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EN LEVANTAMIENTOS DE INFORMACIรณN TOPOGRรกFICA
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Instituto Tecnológico de Santo Domingo Maestría en Ciencias de la Construcción
Arq. Derby González M.Sc Titular de la Materia Autores Ing. Bryan Reyes 1071303 Ing. Jessica María 1037614 Ing. Leydi Castillo 1072174 ©2017, Editorial INTEC Av. Los Próceres, Galá, Santo Domingo, República Dominicana Apartado postal 342-9 y 249-2 www.intec.edu.do Derechos Pendientes No está permitida la reproducción total o parcial de este libro Sin el previo permiso y por escrito de los titulares del copyright. Impreso en Santo Domingo Año 2017
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EL USO DEL DRONE EN LEVANTAMIENTOS DE INFORMACIÓN TOPOGRÁFICA
Seminario de la Construcción Paper de investigación EN LEVANTAMIENTOS DE INFORMACIÓN TOPOGRÁFICA
Autores Ing. Bryan Reyes 1071303 Ing. Jessica María 1037614 Ing. Leydi Castillo 1072174 Grupo # 02
Facilitador Arq. Derby González M.Sc Fecha 07 Octubre 2017 Santo Domingo, República Dominicana
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Indice Resumen…………………………………………...................................................................………..5 Intruducción............................................................................................................6 Obtención de datos..................................................................................................7 ¿Quéeseldroneyparaquésirve?……………………….....................................................8 Ventajas:.......................………………………................................................................……8 Beneficios y aportes del levantamiento topográfico con drones....................9 ElusodelosRPASenRepúblicaDominicana..........................................................10 Conclusión………………………....................................................................................…12 Bibliografía e imagengrafía................................................................................13 infografía................................................................................................................14
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EL USO DEL DRONE EN LEVANTAMIENTOS DE INFORMACIÓN TOPOGRÁFICA
uso del Drone como una herramienta práctica y sencilla para el levantamiento de información topográfica. Los sistemas aéreos remotamente piloteados (RPAS por sus siglas en inglés) conocidos popularmente como drones, en los últimos años se han convertido en una herramienta de obtención de información muy útil y eficaz que ahorra tiempo, reduce los costos y genera resultados satisfactorios. Mediante el artículo presentamos los usos, beneficios y ventajas del Drone en la recolección de información topográfica, como también el desarrollo del uso de esta herramienta y su regulación en República Dominicana.
Resumen Hoy en día se ha incrementado la demanda y disponibilidad de datos espaciales por lo que cada día se hace más necesario la obtención de datos a una escala de tiempo y espacio reducido; anteriormente los instrumentos utilizados para realizar una cartografía eran los papeles, pero ya hoy en día ha pasado a instrumentos digitales, propiciado por mejoras en la tecnología. En este paper se presenta el
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Introducción
seño capaces de generar dibujos 2D y modelados 3D, basados en entidades geométricas vectoriales como líneas, puntos, arcos y polígonos. • Los programas de Sistemas de Información Geográfica, que permiten la combinación y relación de diferentes elementos georreferenciados en el espacio. • Programas de Teledetección, además de captar imágenes aéreas georreferenciadas, permite recoger información que a simple vista no se podría captar. Una herramienta básica para elaborar la cartografía es la fotogrametría, la cual permite medir sobre fotografías con las que se pueden determinar las propiedades geométricas de los objetos a partir de imágenes fotográficas; básicamente, es una técnica de medición de coordenadas 3D, que utiliza fotografías y otros sistemas de percepción remota junto con puntos de referencias topográficos sobre el terreno, como medio fundamental para la medición. La tecnología GNSS (Global Navegation Satelite System), cuyo sistema más conocido es el GPS (Global Positioning System), el cual permite determinar las coordenadas de cualquier punto de la superficie terrestre con gran precisión; este sistema cuenta con una gran importancia dentro de la cartografía, para poder ubicar de una forma precisa los elementos que se van a digitalizar
La cartografía interpreta, analiza y representa parte o todo de la superficie del suelo o terreno. Desde la época antigua se han realizado cartografías de los terrenos para simplificar los elementos que intervienen en el. Hoy en día se ha incrementado la demanda y disponibilidad de datos espaciales por lo que cada día se hace más necesario la obtención de datos a una escala de tiempo y espacio reducido; anteriormente los instrumentos utilizados para realizar una cartografía eran los papeles, pero ya hoy en día ha pasado a instrumentos digitales, propiciado por mejoras en la tecnología. Los sistemas aéreos remotamente piloteados (RPAS por sus siglas en inglés) conocidos popularmente como drones, en los últimos años se han convertido en una herramienta de obtención de información muy útil y eficaz que ahorra tiempo, reduce los costos y genera resultados satisfactorios. Los datos espaciales adquiridos serán la base de distintos procesos que servirán para la elaboración de la cartografía deseada. Para el manejo de los datos y elaboración de la cartografía son utilizados tres tipos de programas: • Los programas orientados al Diseño Asistido por Ordenador (CAD), que son herramientas de di-
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y no cometer errores en cuanto a la posición de estos en el espacio.
poder obtener el menor error posible, además de la realización de reconocimiento del terreno para identificar las características y formas del territorio. Es fundamental la elección de la escala, puesto que la escala apropiada será la que nos permita observar todos los elementos con mayor exactitud. Con respecto a la altura del drone, éste no debe exceder los 120 metros para poder operar dentro del margen de la legalidad de acuerdo con las normativas vigentes. Para capturar las fotografías se pueden utilizar cámaras digitales, convencionales o con una focal fija entre otras, todo depende de los objetivos que se quieran lograr y también existe el tema de la humedad y la temperatura que por estas razones puede variar el tipo de cámara a utilizar. Un punto importante en la obtención de los datos son las condiciones atmosféricas, las cuales afectan a gran escala ya que pueden provocar errores en la captación de los datos; por todo esto es de vital importancia que los pilotos de los drones cuenten con la debida formación y disponer de los manuales necesarios de operador, con los procedimientos de vuelo condicionados a la meteorología. Es importante cuando se vaya a volar los RPAS se deben seguir las indicaciones del manual del operador donde están plasmadas las calibraciones y comprobaciones necesarias de todos los sistemas para poder asegu-
Obtención de datos Las nuevas herramientas tecnológicas nos permiten obtener datos con una resolución temporal reducida y con una alta resolución espacial, tanto de fotografías, así como también de puntos. Para realizar el proceso de la obtención de datos pasa a ser desde las imágenes planas 2D a imágenes 3D se utiliza una técnica llamada estereoscopia.
Figura 1. Ortoimagen en alta resolución espacial. (Paredes & Noguera, 2015) La precisión de los GPS abordo son de varios metros, pueden estar entre los 10 y 20 metros inclusive, por lo que las precisiones de centímetros del trabajo final se obtienen mediante puntos de control en el terreno. Todos estos puntos deben repartirse en todo el terreno que se está estudiando para
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rar la calidad del trabajo minimizando los errores.
blemas a las 5000 hectáreas. Figura 3. Levantamiento Topográ-
¿Qué es el drone y para qué sirve? Una de las tecnologías que más destacan y llaman la atención de todos en estos últimos años son los llamados drones, pequeños aparatos voladores no tripulados y que pueden ser controlados en forma remota. Figura 2. Drone multirotor. (Pare-
fico con Drone. (Drone Spain, 2016) El terreno escaneado se procesa en tierra para obtener un modelo 3D con resolución centimétrica y una precisión de entre 1 y 5cm según se requiera, incluso si el terreno a topografiar es más pequeño. des & Noguera, 2015)
Ventajas:
• Seguridad. No es necesario que el operario lleve personalmente la estación a lugares arriesgados. • Mayor Cobertura. Algunos puntos son sencillamente inaccesibles para las personas. Un saliente en medio de un acantilado, o un claro rodeado de árboles no son problema para un dron. • Más información. Un levantamiento tradicional consigue determinar una serie de puntos que sirven para crear un plano preciso. El levantamiento topográfico de un drone captura a la vez millones de puntos y le añade además la información de color
Desarrollados y puestos en servicio hace pocos años, los drones pueden ser usados en infinidad de tareas que el humano no puede o no quiere realizar, o simplemente son demasiado peligrosas, como la exploración o la limpieza de residuos tóxicos y, como no podía ser de otro modo, para fines bélicos. En pocos años los drones han revolucionado el sector audiovisual; un fenómeno similar está comenzando en el sector de la topografía; un dron estándar e s capaz de cubrir en un día 100 hectáreas de terreno, mientras drones más avanzados llegan sin pro-
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de las fotografías, con lo que consigue nubes de puntos de alta resolución que muestran la apariencia real del terreno. Figura 4. Levantamiento Topográ-
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 más comprensibles para los usuarios finales.
Beneficios y aportes del levantamiento topográfico con drones La rapidez como protagonista
Debemos tener en cuenta que con un dron se pueden llegar a cubrir entre 100 y 5000 hectáreas de terreno en un día, por lo que queda claro que la velocidad figura como la principal ventaja de levantamiento topográfico con drones y que, además, representa un gran avance al compararla con la capacidad de los métodos de topografía terrestre tradicionales. Menos costos operativos y más seguridad El levantamiento topográfico con drones conlleva a una menor cantidad de tiempo de ejecución y un menor consumo de recursos. Además, gracias a su facilidad para alcanzar lugares de difícil acceso, con una aeronave no tripulada se podrá reducir el riesgo de acceder a zonas peligrosas. Flexibilidad y alcance Con el levantamiento topográfico con drones podremos realizar una recolección de datos terrestres y aéreos, por lo que podremos realizar fotografías verticales y oblicuas combinadas, así como levantamientos topográficos precisos, modelos digitales del terreno
fico con Puntos. (Gabinete de Ingeniería Topográfica, s.f.) Cuando se utilizan drones para un levantamiento, cambia la forma de trabajar, no es necesario definir una serie de puntos a medir, se modela de una vez toda el área de trabajo, y más tarde los puntos necesarios se miden cómodamente en el modelo; esto elimina el riesgo de tener que volver a hacer el trabajo de campo si hacen falta nuevas medidas. Los topógrafos tradicionales también pueden complementar su trabajo con un modelo topográfico 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 estándar como ArcGIS
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y análisis volumétrico, obteniendo un mayor alcance e información gracias a la flexibilidad de uso de estos dispositivos.
Mayor resolución y calidad de imagen La mayoría de los drones disponen de cámaras HD incorporadas, por lo que la alta resolución permite obtener modelos digitales del terreno mucho más detallados y de mejor calidad; en este sentido, podemos decir que los drones son capaces de generar representaciones en 3D, con lo que se obtiene un resultado con una cantidad de información que antes no se podría estudiar.
El uso de los RPAS en República Dominicana En República Dominicana los RPAS o Drones se utilizan desde la década de los 70 para entretenimiento personal mayormente para aplicaciones técnica y comercial. En el 2015 mediante la resolución no. 008-2015 se emiten las regulaciones pertinentes de los RPAS o Drones en el territorio nacional. El Instituto Dominicano de Aviación Civil (IDAC) es el ente público especializado y técnico, con personalidad jurídica y poder de reglamentar los drones. En el artículo 4 de la resolución, características técnicas de los Drones, se define que el peso máximo de despegue de la aeronave será hasta 55 libras (25 kilos) incluyendo accesorios,
las hélices utilizadas de los Drones deben ser de materiales flexibles, que al impacto con cualquier objeto sean capaces de romperse, entre otras. En el artículo 6 acápite f, enuncia que la trayectoria de vuelo debe tener un margen vertical de 20 metros (66 pies) y con una separación horizontal de 30 metros (99 pies). En RD ya existen varias empresas o personas que se dedican a brindar los servicios de levantamientos topográficos asistidos por drones. Nos acercamos a varias ellas con la finalidad de realizarle algunas preguntas y así, generar un conocimiento sustentado acerca de cómo se está desarrollando este tema en el país. Las fuentes consultadas fueron: Servicios profesionales de Topografía, Centro de Servicios Arquitectónicos C.S.A. y el Ing. Edwin peralta. Con respecto al año en que iniciaron a ofrecer los servicios, tanto el Centro de Servicios Arquitectónicos C.S.A. como el Ing. Edwin peralta datan del 2016. Dentro de los servicios que ofrecen, utilizando el Drone como instrumento de medición, se encuentran: Calculo de superficie de grandes extensiones de tierra, cubicaciones de agregados (minas de agregados, movimiento de tierra, entre otros), supervisión y seguimiento de grandes proyectos, levantamiento preliminar, ortofotografías, curvas de nivel y nubes de puntos.
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Las respuestas de todos los consultados, acerca de si utiliza un Drone de ala fija o de multi rotor, es que en la actualidad están realizando los levantamientos topográficos con drones multi rotor. Por otro lado, están las marcas utilizadas para brindar el servicio, siendo las más populares 3DR y DJI.
que mediante la utilización de este método se obtiene una menor precisión en comparación al uso de equipos de topografía convencionales. Para mejorar esto, se realiza una sinergia entre los métodos para obtener resultados más exactos. La opinión final acerca de la utilización de este método frente a los métodos tradicionales de medición, expresada por las fuentes consultadas, es que: . • Es innovador, te brinda una gran ventaja para enfrentar trabajos extensos y mega proyectos
Los softwares más utilizados para el procesamiento de la información son: ARGISOFT PHOTOSCAN, PIX4D, AUTOCAD CIVIL 3D, DRONEDEPLOY. Otra pregunta que se realizo fue concerniente al tiempo aproximado que se requiere para realizar un levantamiento topográfico. Este tiempo dependerá del plan de vuelo programado, las condiciones climáticas, la topografía del terreno, el tipo de información que se necesite obtener y no menos importantes son las limitaciones del propio Drone en cuanto a duración de la batería.
• Permite la obtención de grandes volúmenes de información y cubrir extensiones más grandes de terreno en menor tiempo. • Es un excelente método que va a la vanguardia de la tecnología y cada día se actualiza y se agregan nuevas funciones.
El precio aproximado de un levantamiento topográfico realizado con un Drone, para un vuelo sencillo (10-40 ha), está en el rango de RD$30,000.00 a RD$65,000.00, dependiendo de la cantidad y calidad de información que se requiera obtener. La desventaja más importante y en la cual los consultantes coinciden, es
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Conclusión El uso de esta tecnología tiene más ventajas que inconvenientes en el resultado final, lo que unido a la reducción de costos que tendrá a mediano plazo, hacen de ella una excelente opción por la que se debe apostar para las aplicaciones cartográficas. Los drones contribuyen a la obtención de datos espaciales en un corto periodo de tiempo y con una alta resolución a un costo reducido. Antes de su aparición todo dependía de los satélites, aviones tripulados o de la cartografía realizada a pie de campo. Los drones en la aplicación de levantamiento topográfico se han venido utilizando con mediana regularidad en algunas compañías, aunque todavía no cuenta con el auge que existe en países desarrollados. A medida que vaya pasando el tiempo esta metodo-
logía será cada vez más acogida por los profesionales en todos los países. Nuestras recomendaciones a cerca de este tema son: • Las instituciones como el CODIA, la asociación dominicana de agrimensores (ASODAGRIM), las escuelas de agrimensura de las universidades, entre otras entidades, deben impartir charlas, capacitaciones y talleres sobre este método, para elevar el nivel de conocimiento de nuestros profesionales. . • Establecer un procedimiento estándar para determinar el precio y el tiempo de realización de los levantamientos topográficos, debido a que percibimos muchas diferencias entre los datos proporcionados por nuestros consultados.
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Bibliografía Drone Spain. (2016). Obte-
Paredes, D. S., & Noguera, A.
nido de http://dronespain.pro/ M. (2015). Los Drones y sus Apliwp-content/uploads/2016/04/ caciones en la Ingeniería Civil, foto1.jpg
Aplicaciones Cartógraficas. La Suma de Todos, 242.
Gabinete de Ingeniería Topográfica. (s.f.). Obtenido de http://www.dafgeo.es/images/ Drones.jpg
Imagengrafía Drone Spain. (2016). Obte-
Gabinete de Ingeniería To-
nido de http://dronespain.pro/ pográfica. (s.f.). Obtenido de wp-content/uploads/2016/04/ http://www.dafgeo.es/images/ foto1.jpg
Drone.jpg
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Para que sirven
Tipos de drones utilizados
Santo Domingo, Republica Dominicana 07/10/2017
EL EL USO USO DEL DEL DRONE DRONE EN EN LEVANTAMIENTOS LEVANTAMIENTOS DE DE INFORMACION INFORMACION TOPOGRAFICA TOPOGRAFICA
Ala fija
Curvas de Nivel
Ortografías
Sustentantes: Bryan Reyes 1071303 Jessica Núñez 1037614 Leydi Castillo 1072174
Modelos 3D
Multirotor
3DR
TRIMBLE
Ventajas frente a los métodos tradicionales
La resolución 008-2015, regula el uso y operación de los Drones en la Republica Dominicana
Mayor cobertura. Algunos puntos son sencillamente inaccesibles para las personas. Un saliente en medio de un acantilado, o un claro rodeado de árboles no son problema para un dron.
Esta siendo cada vez mas utilizado por los profesionales en todos los países.
Más información. El levantamiento topográfico de un dron captura a la vez millones de puntos y le añade además la información de color de las fotografías, con lo que consigue nubes de puntos de alta resolución que muestran la apariencia real del terreno.
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AUTOCAD CIVIL 3D PIX4D ARGISOFT PHOTOSCAN
Seguridad. No es necesario que el operario lleve personalmente la estación a lugares arriesgados.
MAESTRIA EN ADMINISTRACIÓN DE LA CONSTRUCCIÓN
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Facilitador: Arq. Derby González
Los softwares mas utilizados DJI
PLANEACIÓN, PROGRAMACIÓN Y CONTROL DE PROYECTOS
Marcas mas utilizadas