UAS de Baja velocidad y baja altitud

LA REVISTA GLOBAL DE GEOMÁTICA
WWW.GIM-INTERNATIONAL.COM
INTERNATIONAL
EDICIÓN 1
• VOLUMEN 1
• ABRIL DE 2014
UAS de
Baja Velocidad
y Baja Altitud
Entrelazando UAV y Software
Entrevista de
GIM International
Rodrigo
Barriga-Vargas
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UAS en los
Andes
Determinando Cambios de
Volumen
Posicionamiento
GNSS
Estatus y Características
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POR ERIC ROMERSA, WSDATA3D, CHILE, Y OLIVIER KÜNG, PIX4D, SUIZA ARTÍCULO
DETERMINANDO CAMBIOS DE VOLUMEN EN LA MINA A TAJO ABIERTO CHUQUICAMATA
UAS en los
Andes
En la minería, la determinación de los
cambios de volumen en el tiempo es
una tarea importante de topografía. Sin
embargo, los ambientes hostiles pueden
hacer la recopilación precisa y la
actualización de datos geográficos,
desafiante. La agrimensura tradicional y
el escaneo láser terrestre se enfrentan
a muchos obstáculos cuando se utilizan
en minas a tajo abierto a distancia. Los
UAS ofrecen una alternativa sin
comprometer la precisión. Aquí, los
autores presentan sondeos de UAS
realizados en los Andes.
La recolección de información en minas
a tajo abierto se asocia con muchos
riesgos. Si los protocolos de seguridad
no se siguen estrictamente, los equipos
pesados pueden dañar a los topógrafos
que operan en el lugar. Además, la
excavación del mineral produce polvo,
ruido y otras condiciones de trabajo
desfavorables. Cuando se localiza en
zonas montañosas, la temperatura
puede estar muy por debajo de cero.
El acceso es a menudo limitado
debido a regulaciones de seguridad,
o incluso imposible, debido a las
duras condiciones medioambientales.
El escaneo láser terrestre (TLS) es
una herramienta probada en esas
condiciones, pero requiere una
inversión sustancial y logística, así
como de muchos puntos establecidos,
para evitar los puntos ciegos. Un UAS
permite mediciones aéreas regulares
que se llevan a cabo sin puntos ciegos.
Además, no hay necesidad de acceder
al tajo abierto, ya que un UAS puede
ser dirigido por control remoto y así,
la eficiencia y líneas de tiempo de un
flujo de trabajo fotogramétrico pueden
aprovecharse plenamente.
MINA DE CHUQUICAMATA
Chuquicamata, en el norte de Chile,
es la mina de cobre a tajo abierto
más grande del mundo por volumen
excavado, y a 1000 m desde arriba
a abajo, ocupa el segundo lugar en
términos de profundidad (Figura 1).
El diámetro es de 4 km. en particular,
el nivel de profundidad entre 200 y
400 metros está siendo explorado
en la actualidad y por lo tanto
tiene que ser objeto de mediciones
regularmente. El foso se encuentra
a 2.800m sobre el nivel del mar,
la velocidad y dirección del viento
pueden cambiar rápidamente, lo
cual impide la replicación de los
planes de vuelo, mientras que las
turbulencias pueden producir
Eric Romersa está
especializado en
agrimensura y detección
remota, realizando servicios
de monitoreo y de control de
calidad en todo el mundo. Es
co-fundador de WSdata3D,
una empresa chilena
especializada en topografía usando los UAS para
la minería, la silvicultura y la industria energética.
Él utiliza Pix4D desde principios de 2013.
[email protected]
Olivier Küng tiene experiencia
en la visión por computador/
visión artificial y, junto con el
también científico Dr.
Christoph Strecha, co-fundó
Pix4D en 2011. La compañía se
especializa en software para la
creación de panorámicas 3D a
partir de imágenes tomadas con cámaras de
pequeño formato / consumo, y esto ya está siendo
utilizado por cientos de organizaciones.
[email protected]
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Figura 1,
Localización de la
mina Chuquicamata
en Chile.
descensos de varios metros que
requiere la resistencia de un ala
fija. La elevada altitud aumenta el
consumo de energía y por lo tanto
reduce el tiempo de vuelo, mientras
que zonas de aterrizaje seguras son
poco comunes. Ya que los lugares
de aterrizaje pueden ser pequeños
y rudos, se prefiere alas fijas, a fin
de evitar daños a las aeronaves.
Para conservar una distancia de
muestra de suelo constante (GSD)
la altura sobre el suelo tiene que ser
confirmada, que además desafía
la planificación de vuelo. El viento
también hace que el polvo vuele
alrededor, lo cual obstruye la vista y
por ello contamina a las mediciones,
mientras que la excavación puede
destruir puntos de control terrestre
(GCP). Sin embargo, la experiencia
adquirida durante numerosos vuelos
un PC de escritorio estándar >>
(una descripción detallada del
Pix4Dmapper se puede encontrar
en el especial anterior de GIM
International sobre UAS, publicado
en 2013).
Más de 758.000 puntos clave se
extrajeron de forma automática,
de los cuales 263.000 puntos
3D se generaron para su uso en
el paquete de ajuste de bloques
(BBA), alcanzando un error medio
266 imágenes fueron procesadas en
menos de 1,5 horas en un PC de
escritorio estándar
han dado una comprensión de dónde
y cuándo el viento y el polvo son más
severos, y esto ayuda a la hora de
definir las variables de vuelo.
EXTRACCIÓN DE VOLUMEN
El UAS utilizado tenía un ala fija
senseFly eBee, equipado con GPS /
IMU y una cámara Canon Ixus 125HS
de 16MP. Durante dos meses, los
vuelos semanales se llevaron a cabo
en igualdad de circunstancias. De los
ocho conjuntos de datos, se generaron
modelos digitales de superficie (DSM)
y los volúmenes calculados. Las
características del primer conjunto
de datos se presentan aquí. Las <<
266 imágenes fueron adquiridas a
partir de una altura de 250 metros
con un GSD de 14 cm. Las imágenes
fueron procesadas con un mapeador
Pix4D en menos de 1,5 horas en
Punto de densidad [pnt / m2]
Operadores
Vehículos
Necesidad de acceder al foso
Tiempo en terreno
Puntos ciegos
Generación DEM
Disponibilidad de datos
Trazabilidad de datos
Figura 2, Series de tiempo de tres modelos digitales de superficie
(DSM) a intervalos de dos semanas.
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de 0,16 píxel. Cinco GCP fueron
utilizados para los propósitos de
georreferenciación y dos como
puntos de control. La precisión de
la altura (1 sigma) se reveló como
15cm, lo cual es consistente con el
límite teórico de 3 veces el GSD. Para
crear un DSM, se utilizaron todos
los píxeles resultante en 4 millones
de puntos de altitud. Éstos fueron
almacenados en un formato LAS en
color verdadero y automáticamente
fi ltrados e interpolados para generar
un DSM con un GSD de 14 cm. La
Figura 2 muestra una secuencia de
DSM y la Figura 3 muestra el cambio
de volumen.
COMPARACIÓN
Antes del uso de los UAS, los cambios
de volumen se calculaban a partir
de DSM generados por TLS. La
TLS
UAS
4
100
2
1
No
4
2
Si
2 días
Sí, dependiendo de
la topografía
Necesidad de
extrapolación
3-4 días
No, debido a la vista vertical y
superposición
Sólo medidas utilizadas
No
DSM and DTM permite
trazabilidad y comparaciones
6 vuelos en 4 horas
24-48 horas
Tabla 1, Comparación entre la exploración terrestre láser (2 escáneres) y UAS.
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ARTÍCULO
comparación muestra que el volumen
calculado a partir de imágenes
obtenidas usando los UAS, difiere en
menos de 1% del volumen TLS. Por lo
tanto, la precisión del UAS es similar
a TLS, pero el UAS es más seguro,
más eficiente y más productivo.
Sumado a esto, el ortomosaico creado
a partir de las imágenes y el DSM
puede ser cubierto sobre el DSM y
esta panorámica digital 3D permite
avanzar, ser monitoreado e identificar
los posibles problemas. La Tabla 1
muestra una comparación del flujo de
trabajo entre UAS y TLS utilizando
dos escáneres.
OTRAS EXPERIENCIAS
Un vuelo sobre un área de descarga
de 3,4 km2 de una presa de relaves de
mina, que se encuentra en el desierto
de Atacama en el norte de Chile, reveló
que las líneas de vuelo perpendiculares,
resultando en una superposición
de sobre 85%, eran necesarias para
evitar que el reflejo de los cuerpos de
agua perjudiquen el procesamiento
automático. El área fue capturada
dentro de 45 minutos, a partir de
las imágenes con un GSD de 10 cm,
un denso DSM y se generaron líneas
de contorno exactas. Proporcionan
indicadores donde el suelo y las rocas
han caído en el lago, lo que puede
provocar amenazas de inundación.
La realización de mediciones de la
altura para crear un DSM de un valle
de 7,5km2 con diferencias de altura
de 900 metros de profundidad en
los Andes se necesitan 7 topógrafos
que tardaran hasta 10 días. Al usar
UAS, tomó un día para instalar y
medir 8 GCP y un día para llevar
a cabo 5 vuelos obteniendo 1.290
imágenes. La coincidencia de 12
millones de puntos clave para generar
5 millones de puntos de amarre para
BBA y la siguiente producción de 50
millones de puntos de altura, ambos
con Pix4D, tardó 12 horas en un PC
estándar de Windows, resultando en
un DSM y ortomosaico ambos con un
GSD de 8,7cm.
Figura 3, El
mineral de cobre
extraído durante un
mes (barra de escala
en metros).
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