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Escaneado 3D con drones (I)

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Toma de datos

Con este artículo se pretende hacer un acercamiento al campo de la fotogrametría con el uso de drones y ver sus posibles aplicaciones en el sector de la Ingeniería/Edificación. Desde la toma de fotos con UAV hasta la nube de puntos en Revit.

Para ello se mostrará un par de ejemplos con los que veremos los pasos a seguir para obtener nuestra nube de puntos, ortofoto o archivo de curvas de nivel del terreno.

Existen una gran cantidad de aplicaciones y softwares dedicados exclusivamente a este tema, así que desde Wise Build, vamos a explicar uno de los métodos con el que lo hemos realizado, comentando también de forma superficial, algunas alternativas.

Antes de adentrarnos en los pasos a seguir es importante saber que no todos los drones que hay en el mercado son aptos para la realización de dichas tareas. De hecho, existen drones específicos para fotogrametría como es el eBee X o el WingtraOne. En nuestro caso hemos usado uno de la marca DJI donde, en su amplio abanico de drones, encontramos algunos de uso recreacional como el Mavic Pro 2 o incluso en Mavic Air 2 que son capaces de dar unos resultados muy buenos sin llegar a la calidad de sus hermanos mayores.

Pasos a seguir

  1. Planificación de vuelo mediante APP.
  2. Ejecución de la misión con el dron.
  3. Procesado de la información mediante software Agisoft Metashape.

Planificación de vuelo mediante app

En primer lugar, lo que debemos hacer es definir el área a cubrir para tener en cuenta factores importantes como la cantidad de baterías que va a consumir nuestro dron mientras esté tomando las fotos, la altura a la que vamos a sobrevolar la zona o la cantidad de fotos y calidad de estas en base a la altura de vuelo. Todo esto no es necesario hacerlo in situ, sino que, se podrá hacer en remoto. No obstante, es recomendable haber explorado previamente la zona donde ejecutaremos el vuelo para evitar sorpresas como posibles interferencias (altura de los árboles, antenas…) o bien nuevas edificaciones que no estén actualizadas en el mapa.

Para la planificación del vuelo hemos usado la app: Copterus

Existen diversidad de apps con funciones muy similares como DroneDeploy y Pix4D Capture entre otras.

Aquí lo que haremos será, como se ha comentado antes, concretar el área que mapeará nuestro dron (E), definiendo una altura (C) y marcando otros parámetros como el solapamiento entre imágenes tanto frontal como vertical (estos valores serán mínimo 75% y 60% respectivamente), la trayectoria del vuelo o el formato de imagen (F).

Es importante saber que en la planificación de vuelo para ortomapas (terrenos en su mayoría), la trayectoria a seguir será en forma de parrilla, mientras que para construcciones 3D es necesario disponer de varios puntos de vista alternativos siendo inevitable que la trayectoria de vuelo sea en forma de doble cuadrícula. Esto es importante entenderlo ya que la misión que ejecutará nuestro dron mediante la app será un vuelo con la cámara totalmente perpendicular al suelo (plano cenital), dejando así muchas zonas muertas sin cubrir.
Una vez realizada la pasada en forma de cuadrícula, esta se deberá complementar con vuelos más bajos a diferentes alturas en torno a nuestro objeto en particular. Esto lo desarrollaremos más en el siguiente apartado cuando estemos volando el dron.

También podemos importar los puntos donde volará nuestro dron mediante archivos KML

Para cerrar este apartado hay que comentar que, si observamos el recuadro (B) de la imagen donde planificamos el vuelo, nuestra misión abarcará una superficie de 0.83m2, el vuelo tendrá una duración estimada de 6 minutos, nos llevará el gasto de una batería como mucho y realizará 96 fotografías. Si volamos a 40m de altitud, las imágenes que generará tendrán una resolución de 1.4cm/pix. Al modificar la altura de vuelo o el área a cubrir, estos valores variarán.

Es importante a su vez, planificar la hora del día en la que realizaremos la misión, ya que las nubes pueden proyectar sombras no deseadas en nuestro modelo 3D (D), teniendo zonas subexpuestas y sobrexpuestas. Por ello es recomendable configurar en la cámara de nuestro dron una exposición automática en el caso de no estar seguros.

Ejecución de la misión con el dron

Este apartado es sencillo y rápido. Simplemente tendremos que ejecutar la misión desde la app y el dron hará el resto. Se puede configurar que vuelva a su punto de partida y aterrice o que se quede planeando en el último punto esperando nueva orden.

En función de nuestras necesidades haremos una u otra cosa, ya que, si se trata de un terreno, con el plano cenital nos podría valer para generar nuestra nube de puntos. Sin embargo, en nuestro caso se trataba de una edificación en ruinas , por lo que necesitábamos tomar más fotos desde otros ángulos.

Esto se podrá hacer de forma manual o dependiendo del software del dron, podremos hacerlo más automático con opciones de vuelo preestablecidas como Point of interest, que realizará vuelos circulares a la altura que queramos en torno a un punto que marquemos en la cámara.

Dependiendo del volumen a abarcar y la densidad deseada en nuestra nube de puntos, necesitaremos más o menos tomas. Una buena práctica es realizar tres trayectorias circulares a diferentes alturas. Uno de ellos formando 45º en la trayectoria más baja, 30º en la media y 10º en las más alta. En cualquiera de los casos, es importante que no aparezca el cielo en ninguna de las tomas, ya que esto se traducirá en errores y falseado de datos en el software de procesado.

Una vez tomadas todas las fotos necesarias, podemos abandonar el lugar y comenzar con el procesado de información tomada con el dron. No obstante, si una vez procesado se observan zonas donde no se han realizado pasadas o se han quedado con poca información, podremos volver al lugar de la misión y añadir esas pasadas a todas las anteriores.

En la siguiente entrada(Escaneado 3D con drones II) explicaremos cómo procesar los datos tomados en el vuelo.

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