizar. Entre los alcances se define la ruta así como el área a cubrir, y dentro de los parámetros se revisan aspectos como el traslape entre las fotografías (traslape frontal y lateral) en el caso de la fotogrametría, y la velocidad de despegue, la velocidad de levantamiento, la altura de vuelo, etc. En el caso del LiDAR, se considera el traslape entre las líneas o franjas de levantamiento láser que se van a realizar, así como la altura de vuelo, velocidad de despegue, velocidad de vuelo, velocidad de aterrizaje, altura de retorno, etc.
Una vez que tenemos el plan de vuelo, lo que se realiza propiamente es la ejecución. Primero es el despegue, el cual se debe hacer de forma despacio y hacia una altura segura, de manera que libremos cualquier tipo de obstáculo en la trayectoria del dron rumbo al inicio de su levantamiento. Debemos estar monitoreando en tiempo real la ubicación, la velocidad del dron, y toda la información que recibimos directamente hacia nuestro control remoto para confirmar que el vuelo se está realizando de forma correcta. Al momento de terminar la misión, es importante haber seleccionado la altura de retorno y tener siempre visual al momento de aterrizar el dron.
Una vez entendidas las ventajas, es crucial comprender cómo se lleva a cabo un levantamiento topográfico con drones. Este proceso, aunque complejo en su trasfondo tecnológico, puede resumirse en una serie de etapas bien definidas.
Por último, los entregables que generalmente se concilian con el cliente tienen como producto principal la nube de puntos a color, de los cuales obtenemos las triangulaciones de la superficie de las curvas de nivel y el ortomosaico rectificado del área levantada. Es importante recordar que la gran ventaja del levantamiento topográfico con drones radica en la precisión, la rapidez y la seguridad.
Los ortomosaicos son mapas georreferenciados de alta resolución creados a partir de la unión de múltiples imágenes aéreas. Estos mapas corrigen las distorsiones geométricas inherentes a las fotografías aéreas, proporcionando una representación precisa del terreno. Cada píxel del ortomosaico contiene información de ubicación (X, Y) que permite realizar mediciones precisas de distancias y áreas.
Formatos de archivo comunes: GeoTIFF (.tiff), .jpg, .png, .kml, .html
Las nubes de puntos 3D son conjuntos de datos que representan la superficie capturada por el dron como una colección de puntos con coordenadas tridimensionales (X, Y, Z). Cada punto también puede contener información de color. Esta representación densa del terreno permite realizar mediciones precisas de distancias, áreas y volúmenes, incluso en terrenos complejos.
Formatos de archivo comunes: .las, .laz, .ply, .xyz
Los MDS son representaciones digitales de la superficie del terreno, incluyendo todos los elementos presentes en ella, como vegetación, edificios e infraestructuras. Cada píxel del MDS contiene información de ubicación (X, Y) y altitud (Z), lo que permite visualizar la elevación del terreno.
Formatos de archivo comunes: GeoTIFF (.tif), .xyz, .las, .laz
A diferencia de los MDS, los MDT representan la superficie del terreno sin elementos como vegetación o construcciones. Estos modelos se generan a partir de los MDS mediante la eliminación digital de los objetos que no forman parte del terreno natural. Los MDT son esenciales para aplicaciones como el análisis hidrológico o la planificación de infraestructuras.
Formatos de archivo comunes: GeoTIFF (.tif)
Las mallas texturizadas 3D son representaciones tridimensionales del terreno que combinan la geometría de la superficie con texturas obtenidas de las imágenes aéreas. Estas mallas proporcionan una visualización realista del área capturada, lo que las hace ideales para presentaciones, simulaciones y análisis visuales.
Formatos de archivo comunes: .ply, .fbx, .dxf, .obj, .pdf
Las curvas de nivel son líneas que conectan puntos de igual altitud en un mapa. Se generan a partir de los MDT o MDS y permiten visualizar la forma del terreno y las variaciones de altitud. La densidad y el espaciado de las curvas de nivel proporcionan información sobre la pendiente del terreno.
Formatos de archivo comunes: .shp, .dxf, .pdf
En resumen, la topografía con drones ofrece una variedad de resultados que satisfacen las necesidades de diferentes aplicaciones. La elección del tipo de datos a generar depende de los requisitos específicos del proyecto y del nivel de detalle requerido.
Después tenemos las consideraciones de seguridad, las cuales en cualquier levantamiento topográfico con drones consisten en saber desde dónde despegar, asegurarse de que no estamos en un área restringida, verificar que el dron no cuenta con una geocerca o candado, y de preferencia estar monitoreando el tráfico aéreo a través de una aplicación.
El uso de drones ha reducido los riesgos asociados con el trabajo de campo en ambientes peligrosos. En situaciones donde los trabajadores podrían estar expuestos a pendientes pronunciadas, terrenos resbaladizos o áreas remotas, el dron se convierte en un aliado seguro al realizar las tareas desde el aire. Esto elimina la necesidad de equipos en el terreno que podrían comprometer la seguridad del equipo de trabajo.
Los drones pueden volar sobre obstáculos naturales como ríos, barrancos o áreas densamente forestadas que presentarían desafíos significativos para los topógrafos a pie. Su capacidad para sobrevolar estas áreas sin riesgo de lesiones es una de las mejoras más destacadas en términos de seguridad.
