De la Planificación de Vuelo al Análisis de Datos

Un Proceso Paso a Paso para la Recopilación Avanzada de Datos con Drones en Proyectos de Infraestructura a Gran Escala 

En publicaciones anteriores, discutimos cómo los drones se han vuelto cruciales para diferentes fases en la construcción de grandes proyectos de infraestructura. Hoy, quiero ponerme técnico y mostrarles cómo exactamente pueden recopilar datos, procesarlos y extraer información valiosa. Como cualquier proyecto, la recopilación de datos con drones requiere mucha planificación y un flujo de trabajo estructurado, y este artículo ayudará a describir uno. Ya sea que nunca hayan usado drones o los hayan usado pero aún no estén seguros de cómo funciona el aspecto de la recopilación de datos, este artículo es para ustedes.

Preparación Prevuelo

Antes de realizar cualquier operación con drones, es necesario llevar a cabo una preparación prevuelo. Esto implica;

Definición de los Objetivos del Levantamiento

Es necesario reunirse con las partes interesadas y comprender sus intenciones para el levantamiento, los tipos de entregables que desean, la GSD (ground sampling distance) del levantamiento y cualquier otra información que estén dispuestos a proporcionar. Los entregables más comunes para proyectos de construcción pueden incluir mapas de curvas de nivel, DEM, DSM, nubes de puntos, modelos 3D, mapas LiDAR, etc. Cada fase de la construcción puede requerir diferentes entregables.

Elección del Equipo

Una vez que confirmen lo que el cliente desea, pueden elegir el mejor equipo. La GSD o resolución puede ayudarles a decidir la carga útil a utilizar, mientras que la superficie del área y el plazo pueden ayudarles a decidir el tipo de dron que desean utilizar. Para drones multirrotor, los drones DJI como la serie DJI Matrice, especialmente el M300 RTK y el M350 RTK, son los mejores para grandes proyectos de infraestructura. Para ala fija y VTOL, consulten Sensefly y Wingtra, respectivamente. 

Evaluación del Sitio y Cumplimiento Normativo

Sería útil visitar el área de interés para evaluar cualquier riesgo percibido para las operaciones del dron o cualquier riesgo que sus operaciones con drones puedan tener en los alrededores. Una vez allí, observen el terreno, la fuerza y dirección del viento, y la temperatura, ya que estos factores afectarán las operaciones del dron. Si necesitan más tiempo para desarrollar un patrón, pueden preguntar a los lugareños por esta información. También deben asegurarse de que el área no esté dentro de una zona de exclusión aérea (No-Fly zone) y obtener los permisos necesarios antes de comenzar las operaciones con drones.

Planificación de Vuelo

Después de recopilar toda la información necesaria, es hora de crear planes de vuelo. Esto implica;

Determinar el Área de Interés

Prefiero usar Google Earth Pro para visualizar el área de interés y determinar los límites. Para un gran proyecto de infraestructura, es probable que el cliente tenga un archivo KML o shapefile del área de interés.

Elegir un Día Apropiado para Volar

Una vez que determinen los límites, pueden usar aplicaciones de pronóstico del tiempo como UAV Forecast y Windy para decidir el mejor día para volar. Un buen día para volar sería uno con mucha luz solar, menos nubes, suficientes satélites y donde los vientos no sean demasiado fuertes.

Establecer Parámetros de Vuelo

Con información sobre el terreno, el clima y la GSD que el cliente desea, pueden establecer parámetros de vuelo como la altitud, la velocidad de vuelo y los solapamientos. Algunos clientes proporcionarán el porcentaje de solapamiento que desean, pero pueden decidir uno si no lo hacen.

Incorporar GCPs

Para garantizar la precisión, es necesario establecer Puntos de Control Terrestre (GCPs) y marcarlos claramente para que sean visibles en las imágenes del dron. Si bien los drones son generalmente precisos, gracias a los sistemas GPS y RTK o PPK, es posible que aún no proporcionen datos lo suficientemente precisos para trabajos de topografía. Para mejorar esta precisión, es necesario establecer GCPs utilizando dispositivos de alta precisión y usarlos para georreferenciar las imágenes del dron. Otras mejores prácticas para colocar GCPs incluyen;

–        Distribuirlos por toda el área de interés. Eviten agruparlos o solaparlos.

–        Colocar algunos GCPs a lo largo de los bordes y otros en áreas elevadas para asegurar la precisión general.

–        Colocar los GCPs en superficies estables.

–        Tener suficientes GCPs (al menos 5 – 10 en 1 KM cuadrado).

Recopilación de Datos

Verificaciones Prevuelo

Preparen una lista de verificación de todos los elementos que necesitan y úsenla para prepararse para cada vuelo. Antes de volar, también deben revisar los drones, las baterías, las cargas útiles y otros accesorios en busca de daños. Verifiquen si tienen suficientes dispositivos de almacenamiento y, si van a estar en un lugar sin energía, asegúrense de tener suficientes baterías o una estación de carga.

Realizar Vuelos de Prueba

Realicen algunos vuelos de prueba para asegurarse de que los UAVs funcionen correctamente y determinar si necesitan calibración. También pueden recopilar datos de muestra y procesarlos in situ para evaluar la resolución.

Captura de Datos

Una vez que todo esté listo, pueden comenzar a ejecutar los planes de vuelo para recopilar los datos. Durante el levantamiento, observen el rendimiento de los UAVs, buscando cambios en el clima, la temperatura y la altitud y cómo responden a ellos.

Verificaciones Post-Vuelo

Revisen los datos recopilados y asegúrense de que sean suficientes. Si es posible, procésenlos in situ, evalúen el resultado y verifiquen si hay lagunas. Si recopilan demasiadas imágenes, el procesamiento puede llevar horas, pero software como Metashape y Pix4D tienen una opción de procesamiento de baja resolución que se completará rápidamente, proporcionando un vistazo rápido del área mapeada. Querrán evitar llegar a la oficina y darse cuenta de que tienen lagunas y tener que volver al campo para llenarlas.

Procesamiento y Análisis de Datos

Los datos de drones son brutos, carecen de estructura y son inutilizables por sí solos. Para extraer algo útil de ellos, es necesario procesarlos.

Software de Procesamiento

Al planificar, seleccionan el dron, la carga útil y el software adecuados para producir los entregables apropiados para el proyecto en cuestión. El mejor software que pueden usar para procesar datos de drones incluye;

–        Pix4D – Ideal para crear ortomosaicos, mallas 3D y nubes de puntos. Admite personalización y también cuenta con un conjunto de plataformas basadas en la nube que aceleran el procesamiento de datos.

–        DroneDeploy—Este es otro excelente software de procesamiento que cuenta con un conjunto completo de herramientas para procesar datos de drones. DroneDeploy también está basado en la nube, lo que acelera el software de procesamiento y permite la colaboración y la generación de informes casi en tiempo real a medida que recopila los datos y los carga para su procesamiento.

–        AgiSoft Meta Shape – Funciona mejor para la reconstrucción de modelos 3D y también es excelente para producir nubes de puntos y ortomosaicos.

–        ArcGIS Drone2Map—Si desean realizar análisis adicionales, Drone2Map es una buena opción. Se integra con herramientas Esri como ArcGIS, lo que les permite producir mapas de cobertura del suelo, DEM y curvas de nivel.

–        DJI Terra—Este software está diseñado para drones DJI. Les permite planificar y ejecutar rápidamente vuelos de drones y visualizar los resultados. Si recopilan datos LiDAR con un dron DJI, DJI Terra es la mejor opción para reconstruirlos antes de usar cualquier otro software para el análisis.

–        LiDar360 – Este es otro software para procesar datos LiDAR.

–        GlobalMapper – Este es otro software que pueden usar para analizar datos de drones. La versión Pro también les permite procesar datos LiDAR.

Técnicas de Procesamiento

Cada software tiene su proceso, pero los resultados que se obtienen son casi similares. Por lo tanto, analicemos qué deberían aspirar a producir a partir de los datos de drones.

–        Generación de ortomosaicos – Esto implica unir las imágenes para producir un mapa 2D. Este mapa puede usarse luego para planificación, inspección del sitio o para actualizar mapas topográficos.

–        Modelos Digitales de Elevación—Estos ayudan a proporcionar información sobre el terreno y la elevación del área de interés, lo que puede ser útil en el diseño de construcciones y la planificación urbana.

–        Generación de Nubes de Puntos – Esto implica convertir coordenadas 3D en densas nubes de puntos que forman la forma de los objetos en el suelo. Estas ayudan en mediciones y cálculos volumétricos.

–        Modelado 3D—Los drones pueden ayudar a producir modelos 3D detallados, que pueden usarse como gemelos digitales o integrarse en BIM.

Mejores Prácticas

A continuación, se presentan algunas cosas que pueden hacer para aprovechar al máximo sus datos.

–        Optimicen su proceso de mapeo para asegurar solapamientos adecuados y garantizar que todas las áreas estén cubiertas.

–        Validar los datos recopilados y eliminar cualquier laguna, imágenes distorsionadas y cualquier imagen con problemas, ya que estos afectarán el resultado general.

–        Invertir en hardware y software de alta calidad para optimizar el proceso de recopilación y procesamiento de datos.

–        Aprovechar la automatización para la velocidad y la eficiencia.

–        Después del procesamiento y análisis, adapten los entregables a las necesidades de las partes interesadas. Software como ArcGIS, GlobalMapper y QGIS son buenos para la visualización.

Conclusión

Mucho se invierte en la recopilación de datos de drones y su procesamiento para obtener resultados utilizables, pero he hecho todo lo posible para reunirlo todo en esta publicación. Es necesario invertir en el dron, el software y las habilidades adecuadas. Cualquiera puede operar software, pero saber qué hacer con lo que se obtiene es importante, por lo que si ustedes no son topógrafos o ingenieros, colaboren con estos profesionales para asegurarse de que los datos que recopilan sean significativos y procesables.