El resultado de un levantamiento fotogramétrico se decide antes de despegar. Un dron bien calibrado con una planificación deficiente produce datos inutilizables. Un dron modesto con una planificación rigurosa produce entregables que cumplen tolerancias de ingeniería.
La fotogrametría es la técnica cuyo objetivo es determinar las dimensiones y posición de objetos en el espacio a partir de imágenes fotográficas, esto se consigue a través de la medida o medidas realizadas a partir de la intersección de dos o más fotografías, por medio de la fotogrametría es posible obtener modelos digitales de elevaciones y/o ortofotos.
Qué es el traslape fotogramétrico
El traslape es el porcentaje de superposición entre imágenes consecutivas. Esta superposición permite que un mismo punto del terreno aparezca en varias fotografías tomadas desde diferentes posiciones, lo que facilita la reconstrucción tridimensional, la orientación de las imágenes y la generación de productos cartográficos.
Traslape longitudinal
El traslape longitudinal es la superposición entre fotografías consecutivas capturadas durante una misma pasada o línea de vuelo. También se conoce como traslape frontal o frontal overlap.
Traslape longitudinal (entre pasadas): mínimo 75%, recomendado 80-85% para proyectos de ingeniería.
Un valor longitudinal elevado aumenta la cantidad de imágenes disponibles para reconstruir cada zona y mejora la continuidad entre fotografías consecutivas. También proporciona mayor redundancia para el procesamiento fotogramétrico, especialmente cuando existen superficies con poca textura, cambios de iluminación o pequeñas variaciones en la trayectoria del dron.
Traslape transversal
El traslape transversal es la superposición entre fotografías pertenecientes a líneas de vuelo adyacentes. También se denomina traslape lateral o side overlap.
Traslape lateral (entre líneas de vuelo): mínimo 60%, recomendado 70-75%.
El traslape transversal permite conectar correctamente las pasadas paralelas y evita que queden espacios sin cobertura entre franjas de imágenes. Su importancia aumenta en levantamientos de ingeniería, terrenos con relieve, superficies extensas y proyectos en los que se requiere una nube de puntos homogénea.
| Parámetro | Valor mínimo | Valor recomendado |
|---|---|---|
| Traslape longitudinal | 75% | 80-85% para proyectos de ingeniería |
| Traslape transversal o lateral | 60% | 70-75% |
Por qué son importantes ambos tipos de traslape
El traslape longitudinal y el transversal trabajan conjuntamente. El primero conecta las fotografías tomadas a lo largo de una pasada, mientras que el segundo conecta las líneas de vuelo entre sí. La correcta combinación de ambos genera una cobertura fotográfica continua y proporciona las observaciones necesarias para reconstruir la geometría del terreno.
Una planificación rigurosa del vuelo fotogramétrico es la diferencia entre un levantamiento que cumple tolerancias y uno que hay que repetir.
El plan de vuelo de un Drone es la definición de parámetros necesarios para realizar la tarea adecuadamente y que no afecte el desarrollo del servicio. No debemos olvidar que el Drone es un equipo que debemos configurar para lo que nosotros necesitamos es por ello por lo que si se ingresa erróneamente algún parámetro puede afectar los resultados esperados.
Relación entre traslape, GSD y precisión
El GSD (Ground Sample Distance) es el tamaño real que representa cada píxel en terreno. El GSD permite relacionar la resolución de las fotografías con el nivel de detalle que puede representarse en los productos fotogramétricos.
¿Cuál es el uso final del levantamiento? Un plano topográfico para proyecto ejecutivo de obra civil requiere GSD de 3-5 cm y precisión planimétrica de ±5 cm.
¿Qué productos se van a entregar? Ortofoto, MDT, nube de puntos, curvas de nivel, volumetría.
¿Cuál es la tolerancia de error aceptable? En México, las Normas Técnicas para Levantamientos Geodésicos del INEGI establecen estándares de exactitud posicional según la escala del producto cartográfico. Para escala 1:1000, el error posicional no debe superar 25 cm en planimetría.
Regla práctica: para proyectos de ingeniería civil con entregables a escala 1:500, plan de vuelo a 80-100 m AGL.
El traslape por sí solo no determina la precisión absoluta del levantamiento. La calidad final también depende del GSD, la altura de vuelo, la cámara, la calibración, la estabilidad del dron, las condiciones de iluminación, el relieve, el control terrestre y el procesamiento de las imágenes.
Altura de vuelo y efecto sobre el traslape
La altura de vuelo modifica el tamaño de la superficie cubierta por cada fotografía, el GSD y la separación necesaria entre capturas y líneas de vuelo. Por esta razón, los porcentajes de traslape deben configurarse junto con la altura, la distancia focal, la resolución de la cámara y el área que se desea levantar.
Altura máxima sin permiso especial: 122 metros AGL (sobre el nivel del terreno, no sobre el nivel del mar).
¿Puedo volar a más de 122 m AGL en México? Solo con autorización expresa de AFAC. La solicitud debe tramitarse con anticipación y se aprueba caso por caso.
Antes de cada misión, verifica el espacio aéreo con aplicaciones como Airmap o el mapa de zonas restringidas de la DGAC/AFAC.
El efecto del traslape en el tiempo de vuelo
Un traslape mayor requiere capturar más fotografías para cubrir la misma superficie. También puede aumentar la cantidad de pasadas, la duración de la misión, el consumo de batería, el almacenamiento necesario y el tiempo de procesamiento.
¿El traslape afecta el tiempo de vuelo? Sí directamente. Con 85% de traslape longitudinal y 75% lateral, la misma área requiere aproximadamente el doble de imágenes que con 70/60%, lo que se traduce en más pasadas y más tiempo de vuelo.
| Configuración | Consecuencia operativa |
|---|---|
| 70% longitudinal / 60% lateral | Menor cantidad de imágenes para la misma área |
| 85% longitudinal / 75% lateral | Aproximadamente el doble de imágenes que con 70/60% |
El aumento del traslape puede estar justificado cuando el proyecto exige mayor redundancia, existen condiciones complejas de superficie o se necesita mejorar la continuidad de la reconstrucción. Sin embargo, debe considerarse su impacto en la autonomía y en la planificación de las baterías.
Influencia del relieve en el traslape real
La misión automatizada no siempre garantiza el traslape correcto en terrenos con relieve. Los software de planificación calculan el traslape asumiendo un terreno plano a la altura de vuelo configurada.
En terrenos con desnivel mayor al 20% de la altura de vuelo, el traslape real puede ser menor al planificado.
Cuando el terreno presenta cambios importantes de elevación, la distancia entre la cámara y la superficie varía durante la misión. Esto modifica el GSD, el campo de visión y la superposición efectiva entre fotografías.
En estas condiciones, el plan de vuelo debe considerar la topografía disponible, las diferencias de altura y la necesidad de mantener una distancia adecuada entre el dron y el terreno. Una ruta programada sobre una superficie plana puede producir resultados distintos cuando se ejecuta sobre laderas, terraplenes, cortes o zonas con desniveles pronunciados.
Control terrestre y georreferenciación
Los Puntos de Control Terrestre (GCPs) son el elemento que ancla el vuelo fotogramétrico al marco de referencia oficial y corrige las derivas del GPS de vuelo.
Los GCPs no sustituyen una configuración correcta del traslape, pero permiten mejorar el ajuste espacial del bloque fotogramétrico y controlar la posición absoluta de los productos generados.
Cantidad y distribución de GCPs
Número mínimo de GCPs: 5 para vuelos pequeños (menos de 20 ha), distribuidos uno en cada esquina del área y uno en el centro.
¿Cuántos GCPs necesito para un vuelo de 5 hectáreas? Para 5 ha, un mínimo de 5 GCPs bien distribuidos (cuatro esquinas más el centro) es suficiente para proyectos de ingeniería civil estándar.
Los GCPs de esquina son los más importantes para controlar la geometría global.
La distribución debe cubrir el perímetro y la zona central del levantamiento. Colocar los puntos únicamente en una parte del área puede limitar el control geométrico del modelo completo.
Materialización y medición
Materialización: Marcas de al menos 30×30 cm, con contraste alto contra el suelo (blanco sobre asfalto, negro sobre tierra clara).
Medición: Con receptor GNSS RTK conectado a red CORS (NTRIP) para obtener coordenadas en el sistema oficial ITRF2008 época 2010.0 en UTM Zona 14N para proyectos en Nuevo León y el noreste del país.
¿Qué pasa si no pongo GCPs? Sin GCPs, la ortofoto y el MDT quedan georreferenciados solo con el GPS del dron, que tiene una precisión típica de 1-3 metros en posición absoluta.
La ausencia de GCPs puede ser compatible con determinados flujos de trabajo cuando se utiliza posicionamiento de alta precisión integrado en el sistema aéreo, pero la necesidad de puntos de control depende de la tolerancia, el sistema de referencia y los productos que se deben entregar.
Condiciones meteorológicas y calidad de las imágenes
El viento es el factor crítico más subestimado en fotogrametría UAV.
El viento puede afectar la estabilidad del dron, la trayectoria, la orientación de la cámara y la regularidad de la captura. Estas variaciones pueden modificar la separación prevista entre imágenes y reducir la consistencia del traslape efectivo.
Nubosidad: cielo parcialmente nublado es ideal (sin sombras duras).
Hora del día: evitar las 2 horas alrededor del mediodía en climas soleados por las sombras duras y el contraste excesivo.
Las sombras, los reflejos y los cambios de iluminación pueden dificultar la identificación de puntos homólogos entre fotografías. Las áreas sombreadas también pueden ocultar elementos del terreno o deterioros que deben identificarse en el levantamiento.
Flujo de trabajo fotogramétrico
Las aeronaves no tripuladas, son frecuentemente conocidas por sus en ingles UAV “Unmanned Aerial Vehicle” o UAS “Unmanned Aerial System”. Hoy los Drone son cada vez más comunes y versátiles, aunque inicialmente solo eran usados con fines militares, en la actualidad tienen también su uso como herramienta recreativa y para aplicaciones cartográficas y topográficas, sin embargo, para poder sacarle el máximo de provecho y según el área en la que se trabaja, se debe buscar el software más apropiado tanto para el plan de vuelo como para el análisis y post proceso de la información tomada en terreno.
Fases del proceso
- Estudio de proyecto y plan de vuelo.
- Georreferenciación.
- Realización del vuelo fotogramétrico.
- Restitución y exportación de productos.
Entre los productos que pueden obtenerse se encuentran:
- Ortofotos.
- Modelo Digital de Elevaciones (DEM).
- Nube de puntos.
- Modelos Digitales del Terreno (MDT).
- Curvas de nivel.
- Volumetría.
Modelo Digital de Elevación
Un Modelo Digital de Elevación es una matriz de celdas, donde cada celda se encuentra referida a un dato vertical (cotas). Es una representación de elevación de la tierra desnuda, es decir, las edificaciones y la vegetación de altura pronunciada (árboles y otro tipo de vegetación) no están incluidos en un DEM.
Ortofoto
La ortofoto es la imagen generada a través de una computadora, siendo generada a partir de una serie de fotografías aéreas de las cuales se eliminaron los desplazamientos, además es orientada y rectificada (Corrección de la distorsión geométrica inherente de las fotografías). Las ortofotos son comúnmente utilizadas para cartografía.
Aplicación en pavimentos e infraestructura aeroportuaria
Se evalúa la viabilidad de emplear fotogrametría mediante drones para la detección y cuantificación de deterioros en pavimentos rígidos y flexibles, comparando sus resultados con el método tradicional de inspección y considerando su posible aplicación en infraestructura aeroportuaria.
El método tradicional, aunque funcional, presenta problemas relacionados con el tiempo de medición, la subjetividad del evaluador y posibles inconsistencias en el registro de datos.
En la metodología para el análisis fotogramétrico, se seleccionan sitios representativos que simulan condiciones presentes en infraestructura aeroportuaria y se realizan vuelos con un dron Phantom 4 Pro. Se prueban combinaciones de alturas de vuelo y traslapes.
Las fotografías capturadas se procesan en Agisoft Metashape, generando ortomosaicos y Modelos Digitales de Elevación (MDE). A partir del análisis de estos productos, se determina que una altura de 10 m con un traslape longitudinal del 80% y transversal del 70% es la mejor combinación para los requisitos del estudio.
Con los ortomosaicos y MDE procesados, se utiliza QGIS para identificar, delimitar y clasificar los deterioros según su tipo y nivel de severidad.
Los resultados indican que, en condiciones ideales, el análisis fotogramétrico detecta más del 98% de los deterioros existentes en los lugares estudiados, además, identifica más deterioros que el método tradicional.
Los deterioros no detectados mediante el análisis fotogramétrico se encontraron en áreas con sombras u obstruidas por vehículos durante los vuelos.
El análisis fotogramétrico también permite delimitar los deterioros con mayor precisión, representando su forma real, mientras que con el método tradicional se delimitan utilizando rectángulos.
Los resultados muestran que este método tiene un alto potencial para analizar diversos tipos de deterioros y su posible aplicación en infraestructura aeroportuaria.
Configuración práctica de una misión
La configuración definitiva debe partir del uso final del levantamiento, de los productos requeridos y de la tolerancia de error aceptable.
- Definir si el levantamiento se utilizará para cartografía, topografía, ingeniería civil, volumetría o inspección de deterioros.
- Establecer el GSD requerido y la precisión planimétrica esperada.
- Seleccionar la altura de vuelo compatible con el GSD y con la normativa aplicable.
- Configurar el traslape longitudinal.
- Configurar el traslape transversal.
- Revisar la separación entre líneas de vuelo y la distancia entre capturas.
- Considerar el relieve del terreno para estimar el traslape real.
- Planificar la distribución de GCPs cuando el proyecto lo requiera.
- Verificar el espacio aéreo antes de la misión.
- Evaluar viento, nubosidad, sombras y obstrucciones.
- Comprobar la autonomía disponible y la cantidad de imágenes esperadas.
- Procesar y revisar los productos antes de retirar el equipo del sitio.
Para proyectos que requieren la máxima eficiencia en campo, el DJI Matrice 4E combina cámara fotogramétrica de alta resolución con GNSS RTK integrado, reduciendo la dependencia de GCPs externos y simplificando el flujo de planificación.
Fotogrametría con DRONES: 7 COSAS que DEBES SABER al PLANIFICAR tus MISIONES
La selección del dron, del software y de los parámetros de vuelo debe corresponder al tipo de proyecto, la superficie, el relieve, la precisión requerida y los entregables previstos.
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