Planificacion Vuelos DRONES

CURSO VIRTUAL RPAS - Exposición Grupo No. 4
PLANIFICACION
 Performance de la aeronave
 Planificación.
 Determinación de riesgo
B&M Proyectos y Soluciones SAS

INTRODUCCION
Los cuadricopteros pueden realizar
maniobras de una manera muy ágil y
veloz, debido a su pequeño peso,
tamaño y ventajas en términos de
dinámica.
Esto hace que puedan ingresar en
lugares donde los humanos
difícilmente podrían, ya sea por
restricciones físicas o en términos de
seguridad.
Cada una de estas aplicaciones
requiere trabajo constante por parte
de los equipos de desarrollo donde
se implementan herramientas que
hacen que el equipo pueda ejecutar
diferentes tareas.
Sin embargo, muchas de estas
aplicaciones y herramientas aún
requieren control humano y no
funcionan de manera autónoma.
Por esto, se vuelve de vital
importancia desarrollar una
estrategia que permita que estos
UAV’s realicen todo tipo de
tareas sin necesidad de
intervención humana,
permitiendo planear rutas con
anterioridad, o irlas planeando a
medida que van ejecutando las
diferentes acciones de vuelo.

USO DE LOS DRONES EN SIG
El uso de drones o VANTS (Vuelos
Aéreos No Tripulados) pueden
utilizarse para casi todo.
El uso de drones tiene varias
aplicaciones relacionadas con los
Sistemas de Información Geográfica.
Con estos vehículos es fácil obtener
imágenes de alta resolución con
tecnología LIDAR. Cada vez son más
los trabajos emplean tecnología
LiDAR.
Mediante el uso de drones
obtenemos lo siguiente:
• Las nubes de puntos
muestreadas son comprimidas
en formato LAS (.laz) y/o en
formato ASCII (.asc).
• Un DSM (Modelo Digital de
Superficie).
• Ortomosaico (normalmente en
formato Geo TIFF).
Ver video: Drone en cartografía 3D

Con un importante auge por su
versatilidad y bajo costo, las
aplicaciones son diversas:
 Gestión de recursos naturales
 Agua
 Agricultura
 Meteorología
 Minería
 Respuesta a emergencias o
desastres
 Forestal
 Topografía
 Catastro
Vamos a ver algunos ejemplos:
Uso de drones en agricultura
En agricultura se utiliza el vuelo
de drones para capturar
imágenes de los campos de
cultivo.
Por lo que podemos hablar de
agricultura de precisión.
Las imágenes de los vuelos se
procesan para generar un
ortomosaico en formato GeoTIFF.

Uso de drones en topografía
Con los datos obtenidos a partir
de los sensores se pueden crear
mapas catastrales mediante la
digitalización de las
ortofotografías georreferenciada.
Esta tarea se puede realizar con
AutoCAD, ArcGIS o cualquier
cliente SIG.

Uso de drones en para proyectos
de minería
Las imágenes obtenidas a partir
de los VANTS tienen utilidad para
medir el volumen de las
existencias de grava.
A partir de cientos de miles de
puntos en 3D se genera un
modelo digital del terreno.

Uso de drones para la gestión de
recursos naturales.
Los proyectos relacionados con
los recursos naturales siguen la
pista de los cambios en el
patrimonio histórico.
Los drones son útiles para
monitorizar las amenazas de las
áreas protegidas, desde la caza
furtiva o la deforestación.
En hidrología es posible evaluar
la salud ecológica de las masas
de agua mediante el
seguimiento de la vegetación
de las plantas, que es
detectable por drones.
De nuevo los drones pueden
facilitar datos en zonas remotas
o de difícil acceso.
La evolución de la tecnología
de aviones no tripulados
permiten el mapeo de las
plantas acuáticas en una
escala de 5 cm, lo que significa
que las plantas potencialmente
pueden ser identificados a nivel
de especie en una cuarta
parte del costo del trabajo
manual.
Otras aplicaciones en agua son
el mapeo de tierras de regadío,
de la superficie impermeable y
en planificación de cuencas.

Uso de drones en gestión de
emergencias.
Ortomosaico en el que se
pueden apreciar los daños
provocados por el
deslizamiento de tierras.
Ante un deslizamiento de
tierras el uso de drones para
la construcciones de un
modelo 3D cobra
fundamental importancia
para evaluar los riesgos de
nuevos deslizamientos de
tierra.
Permite a geólogos y
autoridades a identificar las
zonas afectadas por el
deslizamiento de tierras.
Ayuda a evaluar rápidamente
las zonas en peligro y a reparar
las infraestructuras dañadas.
Mediante el uso de VANTS es
posible llegar a zonas de difícil
acceso, como montañas con
alta variación de altitud.
Otras situaciones de emergencia
que se pueden monitorizar con
drones son los derrames de
petróleo, inundaciones o daños
de incendios.

Planificar vuelos de manera
muy precisa, es algo
absolutamente necesario en
la gran mayoría de los
trabajos industriales en los que
vaya a intervenir un dron.
Aunque la pericia de los
pilotos es un factor decisivo, la
precisión milimétrica que se
necesita en algunas
ocasiones es muy difícil de
conseguir.
La tecnología actualmente
nos brinda aplicaciones que
nos van ayudar a planificar
vuelos y así conseguir ese plus.

En el mercado existen una buena
variedad de aplicaciones que pueden
ayudarnos tanto si estamos
empezando en el mundo de los rpas,
como si lo que pretendemos es realizar
una actividad profesional con ellas.
Podremos encontrar aplicaciones
específicas para un determinado tipo
de dron o para una marca, vamos a
nombrar las más conocidas o las más
utilizadas según otros parámetros
como software, tipo de controladora…
Muchas de estas apps ofrecen
versiones básicas gratuitas que nos
permiten probarlas. Si deseamos o
necesitamos más prestaciones,
podremos ir pasando a versiones más
completas ya de pago.
Presentamos a continuación
las 10 mejores apps para
planificar vuelos con tus
drones

Free Flight pro
Aplicación para drones de la marca Parrot. Detecta
automáticamente el tipo de dron que estas pilotando y
permite programar rutas sencillas y pilotar el rpa desde la
propia aplicación.
Breeze cam app
Esta aplicación para drones de la marca Yuneec permite
varios modos de vuelos automatizados, como la opción
selfie u orbit. Además podrás pilotar el dron desde tu móvil o
Tablet.
DJI Go
Aplicación oficial de Dji para conectar la cámara de tu dron
DJI con tu móvil o tablet. Con esta app podrás configurar
ciertos aspectos de tu cámara y hacer grabaciones.

Pix4D capture
Este software pertenece a Pix4D y permite configurar vuelos
en algunos drones (Phantom, Inspire, ebbe, 3DR Solo, Parrot
Bebop2). Se pueden crear modelados 3D y cualquier otro
tipo de mapeo que soporte el programa. Indicado para
Android e IOS.
eMotion Sensefly
El ala fija de SenseFly (ebbe) viene con un programa
específico. Este programa puede configurar vuelos para este
dron ala fija concretamente y los sensores homologados
para ella. Los datos son procesados por uno de los softwares
más potentes y conocidos: Pix4D.
Por otra parte, existen apps que funcionan según la controladora que
tiene el dron. En el caso de las controladoras de DJI (Naza V2, Naza Lite,
A2, A3), podrán utilizar las aplicaciones específicas de DJI:

GS (Ground Station)
Planificar vuelos con esta app es realmente sencillo. La
versión para PC tiene muchas opciones, pero
lamentablemente DJI ha dejado de actualizar los mapas. A
día de hoy se puede utilizar la versión para tablet, que,
aunque tiene menos funciones, sí ofrece las básicas para
poder realizar vuelos planificados. No existe versión para
Android.
DJI GS Pro
Esta aplicación de DJI, es la más completa que esta marca
ha realizado hasta la fecha. Con ella las controladoras DJI
de última generación se pueden programar para cualquier
tipo de trabajo que necesitemos, tanto mapeos 2D y 3D,
como vuelos de agricultura de precisión. El único
inconveniente es que sólo es válida para IOS.

Misión Planner
Es una estación de control terrestre compatible solo con
Windows. Permite planificar, cargar y guardar misiones
autónomas, descargar y analizar los registros de la misión,
configurar y poner a punto el vehículo para un rendimiento
óptimo…
Mdcockpit
App muy completa que permite realizar casi cualquier
tarea con los drones de la marca Microdrones. Tiene tres
ventajas principales:
•Planificación de vuelo
•Recepción de telemetría
•Análisis de vuelo.
UGCS
Permite configurar el dron en la propia app. Si introducimos
los valores de las cámaras, calculará todo lo necesario
para hacer vuelos fotogramétricos.

Recursos y aplicaciones
cartográficas para drones.
Los recursos y aplicaciones
cartográficas para drones
empiezan a sumarse a las
necesidades de pilotos y
aficionados a los SIG.
Aunque no lo creamos, los drones
no son nada sin el trasfondo puro
del análisis cartográfico o el
tratamiento de sus archivos de
manera eficaz. Consulta de mapas
y cartas aeronáuticas,
fotogrametría, toma de
coordenadas y puntos de apoyo,
georreferenciación o creación de
modelos digitales de elevación son
temas inherentes en los drones.
Recursos SIG durante los vuelos
El apoyo cartográfico durante
los vuelos es imprescindible si el
planteamiento de los trabajos
es de índole topográfica.
Los recursos en campo vienen
de la mano de instrumentos de
posición como las estaciones
totales, el uso de dianas, GPS,
brújulas o cualquier otro
aparataje que permita la
orientación y la referencia
espacial del dron y los datos a
tomar.
Ver video: Fotogrametría y
modelos 3D con Drones.

Los recursos tecnológicos
aplicables de manera directa
sobre el dron durante el vuelo
quedan condicionados por el
modelo de aeronave.
Recursos SIG en el procesado y
explotación de datos.
El procesado de datos dependerá en
buena medida del tipo de dato
generado durante el vuelo.
Los productos principales generados
por los drones están vinculados a
imágenes, videos o datos masivos
(como pudiera ser el caso de datos
LIDAR).
Entre las aplicaciones cartográficas
para drones (aunque con trasfondo
directo en Sistemas de Información
Geográfica) tenemos:

Procesado de imágenes mediante
fotogrametría: para disponer de
un mosaico territorial es necesario
llevar a cabo una orientación
espacial interna y externa de las
imágenes tomadas.
El solapamiento entre fotogramas
permitirá la creación del mosaico
final.
Análisis de Modelos Digitales de
Elevación: la reconstrucción del
mosaico o el procesado de
datos LiDAR o por fotogrametría
permite el desarrollo de
Modelos Digitales de Elevación
(MDE).
Partiendo de este formato de
archivo conseguiremos el
procesado posterior de modelos
digitales secundarios.
Podremos desarrollar MDE de
manera directa sobre los
habituales programas
fotogramétricos.

Encontramos otros recursos
vinculados a la explotación
de Modelos Digitales de
Elevación (como el desarrollo
de curvas de nivel, mapas de
pendientes o mapas de
rugosidad los encontramos)
dentro de los SIG.
Análisis y procesado de datos LiDAR:
para los casos de nubes de puntos de
altitud mediante datos LiDAR
podremos trabajar funciones de
conversión, reclasificación y edición
de archivos LAS y LAZ a través de
herramientas como LASTools
compatibles para entornos de
software GIS como gvSIG, QGIS y
ArcGIS.

Análisis multiespectral de imágenes:
las aplicaciones cartográficas para
drones en materia de análisis
multiespectral vienen de la mano de
software puro para análisis de bandas
de imágenes satélite.
Un análisis análogo al que puede
realizarse con drones pero a pequeña
vía, y una interesante vía de análisis de
imágenes aéreas para el estudio de
aspectos particulares del territorio.
Para ello deberemos contar con
cámaras multiespectrales.
Una de las vertientes más
demandadas a este respecto lo
encontramos en los análisis vinculados
a la vegetación y recursos forestales.
Estudios de vegetación,
incendios, agricultura de
precisión, cálculo de índices
de vegetación pueden ser
analizados a través de
herramientas SIG.

Topografía y proyecciones 3D
METODOLOGÍA PARA LA ADQUISICIÓN
DE IMÁGENES
El éxito de la cartografía por
fotogrametría aérea se basa sobre
todo en la planificación de los vuelos y
las prestaciones deseadas. Las fases
típicas para la adquisición de
imágenes son:
Planificación de la Misión: En la oficina
(y en el campo) se puede definir la
zona de la misión, añadir mapas de
fondo y, si fuera necesario, definir
zonas a evitar. Existen software que
calcula el tiempo total de vuelo
necesario para cubrir la zona de la
misión y permite dividir la zona en
varios vuelos cuando sea necesario
debido al tamaño de la zona.
Planificación del vuelo: Para
cada vuelo se identifica la
dirección del viento, la
ubicación idónea
del lanzamiento y el lugar de
aterrizaje, por lo que la
duración del vuelo se
recalcula en base a las
condiciones de campo en el
momento del vuelo.
A continuación, se completa
la lista de comprobaciones
previas al vuelo para
asegurarse de que el sistema
está listo para volar.

Operación de vuelo: Después de
lanzar el drone, el vuelo se
controla con la estación de
control en tierra.
No hay intervenciones manuales
requeridas a menos que así se
desee (o necesite).
Después de que el drone aterrice,
se completa la lista de
verificación posterior al vuelo para
transferir los datos al ordenador.
Análisis: Este proceso permite una
comprobación de la integridad de los
datos para su posterior proceso.
PRODUCTOS QUE SE PUEDEN
OBTENER
Ortofotos, curvas de nivel,
modelos tridimensionales (3D),
nubes de puntos, modelos
digitales de superficie (DSM por
sus siglas en inglés) y mapas de
características pueden ser
fácilmente creados a partir de
imágenes aéreas.

Las ortofotos se utilizan
principalmente para crear
imágenes a escala de un sitio. El
cliente puede visualizar su
proyecto desde múltiples
perspectivas y crear modelos 3D
de la infraestructura y el terreno.
DRONES SON UTILIZADOS EN LA
NUEVA CARTOGRAFIA EN COLOMBIA
El Instituto Geográfico Agustín
Codazzi (IGAC) está desarrollando
una nueva cartografía de Colombia
por medio de aviones no tripulados,
uno de los innovadores usos de estos
artefactos originados en la esfera
militar.
La cartografía moderna tiene una
nueva herramienta en Colombia: los
drones. Estos vehículos aéreos no
tripulados, que surgieron como
herramientas militares hoy sirven
para tomar imágenes de la
superficie terrestre para realizar los
mapas del país.

Los aparatos usados para ello tienen
una au-tonomía de vuelo de hasta
50 minutos, pueden elevarse a
alturas desde los 200 hasta los 2.000
metros sobre la superficie y están
equipados con GPS, sistema inercial
para estabilizar tomas y cámara de
alta resolución para obtener
imágenes aéreas de entre 500 y 600
hectáreas. Una vez se logra la
aerofoto a una escala determinada
–previa planeación del vuelo e
identificación de puntos de GPS en
campo–, se descargan las
imágenes, se ensamblan
digitalmente las fotos con los puntos
georreferenciados, se procesa la
información geográfica de la
imagen, se hace un estudio de
calidad y se genera el llamado
mapa.
“Los drones son ideales para
captar fotos en sitios remotos
o de difícil acceso como
quebradas, caños y
complejas zonas de orden
público”
Son usados para generar la
cartografía en áreas
específicas de los
departamentos de
Magdalena, Córdoba, Tolima,
Bolívar, Sucre, Caldas, Valle,
Cauca y Meta.
Esta nueva herramienta
cartográfica permite cubrir
todo el territorio nacional y
tener escalas más detalladas

PLANIFICACION VUELO.
En mi caso para los trabajos a
realizar utilizo la aplicación PIX4D
con la que realizo la programación
del vuelo con anticipación y con
las características requeridas de
este.
Se realiza el vuelo tomando las
imágenes con un ángulo de la
cámara adecuado, normalmente
este ángulo no debe ser
perpendicular al suelo, es decir no
hacer los 90 grados, garantizando
así relieve y poder medir cotas y
alturas para generar un vuelo
tridimensional.
Ver video: PIx4D
Se realiza el recorrido
programado, tomando las
fotografías necesarias y de
acuerdo al área a trabajar, al
igual que el cumplimiento de
superposición en la toma de
fotos.
Se descargan las fotos en una
carpeta, para luego ser
procesadas en un programa de
edición para esta clase de
trabajos.
En mi caso utilizo Agisoft
PhotoScan, producto de
software autónomo que realiza
el procesamiento fotogramétrico
de imágenes digitales y genera
datos espaciales 3D.

Se agregan las fotos, el programa
orienta cada foto, dándole una
coordenada GPS real, una cota y
altura de vuelo y
especificaciones de cámara.
Al cargar el programa reconoce
todos estos datos y orienta las
fotos colocándolas de acuerdo a
la posición que el drone tomo en
el aire creando un mosaico de
fotografía, mostrando una nube
de puntos densa, el programa
interpreta puntos en común para
correlacionarlas después se crea
la maya la cual forma los pixeles
de la fotografía y genera aun
modelo tridimensional, para
después crear el modelo 3d
EJEMPLO TRABAJO REALIZADO.
Trabajo realizado en
Girardota, Departamento de
Antioquia.
Este trabajo consiste en
seguimiento mensual para
actualización de datos de la
Mina MINCIVIL, mina para
extracción de material de
construcción.
En este trabajo se realiza
levantamiento topográfico
con ortofoto con
levantamiento 3D

Planta ACUEDUCTO NORTE DEL CAUCA

Nube de puntos
Nube de puntos densa

Ortomosaico
MDE

Modelo 3D

Comprometidos con la Protección y Cuidado del Medio Ambiente”.
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