Drones en la topografía: mapeo de un sitio ferroviario en tan solo 20 minutos.

La empresa de soluciones digitales Altametris capturó con precisión el mapa 3D de un sitio ferroviario en solo 20 minutos. Esto, usando drones DJI para topografía.

Con las soluciones de drones DJI, Altametris optimiza su rendimiento empresarial en términos de seguridad, velocidad y escalabilidad

¿Se convertirán el DJI Matrice 300 RTK y el Zenmuse P1 en los nuevos estándares de la industria para la topografía y el mapeo? Altametris, una empresa de SNCF y pionera en el campo de la recopilación, el procesamiento y el análisis de datos, lo cree así, después de sometirlos a rigurosas pruebas de la industria.

Utilización de drones para llevar las operaciones de topografía al siguiente nivel

En la mañana del 4 de enero de 2021, un especialista en drones de Altametris llegó a una sección de un ferrocarril SNCF para probar y comparar diferentes métodos de topografía. En el pasado, para obtener resultados precisos a 3 cm, aproximadamente 40 puntos de control de tierra (GCPs) por kilómetro cuadrado tendrían que ser configurados – una práctica que consume mucho tiempo tomaría al menos 3 horas. La opción alternativa habría sido utilizar un taquímetro altamente preciso, pero sin embargo, esto tomaría el doble de tiempo para completarse.

Ambas técnicas también requieren el manejo presencial de equipos dentro y alrededor de las vías del tren, lo que no sólo plantea ciertos riesgos para el operador, sino que también requiere mucho tiempo y esfuerzo, ya que el complejo terreno ferroviario también es extremadamente difícil de mapear con precisión. El tiempo y la seguridad son factores esenciales para una operación de topografía exitosa, razón por la cual los métodos de topografía innovadores pueden conducir a una ventaja competitiva considerable.

Por ello, Altametris decidió probar el DJI Matrice 300 RTK y la Zenmuse P1. Dada la tediosa naturaleza de los métodos tradicionales, la empresa esperaba grandes ganancias de eficiencia y seguridad a través del despliegue de una solución de topografía de drones. Debido a su módulo RTK incorporado y la gran cantidad de metadatos que están conectados inteligentemente a la posición central del sensor de trama completa del Zenmuse P1, el número de GCPs podría reducirse técnicamente a cero. Sin embargo, Altametris decidió establecer seis GCPs con fines de control de calidad, lo que aún redujo el tiempo que tardó en preparar la operación en más de dos horas.

Un realce a pesar de la poca luz

Mientras que el DJI Matrice 300 RTK sienta las bases para una solución de mapeo y topografía en el aire, la carga útil Zenmuse P1 y su sensor de cuadro completo llevan las operaciones al siguiente nivel.

El día en que se iba a mapear el sitio, la luz disponible era bastante baja, razón por la cual inicialmente se instalaron seis (6) GCPs. Después de que todo fue preparado, el área específica a mapear fue seleccionada en el controlador de drones y se lanzó el DJI Matrice 300 RTK con la carga útil Zenmuse P1. En 20 minutos, el Zenmuse P1, con su obturador mecánico, tomó automáticamente un total de 641 imágenes desde hasta cinco ángulos diferentes (frontal, izquierdo, derecho, superior y trasero) en cada punto de control.

La recepción de esta cantidad de datos en un período tan corto de tiempo es posible gracias al modo Smart Oblique Capture de la carga útil Zenmuse P1. La cámara se inclina y gira automáticamente en cada punto de control para capturar un conjunto completo de imágenes de cada ángulo. Esta característica en relación con las rutas de vuelo planificadas previamente permite al operador ejecutar toda una operación de mapeo de drones con solo pulsar un botón mientras se está de pie a una distancia segura. Y el operador del dron hizo exactamente eso a pesar de que las condiciones de iluminación no eran las más óptimas.

Para sorpresa de Altametris, la poca luz no afectó en absoluto a la calidad de la imagen. En su lugar, el Zenmuse P1 produjo datos increíblemente precisos gracias a su sensor de cuadro completo. Las imágenes no mostraban ningún tipo de ruido, lo cual hubiera sido crítico porque, a una altitud tan alta, una mayor distancia de la muestra del suelo e incluso unos pocos píxeles de ruido equivaldría a varios centímetros en el suelo, y por lo tanto disminuiría mucho la precisión del modelo final.

“El paquete M300 RTK + P1 proporciona la calidad y el ahorro de tiempo para satisfacer las necesidades de fotogrametría cada vez más exigentes.” – Quentin Lemesle, Altametris

Software DJI Terra para topografía de drones y fotogrametría

Posteriormente, las 641 imágenes fueron importadas en el software Terra de DJI para crear el modelo 3D final. Esto se logra permitiendo que el software cree automáticamente una nube de puntos a partir de las imágenes, que se unen haciendo coincidir los píxeles de las diferentes imágenes. La nube de puntos sirve de base para la malla 3D que más adelante se representa en el modelo 3D final.

Todo este proceso es automatizado, por lo que es muy accesible incluso para los usuarios principiantes en los campos de la topografía de drones y fotogrametría. Por supuesto, la nube de puntos se puede ajustar manualmente para corregir los puntos que se emparejaron erróneamente entre sí. Para Altametris, los píxeles estaban perfectamente emparejados, lo que permite la representación del modelado 3D de inmediato. En menos de dos horas, el modelo fue terminado y listo para ser analizado.

Un salto gigante de los satélites al reconocimiento con drones

A pesar de que los satélites que se utilizan para los métodos GCP y tacheómetros están orbitando en la exosfera de la Tierra, son extremadamente precisos a través de técnicas de triangulación. Igualar esa precisión es un gran desafío para cualquier método alternativo de mapeo y topografía. Altametris fue capaz de comparar directamente la precisión de los resultados de la asignación de drones con la precisión de los GCPs de control, así como los resultados de operaciones de mapeo anteriores en el mismo sitio.

Los resultados de la DJI Matrice 300 RTK con la carga útil Zenmuse P1 fueron precisos a alrededor de 2 cm, que está muy cerca de la precisión milimétrica del taquímetro tropográfico y comparable a la precisión de dos a tres centímetros del método GCP.

Sin embargo, al tener en cuenta las enormes cantidades de datos capturados por el dron DJI, la precisión no tiene comparación. Esto permite la creación de modelos altamente detallados de grandes superficies en cortos períodos de tiempo.

Ventajas de la topografía con drones DJI

Altametris predice necesitar datos precisos a gran escala será cada vez más importante a medida que se digitalicen y se tipografíen más activos analógicos. En la búsqueda de la solución perfecta para esto, tres factores principales forman la base de la evaluación:

1. Exactitud.
2. Velocidad.
3. Costes.

Según Maxence Trogneux de Abot, un distribuidor de drones profesionales, la solución de mapeo de drones de DJI equilibra mejor estos requisitos cuando se trata de operaciones de topografía y cartografía a mayor escala.

Algunas ventajas del Matrice 300 RTK:

• La conexión inteligente de metadatos disponibles, como la posición y altitud.
• Módulo de posicionamiento RTK.
• Ángulos de cámara automatizados del modo Smart Oblique.
• Posición central del sensor

Esto hace que sean hasta 15 veces más rápidos los resultados precisos de la topografía con drones. Además, más seguros que los métodos tradicionales de topografía y mapeo.

El costo del Matrice 300 RTK resultó más barato que los receptores que la empresa acostumbraba utilizar. Además, no tiene prácticamente límites con respecto al tamaño de área mapeable. Aún si los 55 minutos de tiempo de vuelo no son suficientes para cubrir un área determinada. La función de reanudación de la operación incorporada permite a los topógrafos de drones continuar continuar después de cambiar la batería.

Tabla comparativa de las dos opciones de mapeo tradicionales, y el uso del Matrice 300 RTK.

Para Atametris, el ahorro de tiempo y costes son factores muy importantes. DJI realiza la tarea hasta 15 veces más rápido y cuatro veces más barato que las alternativas, ofreciendo una solución atractiva. Sin embargo, no son el único logro importante de una solución de este tipo:

Para los operadores, la seguridad del sitio también es una preocupación importante. Esto se mejora enormemente al poder recopilar todos los datos desde una distancia segura, hasta posibles peligros de seguridad.

El DJI Matrice 300 RTK no es sólo una herramienta para recopilar inteligencia en los sitios a ser inspeccionados. Va más allá de eso. Ha mejorado el mapeo en casi todos los aspectos a través de una mayor seguridad, velocidad, escalabilidad y automatización. DJI ofrece una solución precedentes que se está estableciendo rápidamente como el nuevo estándar de la industria en topografía y mapeo.