Actualmente, los drones multisensor son muy apetecidos en la industria geoespacial, ya que permiten trabajar con diferentes técnicas dependiendo del tipo de proyecto en el cual se están desempeñando, garantizando no sólo productividad, sino también la entrega de productos representativos y de altísima calidad. En ese mismo sentido, el dron DJI Matrice 350 proporciona gran versatilidad, ya que posee una autonomía de 55 minutos y una capacidad de carga de 2.7 kg, lo que permite trabajar con diferentes tipos de sensores: Cámaras RGB para fotogrametría e inspección, sensores LiDAR, magnetómetros, ecosondas, entre otros.
El siguiente artículo UAS muestra un caso de éxito, en donde se ejecutó un proyecto integrando diferentes técnicas de captura geoespacial, utilizándose un dron DJI M350 con dos sensores: Zenmuse P1 para fotogrametría y Zenmuse L2 para LiDAR. En este artículo revisaremos los puntos claves que hicieron necesario el uso de ambos sensores, para así proporcionar una captura más representativa y precisa del área.
Figura 1. DJI Matrice 350 RTK con LiDAR Zenmuse L2
Ambas técnicas son complementarias y funcionan de manera diferente, por lo que tienen distintas aplicaciones, ventajas y limitantes. Por lo cual, antes de ejecutar un proyecto, es fundamental conocer las características que tendrá la zona de levantamiento, para que de esta manera se elija el sensor más adecuado dependiendo de las necesidades del proyecto en estudio y los elementos que componen el área de influencia.
A raíz de lo anterior, siempre surgirá la siguiente interrogante: ¿Cuándo debemos volar nuestro M350 con el sensor LiDAR L2 y cuándo con la cámara P1 para fotogrametría? ¿En qué caso se justifica utilizar ambos? Comencemos definiendo cada una de éstas técnicas:
Figura 2. Aerotriangulación fotogramétrica
Figura 3. Captura LiDAR y su capacidad de múltiples retornos
Si quieres profundizar más este tema, revisa el siguiente artículo generado en donde comparamos el comportamiento de la técnica fotogramétrica y LiDAR en zonas boscosas: https://www.geocom.cl/blogs/news/una-comparacion-entre-phantom-4-rtk-y-zenmuse-l1-en-zonas-boscosas
Esta experiencia fue realizada por nuestro cliente SM Topografías. Esta empresa creada en el año 2019 ha consolidado su presencia como un líder en servicios de topografía y geomensura en el sur de Chile. Ubicados en Temuco, cuenta con un equipo de profesionales con amplia experiencia que les permite ofrecer soluciones precisas y eficientes para diversos proyectos. En el año 2020, SM Topografías dio un paso adelante con la innovación al integrar la tecnología de drones DJI. Esta integración de tecnología les permitió entregar trabajos más completos y detallados a sus clientes, además de optimizar en gran medida el trabajo en terreno.
Figura 4. Armado en terreno de M350
El proyecto que debían ejecutar en esta ocasión, requería de un estudio para el diseño de un sistema de recolección de aguas servidas, red pública que cubra la demanda del área de influencia del proyecto en un sector de loteos irregulares en la ciudad de Temuco y considerando además el crecimiento futuro de la población. Para dar cumplimiento a lo anterior y en base a las características del área de levantamiento que contenía vegetación densa, se utilizaron las siguientes técnicas:
Figura 5. Levantamiento GNSS
DJI Pilot 2 es el software utilizado para controlar y gestionar los drones de la línea Enterprise de DJI, incluído el Matrice 350 RTK y todos sus sensores. Las principales características que lo destacan es su interfaz de usuario intuitiva y el gran abanico de estrategias de captura que ofrece dependiendo del dron y sensor utilizado.
El área de interés para este proyecto, tenía una extensión de 103 hectáreas, a continuación algunos factores considerados en la planificación de cada sensor utilizado:
Figura 6. Ejecución de vuelo fotogramétrico con M350
El software DJI Pilot 2 permite monitorear en todo momento la ejecución de cada uno de los vuelos, aumentando así la seguridad operacional. Adicional a lo anterior, en el caso de estar volando con el sensor LiDAR, el operador podrá revisar en tiempo real la captura obtenida, lo que permitirá conocer in situ si los datos se están registrando exitosamente.
Figura 7. Ejecución de vuelo LiDAR con M350 y monitoreo en tiempo real de la captura
Para el procesamiento de la trayectoria PPK y posterior obtención de ortofoto mediante fotogrametría, se utilizó TBC Aerial Photogrammetry. TBC destaca por su simplicidad al momento de procesar los datos capturados y por permitir la obtención de una ortofoto verdadera, la cual presenta una corrección geométrica más rigurosa evitando distorsiones en los techos de las viviendas.
Figura 8. Procesamiento fotogramétrico en TBC Aerial Photogrammetry y obtención de ortofoto verdadera
Por otro lado, en el software DJI Terra se procesó la pose completa del sensor LiDAR, para obtener así la nube de puntos, aplicando además el filtrado de terreno respectivo para eliminar la vegetación, obteniendo así un Modelo Digital del Terreno (MDT) y las curvas de nivel.
Figura 9. Procesamiento LiDAR en DJI Terra y obtención de nube de puntos altamente densificada
Para la validación de la precisión vertical de la nube de puntos obtenida con el LiDAR, se utilizaron 70 puntos de chequeo distribuidos homogéneamente en el área de interés, los que fueron medidos con GNSS para garantizar así la confiabilidad del producto final obtenido, la cual entregó un error medio cuadrático de 7.8 cm, valor que se ajusta a la precisión esperada del LiDAR.
Figura 10. Chequeo de la precisión vertical de la nube de puntos LiDAR
El diseño de ingeniería final debió contar con la aprobación de los distintos servicios involucrados y requerimientos específicos de cada área, es por ello que el producto a entregar en los insumos del estudio topográfico debe ser muy detallado. Los datos obtenidos mediante la integración de técnicas en terreno, permitieron generar:
- Planos de planta escala 1:500, donde se grafican todos los elementos existentes y curvas de nivel que dan cuenta de la morfología del terreno en estudio.
- Perfiles transversales de calles existentes graficando rasantes y líneas oficiales.
- Perfiles transversales del estero y sector humedal para conocer la cuenca hidrográfica.
Figura 11. Productos finales entregados
Al combinar diferentes técnicas geoespaciales, como es la fotogrametría con drones, LiDAR y GNSS, estaremos facilitando la obtención de productos finales más precisos que ofrecen una representación topográfica completa. En la actualidad, no existe una técnica que reemplace a la otra, ya que cada una de estas posee beneficios y limitantes, siendo clave en esto nuestra capacidad para analizar y decidir cuándo se justifica el uso de una técnica o la integración de varias.
Los resultados obtenidos en este proyecto, proporcionan un interesante análisis sobre la versatilidad que ofrecen actualmente los drones, ya que, hoy en día no solamente están equipados con cámaras fotográficas para realizar fotogrametría, sino también, al poseer capacidad de carga, permiten montar un sinfín de sensores que pueden satisfacer la necesidad de cualquier industria. En este mismo sentido, el dron DJI Matrice 350 RTK, permite marcar la diferencia al ofrecer grandes beneficios en torno a proporcionar mayor seguridad operacional, robustez y confiabilidad en la operación ya sea con la cámara P1, el LiDAR L2 u otro.
Finalmente, en cuanto a cada una de las técnicas empleadas en este proyecto, es importante destacar que:
Finalmente, es importante destacar la relevancia del uso de GNSS como una técnica clave para la integración, no solo para la topografía de detalle en este proyecto puntual, sino también en el rol fundamental que cumple para el amarre geodésico de los datos fotogramétricos y LiDAR.
GEOCOM agradece a SM Topografías por compartir su experiencia y productos finales generados en este proyecto realizado con drones DJI.
