OBTENCION DE UN MODELO DIGITAL 3D DEL OBSERVATORIO...
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OBTENCION DE UN MODELO DIGITAL 3D DEL OBSERVATORIO SOLAR MUISCA DE SAQUENZIPA MEDIANTE EL USO DE TECNOLOGIA RPAS CESAR DAVID VALERO CARDENAS HERNAN DARIO ARENAS NAVARRETE UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES TECNOLOGIA EN TOPOGRAFIA BOGOTA DC 2018
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OBTENCION DE UN MODELO DIGITAL 3D DEL OBSERVATORIO SOLAR MUISCA DE SAQUENZIPA MEDIANTE EL USO DE TECNOLOGIA RPAS
CESAR DAVID VALERO CARDENAS
HERNAN DARIO ARENAS NAVARRETE
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
TECNOLOGIA EN TOPOGRAFIA
BOGOTA DC
2018
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OBTENCION DE UN MODELO DIGITAL 3D DEL OBSERVATORIO SOLAR MUISCA DE SAQUENZIPA MEDIANTE EL USO DE TECNOLOGIA RPAS
CESAR DAVID VALERO CARDENAS
HERNAN DARIO ARENAS NAVARRETE
Este proyecto se presenta bajo la modalidad de monografía como requisito parcial para
optar al Título de
TECNOLOGO EN TOPOGRAFIA
Director:
CARLOS ALFREDO RODRIGUEZ ROJAS
Ingeniero Topográfico y Especialista en SIG
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
TECNOLOGIA EN TOPOGRAFIA
BOGOTA DC
2018
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NOTA DE ACEPTACION:
El comité de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas aprueba el trabajo de
grado titulado “OBTENCION DE UN MODELO DIGITAL 3D DEL OBSERVATORIO SOLAR MUISCA
DE SAQUENZIPA MEDIANTE EL USO DE TECNOLOGIA RPAS”. En cumplimiento de los
requisitos para obtener el título de Tecnólogo en Topografía.
Director del proyecto
______________________________
Carlos Alfredo Rodríguez Rojas
Evaluador
______________________________
Julio Hernán Bonilla Romero
Bogotá D.C 2018
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DEDICATORIA
“Aplica tu corazón a la enseñanza,
Y tus oídos a las palabras de sabiduría” (Pr. 23:12)
Dedico a Dios todopoderoso este trabajo por darme la oportunidad de vivir para este
momento de mi vida, de igual modo alzo la vista y le doy gracias a mi Mamá “la maii” que
nunca dejo que mis piernas flaquearan, a mi hermana por su increíble manera de saber
hablar conmigo y darme su apoyo, a mi papá “piopio” que me apoyo de la única manera
que solo él podría hacerlo en paz descanse mi viejo. A mi compañero de trabajo Cesar
“Valerin” te pusiste la diez “Crack” gracias.
Hernán Darío Arenas N.
Dedico a mi familia por su apoyo incondicional y por sus ganas de verme crecer como
profesional integro, a papá y a mamá por darme fuerza cada día para seguir adelante, a mi
hermana por contagiarme su energía positiva para no dejarme caer, a Darío “el camino de
la vida es rocoso y tú puedes caer también”… pero siempre levantarte. A mi abuela que me
dejo hace mucho tiempo, quiero que me veas triunfando dónde quiera que estés, sé que
mi felicidad es la tuya.
Cesar David Valero Cardenas
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TABLA DE CONTENIDO
PAG TABLA DE ILUSTRACIONES .................................................................................................................. 6
LISTA DE TABLAS.................................................................................................................................. 7
1. RESUMEN .................................................................................................................................... 8
2. ABSTRACT .................................................................................................................................... 8
3. INTRODUCCION ........................................................................................................................... 9
4. OBJETIVOS ................................................................................................................................. 10
5. MARCO TEORICO ....................................................................................................................... 11
5.1. TECNOLOGIA RPAS ............................................................................................................ 11
5.1.1. CLASIFICACION DE RPA.............................................................................................. 11
5.1.2. CLASIFICACION POR TIPO .......................................................................................... 11
5.2. USOS Y APLICACIONES TECNOLOGIA RPAS ....................................................................... 13
5.3. ANTECEDENTES TECNOLOGIA RPAS .................................................................................. 14
5.4. REGLAMENTACION RPAS EN COLOMBIA .......................................................................... 16
5.5. VENTAJAS DE LA TECNOLOGIA RPAS ................................................................................. 17
5.6. FOTOGRAFIAS AEREAS ...................................................................................................... 17
5.6.1. CLASIFICACION DE LAS FOTOGRAFIAS AEREAS ......................................................... 18
5.6.2. FOTOGRAFIAS AEREAS A COLOR ............................................................................... 19
5.6.3. FOTOGRAFIAS INFRARROJAS ..................................................................................... 19
5.6.4. ESCALA DE FOTOGRAFIAS AEREAS ............................................................................ 20
5.7. TRASLAPO FOTOGRAFICO ................................................................................................. 20
5.7.1. TRASLAPO LATERAL ................................................................................................... 20
5.7.2. TRASLAPO LONGITUDINAL ........................................................................................ 20
5.8. IMÁGENES DIGITALES ........................................................................................................ 21
5.9. PERCEPCION REMOTA (TELEDETECCION) ......................................................................... 21
5.10. ORTOFOTOGRAFIA ........................................................................................................ 22
5.11. RESOLUCION ESPACIAL ................................................................................................. 22
5.12. MODELOS DIGITALES DE ELEVACION ............................................................................ 23
5.12.1. MODELO DIGITAL DE SUPERFICIE (MDS)................................................................... 24
5.12.2. MODELO DIGITAL DE TERRENO (MDT) ...................................................................... 24
5.12.3. ESTRUCTURA MODELOS DIGITALES DE ELEVACION ................................................. 25
6. METODOLOGIA .......................................................................................................................... 26
6
7. RESULTADOS ............................................................................................................................. 40
8. ANALISIS DE RESULTADOS ......................................................................................................... 43
9. CONCLUSIONES ......................................................................................................................... 51
10. RECOMENDACIONES ............................................................................................................. 52
11. ANEXOS ................................................................................................................................. 53
12. BIBLIOGRAFIA ........................................................................................................................ 54
TABLA DE ILUSTRACIONES PAG
Ilustración 1 Clasificación de Drones por tipo ................................................................................... 11
Ilustración 2 Drone Predator ejercito EE.UU..................................................................................... 12
Ilustración 3 Drone tipo Helicóptero EE.UU ...................................................................................... 12
Ilustración 4 Avión automático Hewitt-Sperry .................................................................................. 14
Ilustración 5 Avión bomba GB-1 Glide .............................................................................................. 15
Ilustración 6 Aeronave guerra de Vietnam ....................................................................................... 15
Ilustración 7 Fotografia Pancromática .............................................................................................. 18
Ilustración 8 Fotografia a color ......................................................................................................... 19
Ilustración 9 Fotografia infrarroja ..................................................................................................... 19
Ilustración 10 Traslapo fotográfico ................................................................................................... 20
Ilustración 11 Tamaños de una imagen por pixel ............................................................................. 21
Ilustración 12 Percepción remota ..................................................................................................... 22
Ilustración 13 Modelo digital de elevación ....................................................................................... 23
Ilustración 14 MDS Lidar ................................................................................................................... 24
Ilustración 15 MDS Lidar ................................................................................................................... 24
Ilustración 16 MDT Lidar ................................................................................................................... 24
Ilustración 17 MDT Lidar ................................................................................................................... 24
Ilustración 18 Esquema metodológico .............................................................................................. 26
Ilustración 19 Pronostico del clima ................................................................................................... 27
Ilustración 20 Ubicación del observatorio ........................................................................................ 28
Ilustración 21 Observatorio ............................................................................................................... 28
Ilustración 22 Observatorio ............................................................................................................... 28
Ilustración 23 Ubicación GCP y CKP .................................................................................................. 29
Ilustración 24 Ubicación GCP 3 ......................................................................................................... 30
Ilustración 25 Ubicación CKP 5 .......................................................................................................... 30
Ilustración 26 Ubicación GCP 1 ......................................................................................................... 30
Ilustración 27 Ubicación CKP 2 .......................................................................................................... 30
Ilustración 28 Vuelo Pix4d Capture ................................................................................................... 31
Ilustración 29 Ejecución Vuelo .......................................................................................................... 31
7
Ilustración 30 Ejecución Vuelo .......................................................................................................... 31
Ilustración 31 Postproceso Topcon tools .......................................................................................... 32
Ilustración 32 Conversión de coordenadas Magna Sirgas ................................................................ 33
Ilustración 33 Error total obtenido (Photoscan) ............................................................................... 33
Ilustración 34 Ubicación puntos (Photoscan) ................................................................................... 34
Ilustración 35 Nube densa (Photoscan) ............................................................................................ 34
Ilustración 36 Nube densa (global Mapper) ...................................................................................... 35
Ilustración 37 Curvas de nivel (sin corregir) Global Mapper ............................................................. 35
Ilustración 38 Curvas de nivel (corregidas) Global Mapper .............................................................. 36
Ilustración 39 Vectorizacion en Arcgis .............................................................................................. 36
Ilustración 40 DEM a partir del TIN Arcgis ........................................................................................ 37
Ilustración 41 Plano AutoCAD ........................................................................................................... 37
Ilustración 42 Superficie AutoCAD Civil 3D ....................................................................................... 38
Ilustración 43 Vista frontal superficie AutoCAD Civil 3D ................................................................... 38
Ilustración 44 Superficie con triangulación exagerada 2 veces AutoCAD Civil 3D ............................ 39
Ilustración 45 Vista frontal superficie exagerada 2 veces AutoCAD Civil 3D .................................... 39
Ilustración 46 Detalles de la fotografía ............................................................................................. 40
Ilustración 47 Foto índice Google Earth ............................................................................................ 40
Ilustración 48 Ortomosaico generado (photoscan) .......................................................................... 41
Ilustración 49 Plano J. Ramos y G. Zabala ......................................................................................... 46
Ilustración 50 Plano C. Valero y D. Arenas ........................................................................................ 46
Ilustración 51 Ubicación de las cámaras (Reporte Photoscan) ......................................................... 48
Ilustración 52 Representación altura parque arqueológico .............................................................. 49
LISTA DE TABLAS PAG
Tabla 1 Resolución espacial expresada en GSD ................................................................................ 23
Tabla 2 Exactitud de la posición absoluta según la resolución del producto.................................... 23
Tabla 3 Coordenadas GCP y CKP ....................................................................................................... 29
Tabla 4 Error total obtenido puntos de control ................................................................................ 40
Tabla 5 Puntos de control en terreno ............................................................................................... 41
Tabla 6 Parámetros cámara usada .................................................................................................... 41
Tabla 7 Comparación áreas y perímetros ......................................................................................... 43
Tabla 8 Descripción de elementos .................................................................................................... 44
Tabla 9 Cota max y min obtenidas .................................................................................................... 44
Tabla 10 Ubicación de falos ............................................................................................................... 45
Tabla 11 Intervalo de cotas ............................................................................................................... 49
Tabla 12 Costos proyecto .................................................................................................................. 50
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1. RESUMEN
El presente trabajo de grado tiene como objetivo la obtención de un modelo digital 3D del
observatorio solar muisca ubicado en el parque arqueológico Saquenzipá en Villa de Leyva,
departamento de Boyacá. En la parte inicial de este documento se hace una breve
descripción acerca de la tecnología usada (hardware y software) y conceptos básicos para el
uso de estas, también antecedentes de uso y distintas aplicaciones; luego se procede a
explicar la metodología y los resultados.
Para realizar este proyecto se toma como punto de partida una visita de reconocimiento de
terreno, en el cual se verifica dónde irán los puntos de control, cual es el punto de amarre
de coordenadas y otros factores que afectan directamente la calidad del trabajo como lo son
el clima de la zona el correcto uso de los equipos entre otros. Luego se procede a realizar el
vuelo y para finalizar se procede con el trabajo de oficina utilizando distintos software entre
ellos photoscan AutoCAD entre otros.
A continuación se describe de manera clara la metodología usada acorde a las necesidades
del proyecto además del análisis de los resultados obtenidos en este, respetando las normas
establecidas por las entidades correspondientes.
PALABRAS CLAVE: RPAS, Modelo digital 3D, Observatorio solar muisca, Puntos de control.
2. ABSTRACT
The objective of this degree work is to obtain a 3D digital model of the Muisca solar
observatory located in the Saquenzipá archaeological park in Villa de Leyva, department of
Boyacá. In the initial part of this document a brief description is made about the technology
used (hardware and software) and basic concepts for the use of these, also background of
use and different applications; Then we proceed to explain the methodology and results.
To carry out this project, a reconnaissance visit is taken as a starting point, in which we verify
where the control points will go, which is the point of attachment of coordinates and other
factors that directly affect the quality of the work, such as they are the climate of the zone,
the correct use of the equipment among others. Then we proceed to make the flight and
finally proceed with office work using different software including photoscan, AutoCAD,
among others.
The following is a clear description of the methodology used according to the needs of the
project as well as the analysis of the results obtained in it, respecting the rules established
by the corresponding entities.
KEY WORDS: RPAS, 3D digital model, Muisca solar observatory, control points.
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3. INTRODUCCION
Históricamente la humanidad ha tenido la necesidad de representar el ambiente en el que
habita, desde los primeros mapas pequeños, cartas topográficas e incluso los mapamundi
más primitivos; además de ello se ha querido que esto sea posible de la forma más precisa y
sin complicaciones, aquí es donde entra la topografía que en un principio se desarrollaba con
herramientas que a pesar de ser rudimentarias cumplían con su objetivo, realizar mediciones
de un modo aceptable.
A medida que el tiempo ha pasado la topografía ha tenido un avance tecnológico muy
importante y hoy día podemos decir que es indispensable para el desarrollo de algunas
ingenierías, por no decir que de la mayoría.
Con la implementación de las fotografías aéreas el avance fue definitivo, pues ahora al volar
sobre un terreno con un avión o drone se pueden obtener imágenes de alta resolución que
se pueden usar con distintos fines, como calcular índices de vegetación, delimitar cuencas
hidrográficas, establecer límites de parcelas, datar índices de deforestación, cubicaciones de
materiales, modelos digitales y actualización cartográfica.
Entrando en materia cuando se quieren hacer levantamientos topográficos por medio de la
tecnología RPAS se debe tener en cuenta la relación costo-calidad y cómo influye este vínculo
en el trabajo obtenido, pues se trata de usar técnicas viables que tengan un costo moderado,
pero una muy buena calidad, o almenos acorde al presupuesto utilizado para el proyecto.
El fin de este proyecto es obtener un modelo digital del observatorio solar muisca ubicado
en Villa de Leyva, además de comparar y analizar los datos obtenidos con tecnología RPAS y
topografía convencional antes usada allí (háblese de levantamiento con estación total y nivel
de precisión); también resaltar la importancia cultural de este sitio pues lo correcto es que
se conserve en sus condiciones naturales y se estudie más a fondo para promover el respeto,
la apropiación de la identidad y el conocimiento de estas civilizaciones antiguas y sus
costumbres.
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4. OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Generar un modelo digital 3D del observatorio astronómico Muisca ubicado en Villa de
Leyva, a partir de los datos e información recopilada con tecnología RPAS.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- Planear y ejecutar el vuelo para que la toma y uso de la información sea precisa,
obteniendo los datos acorde a la tecnología utilizada.
- Filtrar los datos de tal manera que se extraiga la información necesaria para generar
un modelo acorde a lo establecido
- Realizar una descripción de la información obtenida
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5. MARCO TEORICO
5.1. TECNOLOGIA RPAS
Las siglas RPA (Remotely Piloted Aircraft), se traducen como aeronave pilotada
remotamente. Así se refiere al subconjunto UAV (Unmanned Aerial Vehicle), más conocido
en español como VANT (Vehículos Aéreos no Tripulados) generalmente conocidos como
drones. Estos pueden volar de manera autónoma sin la intervención de nadie. En el caso de
los RPA, estos están controlados necesariamente por alguien desde una estación remota.
Este control puede hacer uso de sistemas de vuelo asistido o pilotos automáticos, pero
siempre con el seguimiento de una persona capaz de ejercer mando sobre ellos en cualquier
momento de vuelo. (Vergara Merino, y otros, 2016)
Cuando se habla de RPAS (Remotely Piloted Aircraft System) se refiere al sistema completo
necesario para la operación de la aeronave, lo que incluye la aeronave RPA, la estación de
mando y control, los equipos de comunicaciones necesarios, etc. (Galicia, 2015)
5.1.1. CLASIFICACION DE RPA
Debido a la gran existencia en el mundo de los RPA en cuanto a diseño, caracteristicas de
vuelo, tamaños y pesos, es necesario elaborar una clasificación que los recoja a todos y los
agrupe en función de sus particularidades más comunes. (Vergara Merino, y otros, 2016)
Ilustración 1 Clasificación de Drones por tipo
Tomado de "Piloto de drone RPAS"
5.1.2. CLASIFICACION POR TIPO
5.1.2.1. TIPO AVION: Se basa en el principio de ala fija, puede poseer o no algún
sistema de propulsión tales como hélices o turbinas, tiene como ventaja una
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mayor autonomía y la posibilidad de una mayor velocidad de desplazamiento
comparada con los otros tipos, cabe mencionar su incapacidad de vuelo
estacionario, teniendo limitado su desplazamiento en un solo sentido (hacia
adelante), tienen menor huella sonora, siendo más indicados para operaciones
de vigilancia y tienen mayor rango meteorológico, en términos de temperatura,
viento y lluvia.
Ilustración 2 Drone Predator ejercito EE.UU
Tomado de "Piloto de drone RPAS"
5.1.2.2. TIPO HELICOPTERO: Su principio está basado en las alas giratorias y consta de
uno o dos rotores sustentadores, que pueden variar el angulo de sus palas para
maniobrar.
La ventaja de este tipo de RPA es su capacidad para mantenerse en vuelo
estacionario y además poder deslizarse a lo largo de los tres ejes (con total
libertad de movimiento). En su contra, ofrece menor autonomía que el tipo avión
y una mayor complejidad mecánica.
Ilustración 3 Drone tipo Helicóptero EE.UU
Tomado de "Piloto de drone RPAS"
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5.1.2.3. TIPO MULTIRROTOR: Al igual que el helicóptero, el multirotor basa su
sustentación en el principio de las alas giratorias, la diferencia viene dada en que
este tipo de RPA emplea más de dos rotores para generar la sustentación
necesaria para volar, para maniobrar varia la velocidad de giro de los rotores.
(Montero, 2016)
Aporta una mayor estabilidad de vuelo y sus elementos mecánicos son mas
sencillos que los del tipo helicóptero, una de sus ventajas es la posibilidad de
despegar y aterrizar verticalmente, reduciendo las necesidades de espacio para
estas maniobras.
5.2. USOS Y APLICACIONES TECNOLOGIA RPAS
Dentro de la gran variedad de aplicaciones que se les está dando a los RPAS, las más usadas
son:
- TOPOGRAFIA AEREA: Obtención de Ortofotos, modelos digitales de terreno,
obtención de cartografía, superficies, cubicaciones, actualmente casi todas las
constructoras de primer nivel tienen su departamento de RPAS, para realizar
topografía y cartografía. Todo esto gracias a la fácil obtención de una gran cantidad
de datos, aparte de sus notables ventajas como alcanzar lugares de difícil acceso sin
mayor problema, la capacidad de cubrir grandes extensiones de terreno en menor
tiempo, el bajo costo, etc. (Diaz, 2015)
- AGRICULTURA DE PRECISIÓN: Estudia y vigila los cultivos, control de plagas e índices
de vegetación, se trabaja en investigación y desarrollo.
- OPERACIONES INDUSTRIALES: Inspecciones termografías para la industria, realizando
chequeos y verificación de paneles solares, tendido eléctrico, etc.
- GESTION FORESTAL: para detección de incendios, estudios de hidrología y estudios
medioambientales. (Diaz, 2015)
A medida que avanza la tecnología la tecnología RPAS se usa en más ramas, como por
ejemplo: la multimedia, filmografía, vigilancia de fronteras, supervisión de tráfico,
climatología, localización de recursos naturales, transporte de paquetería, etc. (Irausquin,
2014)
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5.3. ANTECEDENTES TECNOLOGIA RPAS
Durante la primera guerra mundial, se utilizó ampliamente la vigilancia aérea, los militares
utilizaban estas cometas para obtener fotografías aéreas y seguir los movimientos del
enemigo. (Delgado, 2016)
El precursor del drone se utilizó como blanco de práctica para las fuerzas militares de
principios del siglo xx, luego en el periodo entreguerras el “avión no tripulado” fue diseñado
para ser como una especie de bomba volante que podría ser enviado tras las líneas enemigas.
Durante la guerra fría el “avión no tripulado” fue visto como una plataforma de vigilancia
viable capaz de capturar datos de inteligencia en áreas de difícil acceso, más tarde el “drone”
en la guerra contra el terrorismo, se convirtió en un arma que fusiona la capacidad de
vigilancia y la de matar, convirtiéndose en un depredador (Delgado, 2016)
La “Hewitt Sperry” o bomba volante fue capaz de volar 50 millas cargada con una bomba de
300 libras de peso. El éxito de este proyecto llevo al ejército de EEUU a poner en marcha un
segundo proyecto, el torpedo aéreo “Bug”, sin piloto y guiado por controles preestablecidos.
Ilustración 4 Avión automático Hewitt-Sperry
Tomado de eldrone.es
A mediados de 1940 el desarrollo del GB1 GLIDE sistema de bombardeo aéreo ideado para
eludir las defensas aéreas alemanas era un planeador equipado con una bomba de ½
tonelada, era controlado por radio y guiado hacia las líneas enemigas.
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Ilustración 5 Avión bomba GB-1 Glide
Tomado de eldrone.es
En 1962 durante la guerra de Vietnam se desarrolló el primer avión no tripulado de vigilancia
el “Firebee” de propulsión a chorro, estos volaban rutas pre programadas o podían ser
controlados por operadores de radio a bordo de otro avión (Hércules) (RT en Español, 2012)
Ilustración 6 Aeronave guerra de Vietnam
Tomado de eldrone.es
Ya en los años 70 estas aeronaves tenían sistemas de guiado, podían llevar cámaras e incluso
algunos podían modificar la ruta en pleno vuelo pero no podían tener un comportamiento
no predeterminado y tampoco podían volver a base, con el profundo desarrollo en
computación y sistemas de control electrónico durante los 80 y 90 los drones del presente
fueron tomando forma. Se puede decir que “las aeronaves no tripuladas” fueron inventadas
con fines bélicos, y hasta hace poco tiempo los civiles tienen acceso a esta tecnología.
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5.4. REGLAMENTACION RPAS EN COLOMBIA
Las aeronaves pilotadas a distancia (RPA) deben utilizarse de modo que se reduzca al mínimo
el peligro para las personas, bienes u otras aeronaves, y de conformidad con las condiciones
establecidas en esta circular y el permiso que se otorgue para cada caso particular.
Condiciones de aeronavegabilidad: ninguna persona operara en Colombia una RPA a menos
que, reúna las siguientes condiciones de aptitud técnica (Aeronautica civil, 2015):
- Sus hélices o rotores no podrán ser metálicas.
- Deben estar equipados con al menos:
(1) Sistema de Piloto automático (No para vuelo autónomo, sino para asistir al operador,
facilitar la estabilización o efectuar la recuperación del aparato en caso de ser necesario).
(2) Sistema GPS.
(3) Sistema de lanzamiento y recuperación en condiciones normales de operación (ej. tren
de aterrizaje, airbag, paracaídas, red, etc.)
(4) Sistemas para la Seguridad en vuelo (ej. Recuperación con capacidad de programación de
operación autónoma – Return to Home en caso de emergencia, falla del motor o la hélice -
Fail-safe function, etc.)
- Su estación de pilotaje a distancia, permite el control (vía radio) del aparato en todas sus
fases de vuelo y provee información sobre sus condiciones de operación (Altitud, rumbo,
velocidad, actitud de vuelo, distancia al operador, capacidad de Seguimiento del vuelo,
monitoreo de batería y estado del enlace etc.). Se deberá tener un radio receptor para
escucha de frecuencias aeronáuticas de comunicaciones. (*Para aeronaves pequeñas
entiéndase la Estación como la maleta, consola o sistema de control de radio de la RPA).
- Sus sistemas de radio control, de transmisión y recepción de datos o imagen no deberán
causar ningún tipo de interferencia a otros tipos de sistemas o actividades aeronáuticas o no
aeronáuticas.
- Su sistema moto propulsor no debe generar ruido excesivo o contaminación.
- Contar con instructivos o manuales técnicos y de operación.
- Los colores exteriores de la RPA la hacen claramente visible y detectable a distancia.
Adicionalmente es importante que la aeronave tenga adherido un placard con el nombre del
Explotador de la RPA y datos de contacto para identificar la aeronave y el responsable en
caso de accidente, incidente o violación a la norma.
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5.4.1. USO COMERCIAL
1. Licencia de piloto privado con curso en tierra que dura unos 6 meses. (Vilaro, 2015)
2. 40 Horas de vuelo y 200 despegues y aterrizajes, previos, certificados por la escuela de
aviación.
3. Identificación y matrícula del dron.
4. Póliza de seguro para daños a terceros.
5. Solicitud con plan de vuelo ante la Aeronáutica Civil con 15 días hábiles de anticipación.
6. El dron debe tener un color que permita ser identificado fácilmente en el aire.
5.5. VENTAJAS DE LA TECNOLOGIA RPAS
- REDUCCION DE TIEMPO: se evita directamente el tiempo diario de desplazamiento,
además hay que tener en cuenta la gran capacidad de obtención y toma de datos en
un tiempo reducido (Chuquipoma, 2017)
- REDUCCION DE RIESGOS LABORALES: los RPAS pueden entrar sin problema en áreas
contaminadas o de difícil acceso a personas, evitando riesgos para la vida humana.
- SIMPLIFICACION Y AUTOMATIZACION DE PROCESOS
5.6. FOTOGRAFIAS AEREAS
Una fotografía aérea es la imagen de un terreno captada desde un avión o cualquier otra
nave aérea equipada con cámaras fotográficas especiales para tal fin. (FAO, 2017)
La fotografía aérea es la representación fie del terreno en el momento de la exposición,
contiene información útil para las diversas áreas relacionadas con las ciencias de la tierra,
además es un elemento básico para generar modelos y productos para el conocimiento del
territorio; constituye uno de los insumos fundamentales para iniciar el proceso de
elaboración de cartografía, topografía y catastro, ordenamiento territorial y otros temas
relacionados con la disposición de información básica para el análisis del entorno geográfico.
Pueden ser utilizadas para actualizar mapas básicos existentes o para producir nuevos mapas
base.
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5.6.1. CLASIFICACION DE LAS FOTOGRAFIAS AEREAS
Las fotografías aéreas se clasifican según la inclinación del eje óptico de la cámara en el
momento de la toma, la emulsión de las películas y el tipo de cámara empleada. Cada
imagen, de acuerdo con los elementos mencionados. Tiene caracteristicas especiales que
ofrece variada utilidad y tratamiento específico en la obtención de información.
5.6.1.1. SEGÚN INCLINACION
FOTOGRAFIAS VERTICALES: las lentes de la cámara de prospección apuntan verticalmente
hacia abajo produciendo una visión que se asemeja a un plano del suelo (Caranton, Alvarez,
Moreno, & Escobar, 2015)
FOTOGRAFIAS OBLICUAS: El eje de la cámara de prospección apunta en un angulo al suelo.
Si se incluye el horizonte, la fotografía se define como una oblicua alta; en caso contrario
oblicua baja.
5.6.1.2. SEGÚN LA EMULSION DE LAS PELICULAS
PANCROMATICAS: Las películas pancromáticas (blanco y negro) son sensibles a casi todas las
radiaciones del espectro visible y las que más se asemejan a la visión humana. Se utilizan en
cartografía para la elaboración de mapas topográficos y en fotointerpretación. Su bajo costo
hace que sean de uso muy corriente. (Caranton, Alvarez, Moreno, & Escobar, 2015)
Ilustración 7 Fotografia Pancromática
Tomado de INEGI
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5.6.2. FOTOGRAFIAS AEREAS A COLOR
La superficie de esta clase de películas se compone de tres capas de emulsiones sensibles al
azul, rojo y verde. Aportan mayor información que las películas pancromáticas. El principal
inconveniente que presentan radica en su elevado costo. Pueden ser utilizadas con fines
fotogramétricos y en fotointerpretación.
Ilustración 8 Fotografia a color
Tomado de INEGI
5.6.3. FOTOGRAFIAS INFRARROJAS
Este tipo de película capta las longitudes de onda del infrarrojo, no visibles para el ojo
humano. Es útil en estudios geológicos, aguas superficiales, agrícolas, forestales en
operaciones militares y para detectar enfermedades de los arboles (INEGI, Instituto
Nacional de Estadistica y Geografia, 2017)
Ilustración 9 Fotografia infrarroja
Tomado de geosisa.com.mx
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5.6.4. ESCALA DE FOTOGRAFIAS AEREAS
Las fotografías aéreas se obtienen con cámaras métricas. Esta circunstancia permite que
sobre ellas se puedan realizar mediciones de distancias, aéreas y ángulos del terreno
fotografiado. Además, observar en tercera dimensión los elementos que lo conforman.
Utilizando dos fotografías sucesivas que tengan recubrimiento. (FAO, 2017)
Las fotografías aéreas son la imagen reducida de un terreno, por lo cual los objetos
fotografiados aparecen disminuidos en una proporción dada denominada escala.
La escala se define como la relación que existe entre una distancia medida en la foto (d) y su
correspondiente longitud medida sobre el terreno (D). También es la relación que hay entre
la distancia focal de la cámara (f) y a altura de vuelo sobre el terreno (h).
E =𝑑
𝐷 ; E =
𝑓
ℎ
5.7. TRASLAPO FOTOGRAFICO
El traslapo es un área en común entre dos o más fotografías consecutivas, puesto que la
cámara toma las fotos en un lapso tan corto entre una y otra, el avión no alcanza a Salir
totalmente del área fotografiada. El traslapo puede ser de dos tipos: lateral y longitudinal
(FAO, 2017)
5.7.1. TRASLAPO LATERAL: es el sector de las fotografías que se repite entre las fotos de
una faja y las laterales de las adyacentes, debe ser de un 60% a 70% para que
permita la cobertura de toda el área mediante visión estereoscópica o
tridimensional de las imágenes fotografiadas.
5.7.2. TRASLAPO LONGITUDINAL: es el sector de la fotografía que se repica entre una
faja fotografiada tomada en sentido longitudinal de una línea de vuelo, debe ser
de un 60% para posibilitar la visión estereoscópica de los elementos fotografiados
por pares consecutivos.
Ilustración 10 Traslapo fotográfico
Tomado de Repositorio institucional UN
21
5.8. IMÁGENES DIGITALES
Las imágenes digitales se obtienen a través de dispositivos de conversión analógico-digital
como un escáner, una cámara fotográfica digital o directamente desde el ordenador
utilizando cualquier programa de tratamiento de imágenes. La información digital genera
cualquiera de los medios citados, es almacenada en el ordenador mediante bits. (ITE, 2017)
Es la representación bidimensional, de acuerdo con la resolución que presenta la imagen,
estática o dinámica, se podrá hablar de un “raster” o (mapa de bits) o de un gráfico vectorial
(imagen producto de objetos geométricos independientes; la principal diferencia que
presenta respecto a la anterior es la posibilidad de ampliar el tamaño de la imagen de la
misma sin que pierda su escala tal como sucede en el caso de los “raster” (ITE, 2017)
Ilustración 11 Tamaños de una imagen por pixel
Tomado de MEDYA productora audiovisual
5.9. PERCEPCION REMOTA (TELEDETECCION)
Es la ciencia arte técnica que permite observar y obtener información de nuestro planeta,
sin estar en contacto con ella.
La observación del planeta a través del proceso de percepción remota es esencial para medir
y monitorear tanto el clima, como el medio ambiente de la tierra. Las imágenes de satélite
no solo muestran los detalles de los objetos en una imagen, sino también, como se ve
afectado el territorio y los procesos asociados al funcionamiento el planeta (INEGI, Instituto
Nacional de Estadistica y Geografia, 2016)
22
Ilustración 12 Percepción remota
Tomado de TELEDET
5.10. ORTOFOTOGRAFIA
Las imágenes de sensores remotos, como las fotografías aéreas y las imágenes de satélite,
son de gran utilidad por mostrar en forma directa y clara los rasgos de la superficie terrestre,
por lo que además de ser a fuente básica de la información cartográfica pueden utilizarse
directamente en muy diversas aplicaciones. (INEGI, Instituto Nacional de Estadistica y
Geografia, 2016)
Son las herramientas más importantes en la adquisición de información, visualización y
análisis SIG; y constituyen una presentación fotográfica de una zona de la superficie terrestre,
en la que todos los elementos presentan la misma escala, libre de errores y deformaciones,
con la misma valides de un plano cartográfico (INGENIEROS, 2018)
5.11. RESOLUCION ESPACIAL
Es el objeto más pequeño que se puede distinguir en una imagen y se le conoce como pixel.
La resolución espacial está determinada por el tamaño del pixel, medido en metros sobre el
terreno, esto depende de la altura del sensor con respecto a la tierra, el angulo de visión, la
velocidad de escaneo y las caracteristicas ópticas del sensor. (INEGI, Instituto Nacional de
Estadistica y Geografia, 2016)
Corresponde al tamaño mínimo de representación del terreno o GSD (Ground Sample
Distance). Un mayor tamaño de pixel indica menor resolución y por consiguiente menor
posibilidad de identificar elementos y al mismo tiempo está asociado a una menor precisión
final (TELEDET, 2018)
23
Tabla 1 Resolución espacial expresada en GSD
Tabla 2 Exactitud de la posición absoluta según la resolución del producto
5.12. MODELOS DIGITALES DE ELEVACION
Un modelo digital de elevación es una representación visual y matemática de los valores de
altura con respecto al nivel medio del mar, que permite caracterizar las formas del relieve y
los elementos u objetos presentes en el mismo. (SIGMUR, 2017)
Estos valores están contenidos en un archivo de tipo raster con estructura regular, el cual se
genera utilizando equipo de cómputo y software especializado.
Ilustración 13 Modelo digital de elevación
Tomado de GIS&Beers
Existen dos tipos de modelos de elevación: de superficie y de terreno, a traves de los modelos
digitales de elevación es posible conocer la existencia, disposición, forma y posición de los
24
elementos que conforman un espacio geográfico y que pueden ser de origen natural o
antrópico. (INEGI, Instituto Nacional de Estadistica y Geografia, 2016)
5.12.1. MODELO DIGITAL DE SUPERFICIE (MDS)
Representa todos los elementos existentes o presentes en la superficie de la tierra
(vegetación, edificaciones, infraestructura y el terreno propiamente)
Ilustración 14 MDS Lidar
Tomado de INEGI
Ilustración 15 MDS Lidar
Tomado de INEGI
5.12.2. MODELO DIGITAL DE TERRENO (MDT)
Representa la forma de terreno una vez fueron removidos todos los elementos ajenos al
mismo como la vegetación, edificaciones y demás elementos que no forman parte del
terreno.
Ilustración 16 MDT Lidar
Tomado de INEGI
Ilustración 17 MDT Lidar
Tomado de INEGI
25
5.12.3. ESTRUCTURA MODELOS DIGITALES DE ELEVACION
- CURVAS DE NIVEL: se trata de líneas, definidas por tanto como una sucesión de pares
de coordenadas, que tienen como identificador el valor de la elevación en cada uno
de los puntos de la línea.
- RED IRREGULAR DE TRIANGULOS (TIN): a partir de un conjunto de puntos, en los que
se conoce la elevación, se traza un conjunto de triángulos, formando un mosaico.
Esta estructura de adapta más a las irregularidades del terreno, ocupa menos espacio
y da muy buenos resultados a la hora de visualizar modelos en 3D, tiene mayor
tiempo de procesamiento y es ineficiente al combinarlo con otra información.
- FORMATO RASTER: es el más adecuado para la integración de las elevaciones en un
SIG ya que va a permitir la utilización de diversas herramientas para la obtención de
nuevos mapas a partir del MDE. (SIGMUR, 2017)
26
6. METODOLOGIA
Ilustración 18 Esquema metodológico
Fuente propia
27
PRONOSTICO DE CLIMA Y UN PLAN DE VUELO
Antes de realizar las tareas de campo es recomendable tener un pronóstico del clima
confiable, para saber en que dias y que horas se puede trabajar mejor, por seguridad del
personal y de los equipos utilizados al poder prever tormentas eléctricas o fuertes lluvias.
Ilustración 19 Pronostico del clima
Tomado de: accuweather.com
En el software Google Earth se hace un estudio de la posible ubicación de los GCP (Ground
control point) y CKP (Check point) dentro del terreno del parque, y también se traza un
polígono en el cual se puede observar el área aproximada del parque, esto se exporta en
formato KML, por si es necesario usarlo en el software pix4d.
RECONOCIMIENTO DEL TERRENO
Conocido como “el infiernito” (tergiversación), el observatorio se encuentra localizado en el
municipio de Santa Sofía en Boyacá, a solo 5 Km de Villa de Leyva por la vía al convento de
Santo Ecce Homo. (Zaquencipa, 2018).
El día 27 de mayo de 2017 se realizó la salida de campo al observatorio, a cargo de los
profesores Carlos Rodríguez y Julio Bonilla, se trabajó en conjunto con los compañeros para
28
hacer el levantamiento GPS y la ubicación de los puntos GCP y CKP, el vuelo del drone estuvo
a cargo del profesor Carlos Rodríguez.
Ilustración 20 Ubicación del observatorio
Tomado de: Obs. Astronómico de Monquira
Ilustración 21 Observatorio
Fuente propia
Ilustración 22 Observatorio
Fuente propia
29
UBICACIÓN Y POSICIONAMIENTO DE PUNTOS (GCP, CKP)
Una vez recorrido el observatorio se procede a ubicar los puntos para luego posicionarlos con el
GPS, la pre ubicación de estos se realizó en Google Earth, y se intenta hacer que los puntos queden
dispersos por toda la zona, ya en campo con un navegador GPS garmin se procede a buscar las
coordenadas de los puntos y poner las cruces que después demarcaran en las fotografías la
ubicación de estos.
Ilustración 23 Ubicación GCP y CKP
Fuente propia (google Earth)
Tabla 3 Coordenadas GCP y CKP
Fuente propia (Microsoft Excel)
Las coordenadas corresponden al sistema de referencia Magna-Sirgas (ITRF94, época 1995.4) Sistema de coordenadas
planas Gauss-kruger, origen central.
Inicialmente se ubicó 5 puntos CKP y 6 puntos GCP, de los cuales fue necesario solo usar 4
puntos CKP y 3 puntos GCP para procesar las fotografías, esto debido a que los puntos
descartados no quedaron como se esperaba en las fotografías, pues su uso lo único que
hacía era incrementar el error obtenido en cientos de metros.
30
Ilustración 24 Ubicación GCP 3
Fuente propia
Ilustración 25 Ubicación CKP 5
Fuente propia
Ilustración 26 Ubicación GCP 1
Fuente propia
Ilustración 27 Ubicación CKP 2
Fuente propia
CONFIGURACION DEL VUELO
Para configurar el vuelo es uso la aplicación para Android “Pix4d Capture”, que también
permite estructurar la captura de imágenes de las cuales se extraen los datos a trabajar.
En esta aplicación podemos modificar parámetros como altura de vuelo, traslapo, la
velocidad del drone incluso el contraste y la nitidez de la fotografía que se obtendrá, el angulo
de la cámara entre otros.
31
Ilustración 28 Vuelo Pix4d Capture
Fuente propia
EJECUCION DEL VUELO
Teniendo lista la configuración del vuelo se procede a conectar el celular al drone vía cable
USB, para que este reciba la información requerida para volar, por cuestiones de tiempo el
vuelo no se hizo cruzado, y se demoró aprox 10 minutos en tomar los datos, en caso de ser
necesario se puede cargar el KML previamente realizado en Google Earth. La longitud
aproximada del vuelo es de 1 KM, la ruta de este estaba unida por 15 web points, a una altura
de 50 M y una aproximación de GSD de 2.33 cm/pix
Ilustración 29 Ejecución Vuelo
Fuente propia
Ilustración 30 Ejecución Vuelo
Fuente propia
POSTPROCESO Y GEOREFERENCIACIÓN
Una vez hecho el levantamiento GPS con la base estática y el rover cinemático, se procesa la
información obtenida, teniendo en cuenta la previa descarga de archivos rinex, épocas de
rastreo y el día GPS (147), semana (1950); en el software Topcon tools el cual referencia los
puntos geodésicos geográficamente.
Al realizar el Postproceso es importante calcular las épocas de rastreo en el geoportal del
IGAC, para saber que bases de la red magna eco (red de estaciones GPS permanentes de
32
Colombia) quedan más cerca a la base GPS y así al realizar la triangulación, el error sea
mínimo; dichas estaciones fueron GARAGOA y FUQUENE.
Ilustración 31 Postproceso Topcon tools
Fuente propia
Hecho esto se procede a pasar las coordenadas al tipo Gauss-Krüger, y sistema de referencia
Magna Colombia Bogotá 3116.
33
Ilustración 32 Conversión de coordenadas Magna Sirgas
Fuente propia
PROCESAMIENTO DE LAS FOTOGRAFIAS
Siguiendo la línea de procesos, se usa el software Agisoft Photoscan para procesar las
fotografías, como primer paso se debe usar el sistema de referencia mencionado con
anterioridad y subir las fotos tomadas por el drone, referenciar los GCP y CKP con las
coordenadas obtenidas, también se deben referenciar todas las fotos obteniendo sus
coordenadas reales con ayuda del software Magna Sirgas; una vez hecho esto se procede a
seguir el flujo de trabajo de Photoscan, y luego de obtener el resultado, se reajusta teniendo
en cuenta solo los CKP y se vuelven a alinear las fotos para así minimizar errores al máximo,
de acá se obtienen entre otras cosas la nube densa y el ortomosaico.
Ilustración 33 Error total obtenido (Photoscan)
Fuente propia
34
Ilustración 34 Ubicación puntos (Photoscan)
Fuente propia
Ilustración 35 Nube densa (Photoscan)
Fuente propia
35
En el software Global Mapper se carga el ortomosaico y la nube densa debidamente
referenciados, y con estos se pueden obtener las curvas de nivel del terreno.
Ilustración 36 Nube densa (global Mapper)
Fuente propia
Al obtener las curvas de nivel, se deben limpiar, pues al encontrarse todos los elementos del
parque en una misma capa (arboles, edificaciones) las curvas de nivel no son acorde al
terreno lo que se debe hacer es una limpieza de los elementos cargados en esta capa, y
desclasificar del terreno elementos como falos, arboles, construcciones entre otros que
alteran la precisión de las curvas de nivel.
Ilustración 37 Curvas de nivel (sin corregir) Global Mapper
Fuente propia
36
Ilustración 38 Curvas de nivel (corregidas) Global Mapper
Fuente propia
Al completar la limpieza de las curvas de nivel se procede a exportarlas al software Arcgis
para vectorizarlas. Al cargarlas se digitalizan con la ayuda de la herramienta arcscan, también
se sube el ortomosaico, para digitalizar otros elementos importantes como lo son las
construcciones, falos, caminos y un cuerpo de agua; todo esto en su shapefile
correspondiente y sin olvidar tenerlo siempre referenciado. Luego se procede a delimitar el
área del lugar y posteriormente obtener un modelo digital basado en un TIN (triangular
irregular network)
Ilustración 39 Vectorizacion en Arcgis
Fuente propia
37
Ilustración 40 DEM a partir del TIN Arcgis
Fuente propia
Para la realización del plano se exporta una Geodatabase de Arcgis a AutoCAD con los datos
necesarios para el dibujo, de acuerdo al INCODER (instituto colombiano de desarrollo rural)
se hace el rotulo y se tiene en cuenta demás parámetros importantes para que el plano
quedara acorde a lo establecido (plano adjunto en anexos)
Ilustración 41 Plano AutoCAD
Fuente propia
38
OBTENCION DEL MODELO 3D
Después de limpiar el modelo digital de terreno, y clasificar los elementos se obtienen las
curvas de nivel fieles a la realidad del terreno, estas se exportan al software AutoCAD Civil
3d y a partir de estas se crea la superficie que se ve a continuación
Ilustración 42 Superficie AutoCAD Civil 3D
Fuente propia
Ilustración 43 Vista frontal superficie AutoCAD Civil 3D
Fuente propia
Como la diferencia de alturas es relativamente pequeña no se nota mucho el relieve, lo que
se hace a continuación es exagerar la triangulación de la superficie, para que esta nos
permita observar con más detalle; se exagera 2 veces.
39
Ilustración 44 Superficie con triangulación exagerada 2 veces AutoCAD Civil 3D
Fuente propia
Ilustración 45 Vista frontal superficie exagerada 2 veces AutoCAD Civil 3D
Fuente propia
Al revisar las estadísticas de la superficie generada en AutoCAD Civil 3D, se pueden ver
caracteristicas como coordenadas mínimas y máximas en X y Y, elevación mínima 2095.000,
elevación máxima 2107.000 entre otros.
40
7. RESULTADOS
IMÁGENES Y ANCHO DE PIXEL
Al realizar el vuelo se capturan 179 fotografías con un tamaño de 4000x3000 pixeles, las
cuales fueron geo etiquetadas cada una, el RPAS utilizado fue DJI Phantom 3, modelo de
cámara FC330, aparte se crea un foto índice en Google Earth, para referencias.
Ilustración 46 Detalles de la fotografía
Fuente propia
Ilustración 47 Foto índice Google Earth
Fuente propia
Al realizar el procesamiento de las fotos en el software Agisoft Photoscan el reporte de
calidad arrojo los siguientes datos:
- Numero de imágenes: 179
- Imágenes calibradas: 179
- Altura de vuelo (m): 58.9
- GSD (cm/pix): 2.18
- RMS (error medio): 0.214cm (6.76pix)
Tabla 4 Error total obtenido puntos de control
PTO XY error (m) Z error (m) Error (m) Error (pix)
CKP1 0.725574 0.209351 0.755173 3.002
CKP2 0.048110 -0.052183 0.070976 1.012
CKP3 0.059653 -0.177492 0.187248 3.557
CKP5 0.054526 0.452225 0.4555 4.825
TOTAL 0.365822 0.265783 0.45218 3.665
Fuente propia
41
Tabla 5 Puntos de control en terreno
PTO XY error (m) Z error (m) Error (m) Error (pix)
GCP1 0.019162 0.063996 0.066803 1.633
GCP3 0.004333 -0.033016 0.033299 7.569
GCP4 0.006334 -0.035397 0.035959 2.451
TOTAL 0.011917 0.046327 0.047835 5.224 Fuente propia
Tabla 6 Parámetros cámara usada
Fuente propia
ORTOMOSAICO
El ortomosaico que se generó en el software Photoscan es la base para la digitalización y generación
del plano requerido, tambien es la base para la obtención del modelo 3d del parque arqueologico,
el ortomosaico es resultado de todos los procesos del flujo de trabajo establecido por el software,
y esta georeferenciado a la zona MAGNA colombia bogota (3116).
Ilustración 48 Ortomosaico generado (photoscan)
Fuente propia
42
PLANO TOPOGRAFICO
Como parte de los objetivos se hizo un plano topográfico de la zona levantada, con sus
respectivas convenciones, sus linderos respectivamente ubicados y el área y perímetro de la
zona, en el formato definido por el Incoder (instituto colombiano de desarrollo rural), cabe
resaltar que el plano, también fue hecho con los datos tomados del vuelo con el drone.
(Adjuntado en anexos).
MODELO 3D DE LA ZONA
El objetivo de este proyecto es la generación del modelo digital 3D de la zona arqueológica
a partir de los datos obtenidos con tecnología RPAS, en el software global mapper, ya
teniendo la imagen “limpia” se obtienen curvas de nivel fieles a la realidad del terreno, las
cuales se exportan a AutoCAD Civil 3D y se genera la superficie, la superficie también se creó
en Arcgis, pero este software presenta algunas falencias en la creación de superficies, debido
a esto se prefiere usa Civil 3d, debido a su triangulación de alta precisión y la gran cantidad
de opciones que se pueden acomodar.
Actualmente no se tienen registros de modelos 3D generados de la zona en cuestión, por lo
tanto este es el primero, el cual posiblemente sea usado en el futuro como marco de
referencia para la generación de nuevos modelos de esta zona, ver variaciones de alturas,
área, perímetro entre otros.
43
8. ANALISIS DE RESULTADOS
Como punto de referencia se usa el trabajo de grado titulado “ACTUALIZACIÓN
TOPOGRÁFICA DEL PARQUE ARQUEOLÓGICO, OBSERVATORIO ASTRONÓMICO MUISCA DE
SAQUENCIPÁ EN LA VEREDA MONIQUIRÁ, VILLA DE LEYVA.” Hecho por Jonatan Ramos y
Geraldine Zabala; también se usa el artículo de investigación titulado “COMPROBACIÓN
TOPOGRÁFICA Y ASTRONÓMICA DEL POSIBLE OBSERVATORIO SOLAR MÚISCA DE
SAQUENZIPÁ EN VILLA DE LEYVA, BOYACÁ, COLOMBIA.” A cargo de los docentes Wilson
Ernesto Vargas Vargas, Edilberto Niño Niño y Julio Hernán Bonilla Romero.
AREA Y PERIMETRO PARQUE ARQUEOLOGICO
Observando el área medida por los compañeros Jonatan Ramos y Geraldine Zabala tenemos
una diferencia de aproximadamente 5 m2 más respecto a esta, esto puede deberse, al
crecimiento o también a la poda de árboles y arbustos que colindan al lindero, y a diferencia
del levantamiento topográfico convencional (estación total) con el RPAS se tiene solo la vista
aérea, y se pueden generar errores de medición por la gran cantidad de árboles cerca al
lindero, pues dificultan la vista de este.
En cuanto al perímetro, el trabajo realizado por nuestros compañeros muestra un perímetro
total de 603 m mientras que el obtenido por nosotros es de 604 m, una diferencia de 1 m
esta diferencia puede deberse a haber delimitado los linderos un poco más allá de su
ubicación correcta.
Se puede observar que el área y el perímetro son directamente proporcionales, pues a
medida que aumenta una también lo hace la otra.
Tabla 7 Comparación áreas y perímetros
REALIZADO POR, EN. AREA PERIMETRO
J. Ramos y G. Zabala (2017) 19502 m2 603 m
C. Valero y D. Arenas (2018) 19506 m2 604 m Fuente propia
Al comparar el área obtenida en los dos trabajos, se encuentra una diferencia menor al 0.04%
(0.03%); al comparar también el perímetro, obtenemos una diferencia menor a 0.2%
(0.1615), es importante mencionar que en los dos porcentajes son de incremento del área y
perímetro respectivamente.
DESCRIPCION DE LOS DETALLES DEL PARQUE
Al realizar la limpieza del modelo digital de elevación, se pueden clasificar los distintos
elementos que conforman el parque, como lo son construcciones, arboles, falos, caminos y
cuerpos de agua.
44
Es necesario hacer la descripción aproximada de estos elementos, pues pueden usarse para
futuras investigaciones, en cuanto a los árboles, se habla de una aproximación, puesto que
en estos pueden variar en un tiempo relativamente corto, igual que los cuerpos de agua. En
cuanto a las construcciones y los caminos se espera que se mantengan de manera constante
pues debido a que es un área arqueológica protegida las intervenciones que pueden
realizarse en ella son mínimas.
En la siguiente tabla se muestran los datos obtenidos (algunos aproximados) y se compara
también con los puntos de referencia de este proyecto.
Tabla 8 Descripción de elementos
ELEMENTO C. Valero y D. Arenas (2018) J. Ramos y G. Zabala (2017)
Falos 43 32
Construcciones 9 8
Arboles 180-190 (aprox) 32
Cuerpos de agua 3 1 Fuente propia
Respecto a los falos encontramos 43 de ellos, de los cuales 31 están de pie y 12 caídos sobre
el suelo; cabe resaltar que en este conteo no están los falos que se encuentran en la zona de
medición de solsticios y equinoccios.
En detalle para las construcciones encontramos:
- 1 Tumba dolménica
- 1 panel solar
- 1 estación meteorológica
- 2 edificios de entrada
- 3 edificaciones
- 1 plancha
En cuanto a árboles y arbustos encontramos entre 180 y 190 de estos, es una estimación
pues como se explica estos varían muy rápidamente respecto al tiempo. Los tres cuerpos de
agua se clasifican como charcos, debido a que no tienen el tamaño para formar lagos.
DIFERENCIA ENTRE COTA MAXIMA Y MINIMA DEL PARQUE
Al limpiar el modelo digital, también se corrige la cota del terreno y de esta manera se
generan unas curvas de nivel fieles a la realidad del terreno.
Tabla 9 Cota max y min obtenidas
REALIZADO POR, EN. COTA MIN COTA MAX DIFERENCIA
J. Ramos y G. Zabala (2017) 2101 2108 7 m
C. Valero y D. Arenas (2018) 2095 2108 13 m Fuente propia
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Tabla 10 Ubicación de falos
Falos Latitud Longitud Estado
1 5° 38' 41.146" N 73° 33' 17.668" W De pie
2 5° 38' 40.971" N 73° 33' 17.190" W De pie
3 5° 38' 40.613" N 73° 33' 17.241" W De pie
4 5° 38' 40.543" N 73° 33' 16.821" W De pie
5 5° 38' 41.448" N 73° 33' 16.936" W De pie
6 5° 38' 41.893" N 73° 33' 17.356" W De pie
7 5° 38' 41.169" N 73° 33' 18.804" W De pie
8 5° 38' 40.888" N 73° 33' 18.596" W De pie
9 5° 38' 41.669" N 73° 33' 19.138" W De pie
10 5° 38' 41.764" N 73° 33' 19.480" W De pie
11 5° 38' 41.532" N 73° 33' 19.789" W De pie
12 5° 38' 41.639" N 73° 33' 20.384" W De pie
13 5° 38' 41.274" N 73° 33' 20.241" W De pie
14 5° 38' 40.572" N 73° 33' 20.609" W De pie
15 5° 38' 40.432" N 73° 33' 20.957" W De pie
16 5° 38' 39.550" N 73° 33' 17.113" W De pie
17 5° 38' 39.679" N 73° 33' 17.556" W De pie
18 5° 38' 39.628" N 73° 33' 17.876" W De pie
19 5° 38' 39.370" N 73° 33' 18.225" W De pie
20 5° 38' 39.310" N 73° 33' 17.331" W De pie
21 5° 38' 40.011" N 73° 33' 16.635" W De pie
22 5° 38' 40.099" N 73° 33' 17.064" W De pie
23 5° 38' 39.995" N 73° 33' 18.378" W De pie
24 5° 38' 41.040" N 73° 33' 19.849" W De pie
25 5° 38' 41.065" N 73° 33' 19.250" W De pie
26 5° 38' 40.036" N 73° 33' 17.369" W De pie
27 5° 38' 39.149" N 73° 33' 17.731" W De pie
28 5° 38' 39.062" N 73° 33' 18.312" W De pie
29 5° 38' 39.019" N 73° 33' 18.825" W De pie
30 5° 38' 40.955" N 73° 33' 20.953" W De pie
31 5° 38' 40.228" N 73° 33' 18.281" W De pie
32 5° 38' 41.451" N 73° 33' 18.454" W Sobre el suelo
33 5° 38' 41.853" N 73° 33' 17.649" W Sobre el suelo
34 5° 38' 42.237" N 73° 33' 17.525" W Sobre el suelo
35 5° 38' 39.832" N 73° 33' 17.701" W Sobre el suelo
36 5° 38' 40.141" N 73° 33' 17.949" W Sobre el suelo
37 5° 38' 40.833" N 73° 33' 21.003" W Sobre el suelo
38 5° 38' 40.232" N 73° 33' 17.720" W Sobre el suelo
39 5° 38' 40.729" N 73° 33' 18.178" W Sobre el suelo
40 5° 38' 40.537" N 73° 33' 18.255" W Sobre el suelo
41 5° 38' 40.510" N 73° 33' 20.652" W Sobre el suelo
42 5° 38' 40.248" N 73° 33' 17.539" W Sobre el suelo
43 5° 38' 38.151" N 73° 33' 20.258" W Sobre el suelo
TALA DE COORDENADAS DE MONOLITOS FALICOS
Fuente propia
Las coordenadas corresponden al sistema de referencia Magna-Sirgas (ITRF94, época 1995.4).
46
COMPARACION DE PLANOS OBTENIDOS
Ilustración 49 Plano J. Ramos y G. Zabala
Fuente: RIUD
Ilustración 50 Plano C. Valero y D. Arenas
Fuente propia
Al comparar los planos se observa que ambos representan distintos elementos como
caminos, construcciones cuerpos de agua etc. Al momento de analizar las curvas de nivel en
47
el plano realizado por J. Ramos y G. Zabala se ven diferencias en las curvas de nivel de la zona
de mediciones de fenómenos astronómicos; por otro lado las curvas representan similares
ondulaciones, lo que indica que no varía demasiado la medida de alturas hechas por ellos y
por nosotros.
COMPARACION GSD Y RMSE
Según la ASPRS (sociedad americana de fotogrametría y teledetección) y el IGAC se
establecen como parámetros los datos de la Tabla 1 “Resolución espacial expresada en GSD”
y Tabla 2 “Exactitud de la posición absoluta según la resolución del producto”.
Para un GSD de 10 cm/pix o menos se usan planos a escalas 1:1000, siguiendo este
parametro podemos deducir que para GSD de 5 cm/pix o menos se usan planos a escalas
1:500.
El gran numero de fotos obtenidas por el drone y la resolucion de la camara tambien ayuda
a minimizar el GSD obtenido, pues se consigue un producto detallado con un pixel de
tamaño reducido que permite hacer una descripcion de la informacion con mayor facilidad.
Para un GSD de 10cm o menos se puede determinar que la exactitud planimetrica al 95%
de confianza es de 0.13m, esto debido a que el RMSE X/Y, se indica por la raiz del error
medio cuadratico, menor a 0.1m.
En cuanto al error cuadrático medio (RMSE), según los parámetros establecidos en la tabla 1
para una escala 1:1000 el RMSE debe estar por debajo de los 0.30m, se deduce también que
para escalas 1:500 el RMSE debe estar por debajo de los 0.15m; en nuestro caso es de
0.00214m (0.214cm), y también se encuentra expresado en 6.76 pixeles.
CALIDAD DE DATOS
Para garantizar la calidad del producto entregado se tienen en cuenta tres normas regidas
por el ICONTEC (instituto colombiano de normas técnicas y certificación); las normas usadas
son:
- NTC 5043
- NTC 5204
- NTC5205
NTC 5043
Define una metodología estadística para estimar la precisión de las posiciones de los puntos
sobre los mapas y los datos digitales geoespaciales con respecto a puntos terrestres de
referencia.
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NTC 5204
Proporciona una metodología para calcular y presentar las precisiones de las coordenadas
horizontales y verticales de los puntos de control geodésicos materializados mediante discos,
placas o varillas marcadas.
NTC 5205
Define una metodología estadística para estimar la precisión de las posiciones de puntos
sobre los mapas y datos digitales geoespaciales con respecto a puntos terrestres de
referencia con mayor precisión.
UBICACIONES DE LAS CAMARAS
Ilustración 51 Ubicación de las cámaras (Reporte Photoscan)
Fuente Agisoft Photoscan
En la imagen se indican las posiciones de las cámaras y una estimación de sus errores, el
color indica el error en altura mientras el tamaño y la forma de la elipse representan el
error en sus coordenadas Norte y Este. Las posiciones estimadas de las cámaras están
demarcadas por un punto negro.
49
MODELO DE TERRENO 3D DEL PARQUE ARQUEOLOGICO
Ilustración 52 Representación altura parque arqueológico
Fuente propia
Como se puede observar en la imagen la cota del terreno aumenta a medida que se acerca
más al norte del lugar, aunque la diferencia de cotas (min / max) del parque son
relativamente pequeñas, se logra ver la diferencia haciendo las asignaciones
correspondientes en Civil 3D.
Tabla 11 Intervalo de cotas
Fuente propia
COSTOS APROXIMADOS DE LA REALIZACION DE ESTE PROYECTO O SIMILAR
50
A petición del docente director y revisor de este trabajo de grado, se hace una estimación
del costo que puede tener la realización de este.
Para llevar a cabo esta estimación, se realizan varias cotizaciones de los equipos y demás
implementos necesarios y se promedia el costo de estos.
Tabla 12 Costos proyecto
Fuente propia
Teniendo claros los costos de equipos, procedimientos y viáticos necesarios se puede estimar
también el tiempo en que se llevara a cabo el trabajo, siendo una semana (7 dias) un tiempo
prudente para completar las tareas asignadas, cabe aclarar que los resultados obtenidos son
- Ortomosaico del terreno
- Modelo 3d generado a partir de la información generada por el RPAS
- Establecimiento del área y el perímetro del lugar
ITEM VALOR
Alquiler RPAS con piloto ( 1 dia) 600.000
Punto de referencia RTK fotocontrol (1 dia) 300.000
Calculo y procesamiento 3.500.000
Viaticos y transporte 1.000.000
VALOR TOTAL 5.400.000
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9. CONCLUSIONES
- Entregar un producto de alta calidad, se requiere controlar los procesos de tal
manera que estos siempre cumplan con lo especificado en las normas establecidas,
también teniendo en cuenta que la toma y registro de la información se hagan de
manera correcta, para evitar inconvenientes al procesar los datos.
- Es evidente que el uso de tecnología RPAS minimiza procesos y entrega una gran
cantidad de información, pero es conveniente trabajar en conjunto con topografía
convencional, pues se complementan de una manera efectiva.
- Es el primer modelo 3D generado del parque arqueológico, este no tiene referencias
para ser comparado; por lo tanto se espera sea tomado como punto de referencia
para futuras investigaciones.
- El uso en conjunto de varios software y tener claras sus funciones permite un
producto de calidad sobresaliente.
- Al comparar las áreas y perímetros respecto al punto de referencia usado se ve que
la diferencia es mínima pues son menos de 5 m2 en área y menos de 1 m en
perímetro.
- Al realizar la descripción de elementos dentro del parque arqueológico se obtienen
cantidades y ubicaciones de estos, que después pueden ser usados para obtener
índices de zonas edificadas e incluso zonas sin intervenciones recientes.
52
10. RECOMENDACIONES
- Para la ubicación de los puntos de control, es de vital importancia que estos estén en
lugares visibles, de preferencia de vegetación baja; que sean de un tamaño de 5 a 10
veces el GSD para que se puedan visibilizar bien y estén esparcidos por el área de
interés.
- Realizar el vuelo cruzado permite obtener una mayor cantidad de fotografías y así
lograr un detalle más amplio en la información.
- Tener siempre en cuenta la normativa establecida, para garantizar la calidad del
producto entregado.
- Planificar previamente el vuelo, la ubicación de los puntos de control y parámetros
del RPAS para evitar inconvenientes al momento de realizar los procedimientos en
campo.
- Contar con un equipo de computación que pueda soportar el software y realizar los
procesos sin problema, si no se cuenta con este va a ser muy difícil procesar la
información obtenida, y por lo tanto esta debe ser dividida para ser procesada por
partes.
53
11. ANEXOS
Los anexos correspondientes a este trabajo, son entregados al Ing. Carlos Alfredo Rodríguez Rojas,
a petición del mismo en un DVD.
Nombre Anexo (en carpeta anexos) Contiene:
Fotos Drone - Carpeta 179 fotos tomadas con Drone phantom 3 y fotoindice.kmz
GlobalMapper - Carpeta elementos de terreno por capas y curvas de nivel
GoogleEarth - Carpeta Datos iniciales del vuelo y ubicación GCP y CKP
Topcon Tools - Carpeta Datos correspondientes a posicionamiento GPS
Photoscan - Carpeta Archivos correspondientes a procesamiento de fotografias
Falos - Excel Tabla de coordenadas geograficas de los falos
ModeloTerreno3D - dwg Modelo 3D en CIVIL 3D
ModeloTerreno3Dcotas - dwg Modelo 3D acotado en CIVIL3D
Ortofoto - tif Ortofoto parque generada en photoscan
Plano_Ortofoto - dgw Plano ortofoto parque en CIVIL 3D
PlanoFinal_ObservatorioMuisca - dwg Plano parque en CIVIL 3D
Plano observatorio - pdf plano en PDF
Plano ortofoto - pdf plano en PDF
Fuera de la carpeta de anexos se encuentra el trabajo escrito y la licencia de publicacion
54
12. BIBLIOGRAFIA
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