La necesidad de emplear una metodología rápida, eficiente y sistemática que permita un continuo mantenimiento y actualización de la información del territorio ha encontrado respuesta en el uso de RPAS, UAV, UAS, o drones para la generación de cartografía.

Los UAV son mucho más baratos, flexibles y permiten mayores resoluciones que los vuelos fotogramétricos convencionales. Sin embargo la facilidad e inmediatez que supone el uso de estas tecnologías no nos debe hacer olvidar la calidad y precisión que exige un trabajo cartográfico profesional, y contar con las herramientas y profesionales adecuados sigue siendo igual de necesario que con los métodos tradicionales.

A continuación algunos errores comunes que debemos evitar

Una mala planificación de vuelo

La planificación del vuelo es quizá la parte más importante de un proyecto de vuelo para cartografía y las decisiones que tomemos aquí, tendrán consecuencias en las siguientes fases.

Una correcta planificación debe incluir el número de pasadas, velocidad y altura de vuelo, recubrimiento entre pasadas, inclinación de la cámara, cuando debe sacar la fotografía, entre otros aspectos. Además si se trata de un vuelo LiDAR debería incluir el ángulo y frecuencia de barrido, distancia entre puntos, ancho de barrido etc.

La elección de la fecha también es importante y se han de tener en cuenta las condiciones meteorológicas y ambientales previstas; condiciones desfavorables pueden afectar la operatividad del sistema y degradar el alcance y precisión esperada. En general, el vuelo no debe realizarse cuando exista niebla, nieve, humo, polvo, zonas inundadas o factores medio ambientales que dificulten o degraden la precisión del sensor.

En cuanto al horario se suele recomendar volar en las horas en las que la altura del Sol sobre el horizonte sea ≥40 grados sexagesimales.

Un error muy común en los vuelos con drones es no considerar la altura y desnivel del terreno a cartografiar. Una correcta planificación debe tener esto en cuenta. Hay que volar a distancia constante del terreno para mantener un tamaño de pixel homogéneo. Si esto es importante en los vuelos tradicionales con avión o avioneta, donde se vuela a mayor altura y no se nota tanto la diferencia del tamaño del pixel, imagina en vuelos con UAV donde las pasadas no suelen sobrepasar los 500 m de altura y donde en varias legislaciones la altura de vuelo suele estar limitada a unos 120 metros sobre el terreno (400 pies).

Solape, más no es mejor

Un aspecto concreto de la planificación que hemos visto en el punto anterior es elegir un solape adecuado para el producto esperado.

Mientras que en los vuelos tradicionales lo normal es tener solapes longitudinales de alrededor del 60% y solapes transversales del 30%, en los proyectos con drones es fácil tener solapes longitudinales del 80% y existe la creencia que un mayor solape aumenta la precisión de la foto.

Sin embargo con un solape longitudinal exagerado, con los centros de cada foto muy juntos, se pierde visión estereoscópica a la hora de la restitución; así un solape del 80% no permite observar correctamente el efecto 3D de la visión estereoscópica. Además con un solape muy grande disminuimos el rendimiento y aumentamos el trabajo de gabinete sin mejorar la calidad.

La solución pasa por elegir de forma inteligente las fotografías a utilizar para formar los pares estereoscópicos, no haciendo falta usar todas las fotografías realizadas por el UAV, si no que nos podemos saltar fotos intermedias para formar los pares.

En la vista estereoscópica inferior de la imagen inferior, se aprecia como al tener un recubrimiento longitudinal apropiado del 60%, tenemos el doble de distancia (3 metros frente a 1,5) entre la parte superior de la farola con lo que tendremos una mayor precisión de posado en Z que en el caso del 80% de recubrimiento.

Par estereoscópico con distinto solape

Una mala elección del UAV a utilizar

Los drones o UAV más usados para cartografía, al menos en extensiones más o menos grandes, son los de ala fija, por su mayor estabilidad, mayor velocidad de crucero y mayor autonomía de vuelo. Los UAV multirrotor pueden causar vibraciones no deseadas, aunque los fabricantes ya ofrecen cámaras sobre plataformas de giro estabilizadas y aislantes de vibraciones.

En la actualidad también se están llevando a cabo proyectos de cartografía utilizando multicópteros, capaces de portar cámaras digitales de 24 MegaPíxeles, aunque se usan en pequeñas extensiones o para complementar otros trabajos, por ejemplo en zonas de difícil acceso.

Sin embargo el uso de RPAS de ala fija no está exento de problemas, como fotografías con un ángulo inclinado o no perpendiculares. Así puede suceder en las fotos tomadas durante los giros, que afecta más a los drones de ala fija. Una foto tomada sin ser perpendicular al terreno causara distorsiones no deseadas Para solucionarlo hay que contemplar en el plan de vuelo (otra vez) el tiempo necesario para realizar los giros entre pasada y pasada.

Aunque es una obviedad, no está de más recordar que no todos los drones son iguales y no se han pensado para los mismo fines, así que no se te ocurra hacer (o contratar) vuelos con UAV menores de 1 kg si tu intención es tener cartografía con especificaciones profesionales.

Las soluciones automáticas son más rápidas, no mejores

Principalmente los productos que se obtienen de las plataformas RPAS, son unos modelos digitales de elevaciones, una ortofoto y las fotos del vuelo fotogramétrico. Las fotos del vuelo normalmente casi nadie las utiliza porque no tienen un sistema estéreo fotogramétrico.

Si si analizamos los modelos digitales que se obtienen, aunque se prometan precisiones de algunos centímetros, no se consiguen dichas precisiones en la Z de muchos elementos, debido a que los software automáticos suelen realizar un suavizado en dicha coordenada. Produciéndose falseamientos de la realidad como por ejemplo bordillos, vías de ferrocarril, … todos ellos suavizados, alturas no reales de elementos.

Debido a que el modelo no es todo lo bueno que debiera, las ortofotos, adolecen también de errores y deformaciones. De un mal modelo de elevaciones se obtienen malas ortofotos.

Pues bien, con todo ello, lo que estamos desaprovechando es el dato fuente, limitándonos a utilizar productos derivados como son los modelos digitales de elevaciones y la ortoimagen como punto de partida para los sucesivos trabajos a realizar.

Solución, aprovechar los datos fuente como son los pares estereoscópicos para capturar breaklines o líneas de ruptura en los elementos necesarios. Conseguiremos generar unos modelos digitales de elevaciones más precisos y por consiguiente las ortos resultantes también. No apareciendo deformaciones en las zonas con diferencia de Z, como por ejemplo en las fachadas de edificaciones, zonas escarpadas, minas de excavación a cielo abierto, taludes, puentes, etc.

Esto no es complicado si contamos con un entorno estereoscópico de sencillo manejo. Software como el español ortoSky permite que un usuario no experto pueda acceder a las capacidades de visualización, procesamiento y control de la información 2D /3D en un entorno intuitivo y amigable.

2 ventanas sincronizadas en ortoSky a distinta escala

OrtoSky ofrece ventajas como la captura de las entidades con atributos, enlazando directamente con el mundo GIS, se dispone de varias ventanas sincronizadas simultaneas (tantas como permita nuestra tarjeta gráfica o el monitor) y configurables (mismo punto de vista o diferente en 3D, misma/diferente escala, servicios WMS...), navegación estéreo, visualización estereoscópica en 3D, superposición de datos vectoriales, ortoimágenes y LiDAR, etc.

En general, huye de las promesas de procesos complejos y resultados espectaculares con solo tocar un botón. Es importante contar con un software que te permita tener el control de los datos y editarlos con facilidad.

Falta de control de calidad

Que la tecnología nos haga cada vez más fácil abarcar proyectos cartográficos por fotogrametría no debe ser óbice para descuidar la calidad del producto final, y el control de calidad sigue siendo una parte importante del proceso. Este control de calidad debe de ir acompañado de una serie de test de control, con la ayuda de un conjunto de herramientas, que permitan valorar de manera objetiva los resultados obtenidos.

El control de calidad se hace especialmente importante si para procesar los datos recogidos hemos optado por métodos de procesamiento automáticos, como la clasificación automática de puntos LiDAR.

El esquema de los trabajos de control de calidad de un vuelo con UAV no difiere mucho del control de calidad que pasamos a un vuelo fotogramétrico clásico y deben incluir por una parte, el análisis de la documentación generada en cada una de las fases y por otra, la revisión de la metodología, medios técnicos empleados y parámetros de precisión obtenidos.

No debemos esperar al final del proceso para realizar un control de calidad, si no que debemos contemplarlo desde las fases iniciales. De forma muy esquemática haremos:

  • control de calidad de la planificación
  • control de calidad de la ejecución
  • análisis y test de control
Artículo publicado originalmente en el blog de Geoimagina