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TECNOLOGA DRONE EN LEVANTAMIENTOS TOPOGRFICOS
CHRISTIAN ALDEMAR MONCAYO CORDOBA
ESCUELA DE INGENIEROS MILITARES
CENTRO DE EDUCACION MILITAR
BOGOT D.C
2015
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TECNOLOGA DRONE EN LEVANTAMIENTOS TOPOGRFICOS
CHRISTIAN ALDEMAR MONCAYO CORDOBA
TRABAJO
INGENIERO JAVIER VALENCIA SIERRA
ESCUELA DE INGENIEROS MILITARES
CENTRO DE EDUCACION MILITAR
BOGOT D.C
2015
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CONTENIDO
Pg.
INTRODUCCION.
1. TECNOLOGA DRONE 91.1 QUE ES UN DRONE 9
1.2. CARACTERSTICAS PRINCIPALES 10
2. COMO FUNCIONA UN DRONE EN LA TOPOGRAFA. 11
2.1 LA TECNOLOGA DE DRONE REEMPLAZAR LAS ESTACIONES TOTALES
Y RECIBIDORES GNSS. 12
3. USOS DEL DRONE 14
3.1 LOS DRONES EN GIS 143.1.1 USO DE DRONES EN GIS EN TOPOGRAFA 14
3.2 LIDAR Y DRONES 15
3.3 USO DE DRONES PARA LA ACTUALIZACIN CARTOGRFICA 18
3.4 OTROS USOS DEL DRONE 20
3.4.1 DRONE PARA USO MILITAR: 20
3.4.2 DRONE UTILIZADO POR LA POLICIA PARA FINES DE
INVESTIGACION. 21
4. CONCLUSIONES 23
5. BIBLIOGRAFIA 24
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FIGURAS
Pg.
Figura 1 9
Figura 2 10
Figura 3 10
Figura 4 11
Figura 5 12
Figura 6 13
Figura 7 14
Figura 8 16
Figura 9 17
Figura 10 17
Figura 11 18
Figura 12 19
Figura 13 20
Figura 14 21
Figura 15 22
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INTRODUCCION
Los drones, vehculos areos no tripulados, se estn convirtiendo en una nueva
tecnologa que revoluciona la topografa convencional. Se trata de una clara apuesta
por el medioambiente, pues no emite CO2 a la atmosfera. Adems, mejora
significativamente la seguridad de los trabajadores en obra, al no tener que trabajar
en zonas de riesgo.El uso de drones tambin aumenta la eficiencia de los procesosconstructivos, minimizando costes y reduciendo tiempos al compararlo con los
trabajos clsicos de topografa.
Recientemente, ha tenido lugar el primer vuelo experimental con drones para el
levantamiento topogrfico en una obra en ejecucin de Ferrovial Agroman. Este
vuelo forma parte de la primera fase del proyecto de innovacin que la Direccin
Tcnica y el Departamento de Innovacin estn realizando conjuntamente para la
consecucin de un sistema de levantamiento topogrfico con precisin centimtrica
mediante RPAS (Remotely Piloted Aircraft System) en zonas de difcil acceso y con
vegetacin que oculta el terreno.
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1. TECNOLOGA DRONE
1.1 QUE ES UN DRONE?
La sigla DRONE que traduce: (zngano) Aeronave no tripulada, robot areo entre
otros, el trmino se adapt para el lenguaje Espaol, pero en realidad su nombreoriginal en idioma Ingles es: UAV Unmanned Aerial Vehicle o UAS Unmanned
Aerial System.
FIG 1 http://www.popsci.com/article/technology/guide-spotting-and-hiding-drones
Inicialmente estos dispositivos fueron diseados para uso militar, ya que permiten
hacer misiones de vuelo sin tripulantes guiados a control remoto desde tierra sin
sacrificar la seguridad de un piloto, este sistema se ha utilizado en varios conflictos
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blicos para hacer ataques muy silenciosos y rpidos con misiles, bombas,
rastreadores y otros sistemas de espionaje para infiltracin de tropa o lanzamiento
de artillera, tambin se usa para hacer vuelos de reconocimiento en zonas hostiles,
con presencia de txicos, contaminantes, peligro biolgico, seguimiento devehculos en tierra agua y aire, tambin para control de fronteras.
1.2. CARACTERSTICAS PRINCIPALES
Un DRONE es un vehculo aerodinmicamente muy parecido a un avin, algunospor ejemplo los de uso militar tienen dimensiones relativamente grandes similares
a las de aviones de combate, esto les permite tener la rigidez y capacidad para
portar armamento, equipos de comunicaciones, hardware especializado y
combustible.
Se ha desarrollado algunos modelos ms pequeos con menor capacidad de
autonoma en vuelo pero con la caracterstica de ser ms indetectables por sutamao reducido, Lo anterior hablando del campo militar, dado que tambin existen
DRONES muy pequeos utilizados para fotografa comercial, cinematografa,
entretenimiento, usos de la industria y la ingeniera.
FIG 2http://www.elagrimensor.com.ar/Noti
articulo.asp?N=82
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2. COMO FUNCIONA UN DRONE EN LA TOPOGRAFA.
Los drones vienen en muchas formas, tamaos, y ms importantemente, precio.
Hay hexacopteros del tamao de una lavadora, aviones ultra-ligeros de plstico,avionetas no tripuladas lanzadas por catapulta, lanzadas a mano, miniatura, etc.
Cada uno tiene sus ventajas y desventajas y, al igual que una estacin total, se debe
tomar cuidadosa consideracin en cul se ajusta mejor a tus necesidades
topogrficas, ya que por el momento representan una significante inversin
econmica
Un ejemplo de un drone, el eBee es ultraligero y se lanza a mano
Fig.4 http://civiltec.mx/aplicaciones-de-fotogrametria-aerea-con-drones-en-la-topografia/
Hablando sencillamente, un drone por lo general tendr una cmara de alta
resolucin con la que podr formar un ortomosaico de fotografas de una ruta
predeterminada. Un ortomosaico es una fotografa area geometricamente
FIG 3 http://3.bp.blogspot.com/-
brUXe_ZAlf0/UYvN_ADezVI/AAAAAAAAZh
U/T2bR3JVvqRA/s320/Insect-Fly-Bot-
Drone.jpg
http://civiltec.mx/aplicaciones-de-fotogrametria-aerea-con-drones-en-la-topografia/http://civiltec.mx/aplicaciones-de-fotogrametria-aerea-con-drones-en-la-topografia/7/24/2019 Tecnologa Drone en Levantamientos Topogrficos
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corregida de tal manera que la escala sea uniforme: el ortomosaico, al igual que un
mapa, carece de distorsin.
Fig.5 http://civiltec.mx/aplicaciones-de-fotogrametria-aerea-con-drones-en-la-topografia/
Un ortomosaico puede ser usado para medir distancias verdaderas, porque es unarepresentacin precisa de la superficie de la tierra. Para formar el ortomosaico el
drone tomar varias fotografas encimadas, encontrar puntos de referencia entre
ellos, y formar automticamente el ortomosaico a travs del software que la
mayora de los servicios drones ofrecen.
2.1 LA TECNOLOGA DE DRONE REEMPLAZAR LAS ESTACIONES TOTALES
Y RECIBIDORES GNSS.
En corto, no. La tecnologa de drone es una herramienta sumamente poderosa y
eficiente, pero no puede reemplazar una estacin total. En la imagen anterior,
http://civiltec.mx/aplicaciones-de-fotogrametria-aerea-con-drones-en-la-topografia/http://civiltec.mx/aplicaciones-de-fotogrametria-aerea-con-drones-en-la-topografia/7/24/2019 Tecnologa Drone en Levantamientos Topogrficos
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vemos que las curvas de nivel son muy densas y agradables a la vista. Si observas
cuidadosamente, sin embargo, vers que es incapaz de captar todos los detalles.
puente e1427306945967 Aplicaciones de Fotogrametra Area con Drones en la
Topografa fotogrametra area.
El puente, por ejemplo, no puede ser captado correctamente por la forma de la
estructura. El avin no puede volar por debajo del puente, voltearse 180 grados y
captar todas las columnas y partes bajas del puente. Un hexacoptero s pudiera
realizar este trabajo, pero an as se necesitan puntos de control para poder
referenciar las imgenes.
Fig.6 http://civiltec.mx/aplicaciones-de-fotogrametria-aerea-con-drones-en-la-topografia/
Hay muchas configuraciones de drone que son tiles para ciertos trabajos, pero
sera excesivo por ejemplo ejecutar un vuelo para un levantamiento pequeo ya que
los archivos que genera el vuelo son innecesariamente densos en informacin. Un
drone tampoco es eficiente para ubicar detalles como cunetas de agua, tomas, etc.
Todo levantamiento drone lleva su correspondiente apoyo terrestre, y es ah cuando
un topgrafo se suplementa con estaciones totales, recibidores GNSS y otras
http://civiltec.mx/aplicaciones-de-fotogrametria-aerea-con-drones-en-la-topografia/http://civiltec.mx/aplicaciones-de-fotogrametria-aerea-con-drones-en-la-topografia/7/24/2019 Tecnologa Drone en Levantamientos Topogrficos
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herramientas a su alcance. En el caso de las imgenes anteriores, se suplement
el levantamiento del terreno natural con el uso de una estacin total para generar el
puente
3. USOS DEL DRONE
3.1 LOS DRONES EN GIS
El uso de drones tiene varias aplicaciones relacionadas con los Sistemas de
Informacin Geogrfica. Y es una de las tendencias de futuro en el sector GIS.
Con estos vehculos es fcil obtener imgenes de alta resolucin con tecnologa
LIDAR.
Mediante el uso de drones obtenemos lo siguiente: Las nubes de puntos muestreadas son comprimidas en formato LAS (.laz)
y/o en formato ASCII (.asc).
Un DSM (Modelo Digital de Superficie).
Ortomosaico (normalmente en formato GeoTIFF).
3.1.1 USO DE DRONES EN GIS EN TOPOGRAFA
Con los datos obtenidos a partir de los sensores se pueden crear mapas catastrales
mediante la digitalizacin de las ortofotografas georeferenciada. Esta tarea se
puede realizar con AutoCAD, ArcGIS o cualquier cliente SIG.
FIG 7 http://mappinggis.com/2014/09/ejemplos-de-uso-de-drones-en-gis/
http://mappinggis.com/2014/09/ejemplos-de-uso-de-drones-en-gis/http://mappinggis.com/2014/09/ejemplos-de-uso-de-drones-en-gis/7/24/2019 Tecnologa Drone en Levantamientos Topogrficos
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Para realizar este tipo de trabajos se necesita lo siguiente:
Un drone
Sistema de WayPoints para pre programar el vuelo
Gimball para cmara (3 ejes de preferencia)
Cmara de 6MP o superior (1012 MP recomendados) con GPS incluido.
El Drone se debe pre programar con WayPoints, para hacer un barrido paralelo del
terreno, la cmara deber de ir tomando fotografas en time-lapse y se deber
activar la funcin de etiquetar las fotos con la posicin GPS. En caso de no contar
con una cmara con GPS, las fotografas debern ser etiquetadas manualmente,
sacando el log de navegacin o armando una solucin ms rebuscada, que
consistira en comprar sistemas externos que etiqueten las fotografas, cuando sean
tomadas por la cmara.
En seguida te dejo un video realizado por los chicos Aibotix, donde se puede
observar a detalle el proceso para realizar los mapeos del terreno.
3.2 LIDAR Y DRONES
La fotogrametra con Drones se ha convertido en una herramienta rpida para
obtener datos de campo, aunque lamentablemente se ha tratado de desplazar la
mano de obra humana afirmando que estos equipos pueden reemplazar a los
topgrafos de campo, tal vez en un futuro cercano se logre, pero por lo pronto se hademostrado que aunque esta tcnica arroja resultados relativamente buenos, an
no se ha logrado precisiones superiores a los 20cm en condiciones ideales,
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agregando a esto la precisin en coordenadas (Z) de los sistemas GPS que
actualmente no es tan alta como en (X,Y).
FIG.8 http://fcaglp.unlp.edu.ar/referenciacion/index.php/Imagen:Posicionamiento_1.png
Se utiliza comnmente Drones para trabajos de ingeniera que requieran
precisiones aceptables para hacer estudios preliminares para ejecucin de
proyectos de infraestructura que por accidentes geogrficos y longitud considerable
sean de difcil acceso y requieran bastante mano de obra de Topografa
convencional para relevar superficies y detalles, teniendo en cuenta que estos
estudios pueden cambiar en bsqueda de alternativas y trazados, los Drones son
herramientas que aceleran bastante algunos procesos, despus de los Drones ennivel de jerarqua estn los aviones tripulados con sistemas lidar que por su
tamao tienen mayor estabilidad y mejor control, adems se le puede adaptar ms
accesorios que complementen las herramientas para hacer que la toma de datos
sea ms intuitiva y precisa, all se combinan varios dispositivos como radar, laser
scanners, cmaras entre otros ms.
Se le denomina LIDAR al sistema Laser aerotransportado o terrestre que se utiliza
para la obtencin de informacin de posicin y altura de los elementos.
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FIG. 9 http://mundogeo.com/blog/2000/01/01/sistemas-laser-aerotransportados-la-revolucion-de-
modelos-digitales/
Este sistema opera en la regin visible, ultravioleta o infra roja del espectro
electromagntico. Se emite un pulso lser y el tiempo que tarda dicho pulso en llegar
a la superficie topogrfica y volver al avin multiplicada por la velocidad del rayo
genera una distancia la cual se usa para poder referenciar el punto que se ha
medido en el terreno.
FIG 8
FIG. 10 http://mundogeo.com/blog/2000/01/01/sistemas-laser-aerotransportados-la-revolucion-de-
modelos-digitales
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3.3 USO DE DRONES PARA LA ACTUALIZACIN CARTOGRFICA
Cuando necesitamos actualizar la cartografa a escalas de gran detalle para la
planificacin urbana para el seguimiento de obras, siempre podemos contar convuelos areos o imgenes de satlite de alta resolucin.
FIG.11 http://fotogrametriapractica.blogspot.com.co/2015/03/uso-de-drones-para-la-actualizacion.html
Hasta ahora las alternativas disponibles se centraban en imgenes de satlite de
alta resolucin y vuelos fotogramtricos. Sin embargo con el desarrollo de
tecnologas que mejoraron significativamente las caractersticas de navegacin de
drones, su versatilidad en cuanto a instalar dispositivos de captura de imgenes y
su precio relativamente econmico, contamos con otra alternativa que nos permite
realizar cartografa con unas excelentes prestaciones en cuanto a escala y
periodicidad de adquisicin y viene a complementar un rango de escalas no
habituales para el rea de la fotogrametra aunque colindantes ya con las utilizadas
en el rea de la topografa clsica.
En cuanto a la utilizacin de los drones, de manera general existen dos alternativas
para el uso de dispositivos de captura; en primer lugar drones con cmaras
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incorporadas y en segundo lugar, aquellos que ofrecen la posibilidad de instalar
cmaras de gran formato. En el primer caso las cmaras disponen de una resolucin
media y un sistema ptico orientado a usos deportivos de focal pequea como las
GoPro y formato pequeo, mientras que en el segundo caso podemos utilizarcmaras de gran formato de hasta 36 megapxeles y una ptica profesional de
lentes intercambiables que nos permiten la seleccin de una focal adecuada. En
ambos casos tendremos que considerar una calibracin rigurosa de la cmara antes
de cada vuelo.
Al momento de seleccionar altura de vuelo, focal, tamao de pxel y escala de toma,
tenemos que considerar, como se ilustra en los siguientes grficos, sus relacionesentre ellos para luego poder definir rea a cubrir por cada toma, solape, intervalo de
toma, rendimientos, etc.
FIG.12http://fotogrametriapractica.blogspot.com.co/2015/03/uso-de-drones-para-la-actualizacion.html
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3.4 OTROS USOS DEL DRONE
3.4.1 DRONE PARA USO MILITAR:
Un DRONE militar tiene una autonoma en vuelo de hasta 82 horas sin necesidad
de parar a re abastecerse, en cambio algunos sistemas ms bsicos pueden durar
solo 15 minutos.
Curiosamente se ha implementado el uso de DRONES para entrega de paquetes
en edificios y casas, estas ideas han convertido a este dispositivo en uno de los ms
apetecidos por los jvenes como juguete y por entusiastas que le han ido
encontrando misiones inslitas.
FIG 13http://www.luigikeynes.com/posts/9443/rusia-crea-drones-de-ataque-de-varias-toneladas.html
Por el momento el espacio areo est muy despejado para que se pueda utilizar
estos artefactos, pero en el caso de los ms grandes, se requiere un permiso de la
autoridad area de cada pas y zona para poder utilizar estos sorprendentes
equipos.
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3.4.2 DRONE UTILIZADO POR LA POLICIA PARA FINES DE INVESTIGACION.
se est utilizando DRONES por ejemplo para hacer toma de imgenes de escenas
de crmenes, persecucin y seguimiento de delincuencia, tambin como pruebaspara colocar comparendos de trnsito a los usuarios de vehculos que cometan
infracciones.
FIG.14http://www.seguridadinternacional.es/?q=es/content/el-empleo-emergente-de-drones-con-fines-
policiales-en-la-uni%C3%B3n-europea-avances-y
El uso que se puede hacer de los drones es muy variado, por ello anlisis se va
centrar en analizar nicamente en el empleo de drones con fines de seguridad,
concretamente, para monitorizar sospechosos durante una investigacin policial.
Los drones se han popularizado entre los cuerpos de polica ya que es un sistema
de vigilancia menos visible que los aviones normales, y pueden permanecer en el
aire durante ms tiempo que estos ltimos. El presupuesto para la creacin y uso
de drones para la identificacin de criminales va aumentando vertiginosamente
cada ao. Los drones permiten as hacer fotografas areas con alta definicin, ya
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que estn provistos de potentes cmaras y sistemas de rastreo avanzados. An as,
su tecnologa y usos podran aumentar an ms en un futuro prximo. Las
aeronaves no tripuladas no slo sirven para captar y almacenar imgenes, sin
pueden llegar incluso a hackear redes de WiFi o a interceptar comunicacionesciviles. Igualmente, cada vez hay ms drones equipados con mecanismos de
reconocimiento facial y toma de imgenes trmicas que ayudan a los entes
policiales a detectar criminales. Estos sensores permiten monitorizar a los
sospechosos cada vez con mayor precisin
FIG.15 http://www.seguridadinternacional.es/?q=es/content/el-empleo-emergente-de-drones-con-fines-
policiales-en-la-uni%C3%B3n-europea-avances-y
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4. CONCLUSIONES
Esta tecnologa est siendo aplicada en variadas industrias, en un rpido
proceso de maduracin.
Su uso permitir una mejora en los procesos de control, minimizando costos
Asociados a la operacin
La evolucin de los drones ha sido posible gracias a la expansin de estos
en el rea militar, es as que fueron creados con propsitos blicos y de
autodefensa no obstante tuvo un gran avance y trascendencia la Segunda
Guerra Mundial, los drones tuvieron una una expansin tecnolgica
Los vehculos areos no tripulados como los DRONES permiten llevar a cabo
trabajos que hasta hace poco tiempo slo era posible realizar con medios
tradicionales muy costosos (topografas tradicional o topografa area). Con
la introduccin de los drones es posible aumentar la la productividad, con
costos mucho menores de tiempo y dinero
Los topgrafos tradicionales tambin pueden complementar su trabajo con
un modelo topogrfico generado por un dron. Se puede generar este modelo
al principio del proyecto, obteniendo una escena 3D realista que se integra
sin problemas en herramientas de software estndar como ArcGIS o Revit.
Una vez obtenido este primer modelo, el desarrollo de la obra puede medirse
con estaciones tradicionales e incorporarse al primer escenario 3D, haciendo
las medidas ms comprensibles para los usuarios finales.
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5. BIBLIOGRAFIA
NORMA UTILIZADA, American Psychological Association. Publication
Manual of the American Psychological Association (Fifth Edition).
Washington, DC: American Psychological Association, 2001.
Una pgina web.
http://mappinggis.com/2014/09/ejemplos-de-uso-de-drones-en-gis/
Una pgina web:http://fotogrametriapractica.blogspot.com.co/2015/03/uso-de-drones-para-
la-actualizacion.html
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