Maneras de realizar fotogrametría con drone en laderas

Cómo planificar un vuelo con drones DJI para crear un modelo 3D, mosaico 2D o nube de puntos en una pendiente?

Para hacer un plan de vuelo y crear un modelo digital de calidad es necesario tabular la resolución espacial que queremos conseguir o la altura de vuelo, el solape entre fotos, el área y la inclinación de la cámara si es necesario. Este proceso se complica si la zona de estudio e investigación es una vertiente, ya que la altura esto implica que la altura de vuelo no es constante. La mayoría de las Apps para fotogrametría mantienen altura constante sobre el punto de despegue, cosa que implica, en laderas, cambios de altura respecto el terreno, resolución, solape y riesgo de choque contra el talud en las partes altas.

A continuación se exponen 3 maneras de salvar estos cambios de altitud, con drone DJI y mantener el solape entre fotos constante.

1.- Vuelos a distintas alturas con Pix4D Capture o similar.

PIX4D
Interfaz de la App Pix4D Capture

Contexto: Cuando se disponga de un drone DJI y software de vuelo a altura constante respecto el punto de despegue. Por ejemplo Pix4D, DroneDeploy, PrecisionFlight o similar.

Se pueden hacer vuelos a alturas elevadas, gracias a que la resolución espacial puede ser grande y con cierto margen de acción.

Solución:

  • Consultar in situ el mapa topográfico de la zona para ver las cotas
  • Intentar utilizar Pix4D Capture que ya dispone de mapa topográfico incorporado
  • Programar un primer vuelo a la altura deseada según la resolución y el solape que queramos conseguir respecto a la cota alta. Es decir, estamos a 3.000 m, y la ladera va de nuestra cota a 3.070 m, por tanto tiene 70 m de desnivel y queremos que el vuelo vaya a 50 m respecto el suelo. Programaremos un vuelo a altura constante a 120 m ( 70+50 m) a las partes altas.
  • Programar un segundo vuelo a la parte de media altura de la ladera. Siguiendo el ejemplo, a la zona de cota 3.050 m, programaremos un vuelo a 100 m
  • Programar un tercer vuelo a la parte baja de la ladera, de cota 3.030 m, a 80 m de altura.
  • Y así las veces que sea necesario.

Ventajas: Una forma económica ya que Pix4D Capture y equivalentes son gratuitas. Planificación de vuelos sencilla. Se puede tabular el ángulo de la cámara.

Inconvenientes: Tiempo de acción elevado a causa de la planificación y ejecución de distintos vuelos. Si es necesario una resolución en cm/pix muy acurada o a una baja altura no es la mejor solución.

2.- Utilizar apps específicas que mantengan altura constante sobre el terreno

Nube de puntos en laderas con fotografías a una misma altura

Contexto: Drone DJI y dispositivo con iOS. Laderas de pendiente baja y las características del proyecto permiten realizar vuelos a más de 30 m.

Solución:

  • Utilizar Apps en que los vuelos se pueden programar a altura constante sobre un terreno
  • Por ejemplo Map Pilot, permite vuelos sobre modelos digitales de 30×30 m cada pixel.

Ventajas: Tiempo de ejecución rápidos. Mucha información de vuelo y planificación en la app. Se puede tabular en ángulo de la cámara.

Inconvenientes: Al tratarse de una App con mucha información, en los primeros vuelos puede ser un poco confuso para los pilotos. La versión gratuita no permite este tipos de vuelo, el coste es de 50 USD aprox. la versión Pro con todas las extensiones.

3.- Utilizar planes de vuelo en base a Modelos Digitales de Elevaciones ya existentes

Modelo digital de elevaciones de 30×30 m de pixel.

Situación: Drones DJI y dispositivo Android (de momento). Taludes con pendiente elevado, las características del proyecto requieren que el vuelo sea a una altura menor de 30 m.

Recordemos que con la solución 2, los pixeles de base son 30×30 m, por tanto si se vuela a una altura menor y la ladera tiene salientes o elevado pendiente, puede suponer un riesgo.

Solución:

  • Utilizar «Terrain Mode» de DroneHarmony.
  • Esta App dispone de un modo que permite importar modelos digitales de elevaciones de terceros, por ejemplo del ICGC , o bien uno que hayamos creado con anterioridad.
  • Planificar el vuelo con «Terrain Mode» introduciendo solapes, alturas, y el resto de parámetros como las otras aplicaciones.
  • Esta app también permite crear planes de vuelo para fotogrametría en horizontal, regulando el ángulo de cámara y el solape respecto a la horizontal en lugar de la vertical.

Ventajas: Se pueden conseguir los planes de vuelo deseados en situación complejas.

Inconvenientes: Aplicación no gratuita. La planificación de vuelo ocupa mucho tiempo y se debería realizarlo en oficina, ya que hay que conseguir los modelos de elevaciones previos y trabajar con ellos. Los planes de vuelo se cargan, en distintas fases durante el vuelo debido al gran número de Waypoints . Por ejemplo, en 4 hectáreas y una base de 2×2 m el plan de vuelo se carga en dos veces; mientras se carga el drone esta parado en el aire, esta segunda carga puede tardar un minuto o más; si no lo tenemos en cuenta puede suponer un riesgo de seguridad.

En este enlace se pueden consultar todas las aplicaciones.

4.- Notas

Independientemente de las opciones anteriores para planificar un vuelo, hay que tener en cuenta otras cuestiones para realizar un mosaico 2D, un modelo 3D o una nube de puntos de calidad, como por ejemplo el balance de blancos y tener en cuenta las sombras, que en laderas pueden comportarse diferente que en llanuras.

Por otro lado, si se realiza fotogrametría, con la cámara en posición horizontal, hay que tener en cuenta que si hay árboles o vegetación no se verá la información que hay detrás de los mismos.

5.- Ejemplo Real

Se trata de una ladera prácticamente vertical de 90 m de altura. El modelo virtual es de divulgación y simplificado por razones de peso en Mb. Imaginen que el modelo es para realizar una inspección de la estratigrafía y su relación riesgos geológicos de desprendimientos. No se podían realizar fotografías a 90º ya que se perdería la información de las rocas. Por otro lado, no se podía sacar las fotos a más de 40 m para poder ver las fracturas, por lo tanto la opción 1 y 2 no eran eficaces ya que con una malla de base de 30×30 m y 90 m de talud supone un riesgo, por lo tanto se descartaron. Se realizaron las fotografías horizontales; en este caso se perdió información de la zona de vegetación pero igualmente no era de interés.

¡Muchas gracias por su interés!

Conoces más métodos para poder realizar fotogrametría en laderas? 

Por favor, no dudes en comentarlos. Del mismo modo si conoces ventajas e inconvenientes de estos sistemas, estaré encantado de responder.

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