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Índice
1. ¿Qué es un mapa? 2
2. Etapas para hacer un mapa 2
3. Operación de un drone en terreno 6
4. Traslapes 9
5. Cómo se produce un mapa 12
6. Herramientas para capturar imágenes 15
7. Herramientas de procesamiento de imágenes 17
8. Herramientas de análisis de imágenes 20
9. Tipos de mapas 22
10. Mejorar la guía 24
Por Cecil Acevedo
Confundador de Dronity.com & Harddrones.com
Todos los derechos reservados @2021
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3. 1. ¿Qué es un mapa?
Un mapa es una representación gráfica simplificada de una zona geográfica.
Por un lado sirve para entender de forma simple una situación geográfica compleja,
y por otro lado, un mapa puede tener los elementos necesarios para medir!
Y esto último es lo que nos interesa: hacer mediciones. ¿Por qué?
Porque la idea es crear un negocio basado en entregar servicios para hacer mapas
con drones con el objetivo de mejorar los negocios de los clientes.
¿Y cómo se hace esto? Midiendo. Si ustedes pueden entregar mediciones a sus
clientes, ellos podrán ejecutar acciones y realizar una gestión más eficiente en sus
negocios.
2. Etapas para hacer un mapa
Las 3 etapas esenciales para realizar un buen mapa usando drones son: la
planificación de vuelo, la captura de imágenes y el procesamiento de imágenes, tal
como lo vemos en el siguiente diagrama:
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2.1. Etapa 1: planificación de vuelo
La planificación de vuelo es la etapa en donde se levantan todos los requerimientos
del cliente con el objetivo de diseñar los planes de vuelos que se ejecutarán en la
etapa de captura de imágenes.
Para esta etapa, se debe definir lo siguiente:
● Qué drone se usará
● Qué cámara se usará
● Cuántas baterías se necesitarán
● Cuál es el área que se debe volar
● A qué altura se debe volar
● Qué traslapes se deben usar
● A qué resolución se deben capturar las imágenes
● A qué velocidad debe volar el drone
● Cuáles son las líneas de vuelo
● Cuál es el lugar de despegue
● Cuál es el lugar de aterrizaje
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5. La idea es utilizar una metodología para ir respondiendo paso a paso estas
preguntas y así ir elaborando cada fase de la planificación de vuelo.
Una vez que se han respondido estas preguntas, el resultado es un conjunto de
planes de vuelos que ejecutará el drone.
Esta etapa se realiza en la oficina al menos un día antes de realizar el proceso de
captura de imágenes. De esta forma, hay que llegar a terreno con la planificación
realizada y solo realizar ajustes finales.
2.2. Etapa 2: captura de imágenes
La segunda etapa es la ejecución de las planificaciones de vuelo para capturar
imágenes, lo cual se realiza en terreno. Esta etapa puede tener uno o más vuelos de
drone.
Se requiere llegar a terreno con todo el equipamiento necesario para ejecutar los
vuelos y allí, lo primero que se debe realizar es una inspección a la zona de vuelo,
para identificar cualquier potencial obstáculo que afecte al drone (árboles altos,
torres de tensión, antenas, etc.).
Lo segundo es dirigirse al primer punto de despegue del drone, preparar el
equipamiento para volar y realizar las configuraciones necesarias del drone y de la
cámara.
Lo tercero es iniciar la ejecución de los vuelos para capturar imágenes.
Supongamos que se realizarán 5 vuelos. Cada vez que aterrice el drone hay que:
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6.
● extraer la memoria micro SD de la cámara del drone
● revisar las imágenes capturadas en un notebook
● si las imágenes están ok, se da por finalizado el vuelo
● cambiar la batería del drone
● revisar la configuración de la cámara
● iniciar el nuevo vuelo
● en caso de que el punto de aterrizaje sea diferente al punto de despegue, hay
que trasladarse hasta el nuevo punto de despegue
2.3. Etapa 3: procesamiento de imágenes
Ya de vuelta en la oficina, se inicia la etapa de procesamiento de imágenes, para lo
cual se requieren las imágenes que fueron capturadas en la etapa 2.
La cantidad de imágenes capturadas para elaborar el mapa, dependerán de:
● el área de la superficie a cubrir
● la altura de vuelo
● la resolución de la cámara
● los traslapes horizontales y frontales
Estas imágenes tienen que ser importadas a algún software de procesamiento de
imágenes, el cual puede tardar horas en procesar el mapa, debido a su alto
requerimiento de recursos de hardware.
Para este caso, las 2 opciones más comunes son:
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7. ● Usar un software de procesamiento instalado en hardware local
● Subir las imágenes a algún servicio online de procesamiento
Ambas opciones tienen ventajas y desventajas, y la elección de la alternativa más
conveniente dependerá de los requerimientos iniciales.
Una vez generado el mapa, finaliza la etapa 3.
Si bien estas 3 etapas están simplificadas, son la base para construir un buen mapa.
3. Operación de un drone en terreno
Ahora que ya conocemos las 3 etapas, revisaremos cómo es la operación del drone
en terreno, lo cual corresponde a la etapa 2.
Una vez que el drone está en el lugar de despegue, desde el software de
planificación de vuelos se le envía la información del primer vuelo al drone. Esto se
puede realizar desde un computador o desde un dispositivo móvil.
Una vez que el drone recibe el plan de vuelo, ya se le puede dar el inicio al vuelo. El
plan de vuelo es un conjunto de datos que contiene todas las instrucciones que
debe ejecutar el drone. Entre estos datos se encuentran:
● coordenadas de waypoints
● altura de vuelo
● velocidad de vuelo
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8. Para este caso, un waypoint es un punto imaginario en el aire al cual debe llegar el
drone y se compone de latitud, longitud y altura. Con estos 3 datos, el drone ya sabe
a qué punto debe dirigirse.
Cuando tenemos 2 waypoints, se forma una línea en la altura, a la cual llamamos
“línea de vuelo”. Veamos el siguiente ejemplo:
En este ejemplo, vemos una representación de una planificación de vuelo, donde
cada cuadrado de color rojo representa un waypoint. Por lo tanto, tenemos 12
waypoints y 6 líneas de vuelos. Entre los waypoints 1 y 2 se encuentra la primera línea
de vuelo.
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9. Para capturar imágenes para hacer un mapa, el drone utiliza una modalidad
llamada “vuelo programado”. En ocasiones se le llama “vuelo automático”, pero no
hay que confundir con “vuelo autónomo”, así que nosotros le llamaremos “vuelo
programado”.
Entonces, la operación de un drone para capturar imágenes sería de la siguiente
forma:
1. el usuario le envía el plan de vuelo al drone
2. el usuario da inicio al vuelo programado
3. el drone despega y se dirige al primer waypoint
4. la cámara del drone comienza a capturar imágenes
5. el drone vuela por cada una de las líneas de vuelo, pasando por cada waypoint
6. una vez que el drone llega al último waypoint, vuelve al punto de despegue
7. y el drone comienza a descender hasta aterrizar
Todo este vuelo de captura de imágenes lo ejecuta el drone por sí solo, sin
intervención humana (vuelo programado) y siguiendo el orden de los waypoints.
De esta forma, se asegura que el drone volará a velocidad constante y pasará por
cada una de las líneas de vuelo de forma precisa, mientras la cámara va capturando
las imágenes en forma sistemática.
En la mayoría de los casos, los vuelos se realizan a la misma altura desde el punto de
despegue, o sea, todos los waypoints y líneas de vuelo están a la misma altura, por
ejemplo, todos los waypoints y líneas de vuelo a 100 metros de altura.
Y según sea el caso, hay ocasiones en que los vuelos se deben programar con
waypoints a diferentes alturas, aunque dependerá del requerimiento y de la
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10. geografía, como lo podría ser laderas con pendientes muy pronunciadas, cerros,
obstáculos, etc…
Por último, hay algunos conceptos técnicos que son esenciales para la etapa 1 de la
elaboración de planificación de vuelo, como por ejemplo el traslape, así que veamos
de qué se trata.
4. Traslapes
Cuando el drone avanza por cada línea de vuelo, va capturando imágenes en forma
sistemática. Esta secuencia de imágenes es gatillada de 2 formas:
● captura de imágenes cada “X” cantidad de segundos
● captura de imágenes cada “X” cantidad de metros
La modalidad elegida dependerá de la configuración de la cámara y del drone. Lo
importante es que se obtiene una secuencia de imágenes sobre cada línea de vuelo.
Veamos el siguiente diagrama:
● cada círculo rojo representa una captura de imágen de la cámara
● cada línea negra representa una línea de vuelo
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Ahora miraremos el recuadro que dice “frontlap”. En su interior hay un círculo azul y
un círculo verde:
● el círculo azul representa la posición de una fotografía “A”
● el círculo verde representa la posición de la siguiente fotografía “B”
● el recuadro azul representa el campo de visión de la fotografía “A”
● el recuadro verde representa el campo de visión de la fotografía “B”
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12. En esta última figura, en la parte de arriba que no está sombreada, solo la cubre la
fotografía “A”. La parte de abajo que no está sombreada, solo la cubre la fotografía
“B”.
Y la parte sombreada que está en el centro, es la parte que se repite en la fotografía
“A” y la fotografía “B”.
Para este caso, el área que está sombreada, es la parte que está traslapada. (área que
se repite en ambas fotografías).
¿Y qué es el traslape? Es el porcentaje entre la parte que se repite entre ambas
fotografías y la parte total de una fotografía.
Por ejemplo:
● si en 2 fotografías sólo se repite el 10% de lo que se ve, tienen un traslape de
10%, o sea, del total de la fotografía, se repite poca información.
● en cambio, si en 2 fotografías se repite el 90% (90% de traslape),
prácticamente se repite la mayoría de la fotografía.
¿Por qué esto es importante? Porque cuando se realiza una planificación de vuelo
(etapa 1) se debe configurar un determinado porcentaje de traslape para las líneas
de vuelo.
¿Por qué se debe configurar un traslape? Porque durante el procesamiento de
imágenes (etapa 3), el software de procesamiento debe buscar puntos en común
entre las imágenes para ir construyendo el mapa.
La definición de este porcentaje es clave por 2 razones:
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13. ● porque afectará a la ejecución de los vuelos (etapa 2), por ejemplo, un traslape
mayor significará más líneas de vuelos y más tiempo de vuelo.
● y porque el traslape debe ser adecuado a la geografía que se desea mapear,
porque a mayor homogeneidad del terreno, mayor debe ser el traslape.
Por último, hay 2 tipos de traslapes:
● traslape frontal: el que se produce a medida que el drone va avanzando por
una línea de vuelo
● traslape lateral: el que se produce entre 2 fotografías que están en 2 líneas de
vuelos adyacentes
5. Cómo se produce un mapa
En el ejemplo de más arriba, teníamos una planificación con 6 líneas de vuelo que el
drone debía recorrer a velocidad constante.
Entonces, desde el primer waypoint hasta el último, la cámara del drone va
capturando imágenes en forma constante en forma perpendicular al suelo.
Por lo tanto, una vez que el drone finaliza su vuelo, el resultado será un conjunto de
imágenes capturadas de forma perpendicular al suelo, que en total cubren la zona
que se quiere mapear.
La cantidad de imágenes depende de varios factores y el resultado puede ser un
conjunto de 20, 100, 300, 600 imágenes o muchas más!
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Ahora, alguien podría decir: ¿y por qué mejor vuelo el drone bien alto y capturo una
sola fotografía a todo el terreno en vez de capturar 100 imágenes del mismo terreno
a una altura menor?
Y aquí es donde viene un punto clave: una fotografía aérea capturada
perpendicularmente hacia el suelo, no es un mapa.
En dicha fotografía, solo el centro de la fotografía está perpendicular al suelo, y las
partes de las 4 orillas de dicha fotografía no se verán perpendicular, sino que se
verán con un ángulo.
Por ejemplo, si me posiciono justo por arriba de un árbol a una altura de 80 metros,
podré ver la copa del árbol (vista perpendicular hacia el suelo).
En cambio, si desde esa misma posición quiero observar el árbol que se encuentra a
20 metros a su costado, estaré observando el árbol de forma diagonal y veré su copa,
su cuerpo y hasta su tronco llegando al suelo.
En cambio en un mapa, todo se debe observar perpendicular. ¿Por qué? Para poder
medir. O sea, todo el mapa debe tener la misma proporción para poder medir.
Ahora volvamos al conjunto de imágenes. Supongamos que obtuvimos un conjunto
de 200 imágenes desde las 6 líneas de vuelo del drone (etapa 2).
En el procesamiento de imágenes (etapa 3), este conjunto de imágenes se importan
a un software de procesamiento de imágenes.
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15. Una simplificación del procesamiento de imágenes para elaborar el mapa es la
siguiente: el software toma la primera y la segunda imagen y las analiza buscando
los puntos en común que tienen.
Una vez que encuentra los puntos en común, las fusiona, por lo tanto ahora hay una
imagen fusionada que contiene 3 partes:
● la parte en común que tiene la imagen 1 y la imagen 2
● la parte de la imagen 1 que no tiene la imagen 2
● la parte de la imagen 2 que no tiene la imagen 1
Luego se repite este proceso con cada una de las imágenes, en el caso del ejemplo,
lo hace con las 200 imágenes.
Finalmente, desde cada una de las imágenes se rescatará la parte central de la
imagen, que es la parte donde se observa perpendicular al suelo.
De esta forma, se conseguirá tener una gran imagen de la zona de vuelo, a partir de
las partes centrales de las 200 imágenes.
A esta gran imagen, se le llama mosaico y la ventaja es que desde cualquier punto
del mosaico, la imagen se ve perpendicular hacia el suelo.
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16. 6. Herramientas para capturar imágenes
La primera herramienta que necesitaremos es un software o una aplicación móvil
para realizar la planificación de los vuelos (etapa 1), la cual utilizaremos en la oficina al
menos 1 día antes de ir a terreno.
Esta herramienta es la que se comunica con el drone y/o la cámara para dar las
instrucciones al drone y/o cámara.
Y luego durante la captura de imágenes en terreno (etapa 2), utilizaremos esta
misma herramienta para la ejecución de los vuelos de captura de imágenes.
Hay una gran cantidad de softwares y aplicaciones móviles en el mercado que
podemos utilizar, y a continuación veremos una lista de los más populares:
6.1. Pix4Dcapture
● app disponible para iOS & Android
● soporta varios modos de vuelos programados
● soporta la mayoría de los drones DJI, Parrot y Yuneec
● es gratis
6.2. PrecisionFlight for DJI
● app disponible para iOS & Android
● soporta la mayoría de los drones DJI
● es gratis
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6.3. Sentera AgVault Mobile App
● app disponible para iOS & Android
● soporta algunos drones DJI
● es gratis
6.4. Dronedeploy - Fast Aerial Data
● app disponible para iOS & Android
● soporta la mayoría de drones DJI
● es gratis
6.5. DJI GS Pro
● app disponible para iOS
● soporta la mayoría de drones DJI
● es gratis
6.6. UgCS PC Mission Planner
● software disponible para Windows, Mac OS, Linux & Android
● soporta la mayoría de drones DJI, Yuneec, Ardupilot, Pixhawk,
Mikrocopter, Microdrones & Micropilot
● el costo es desde $69 dólares mensuales
La mayoría de estas herramientas son gratis, excepto la última, la cual tiene un costo
debido a sus modelos de negocios.
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18. Por ejemplo, las 4 empresas que entregan las primeras 4 aplicaciones de forma
gratuita tienen su propia plataforma de procesamiento de datos, de esta forma, te
incentivan a capturar imágenes en forma gratuita y luego te sugieren que uses su
propia plataforma de procesamiento de imágenes, la cual sí tiene un costo.
La quinta aplicación que es DJI GS Pro es gratuita y no tiene plataforma de
procesamiento, pero la empresa DJI fabrica drones, de esta forma incentiva a que
uses sus drones para hacer mapas.
El sexto software el cual sí tiene un costo, no tiene plataforma de procesamiento ni
fabrica drones, y su modelo de negocio es vender este software de planificación de
vuelos y de captura de imágenes.
7. Herramientas de procesamiento de imágenes
La segunda herramienta que necesitaremos es un software donde procesaremos las
imágenes capturadas.
Este software de procesamiento de imágenes puede tardar horas en procesar el
mapa, debido a su alto requerimiento de recursos de hardware.
Para este caso, las 2 opciones más comunes son:
● Usar software de procesamiento instalado en un computador local
● O subir las imágenes a algún servicio online de procesamiento
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19. Ambas opciones tienen ventajas y desventajas, y la elección de la alternativa más
conveniente dependerá de los requerimientos iniciales.
A continuación se encuentran algunos de los más populares.
7.1. Maps Made Easy
● Plataforma online para procesar en la nube
● Funciona con puntos, por ejemplo, con $8 dólares tienes 300 puntos,
con lo cual puedes procesar 50 hectáreas ó 120 acres (con algunas
restricciones de resolución de cámara y de porcentajes de traslapes)
● mapsmadeeasy.com
7.2. PhotoModeler
● Software de procesamiento para computador (Windows)
● Tienen un demo de 30 días
● El costo es de $50 y $150 dólares mensuales según el plan
● photomodeler.com
7.3. Dronedeploy
● Plataforma online para procesar en la nube
● Tiene un costo de $83 y $250 dólares mensuales
● dronedeploy.com
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20. 7.4. Hexagon Geospatial GeoApp UAS
● Plataforma online para procesar en la nube
● Tiene un costo de $50, $300 y $700 dólares mensuales
● hexagongeospatial.com
7.5. Drone2Map
● Es una herramienta para usar en ArcGis
● Drone2Map tiene un costo de $1.500 dólares anuales y hay que agregar
el costo de la licencia de ArcGis
● esri.com/drone2map
7.6. Pix4DMapper
● Software de procesamiento para computador
● Tiene un costo de $350 dólares mensuales o un pago único de $5.000
dólares
● pix4d.com
7.7. Agisoft Photoscan & Metashape
● Software de procesamiento para windows, Mac OS & Linux
● Tiene un demo de 30 días
● Tiene un costo de $180 o de $3.500 dólares según la edición
● agisoft.com
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21. 7.8. OpenDroneMap
● Software de procesamiento para computador
● Es libre y solo tiene costos son por servicios complementarios
● opendronemap.org
Todas estas herramientas son pagadas, excepto la última que es libre y solo tiene
costos por servicios adicionales.
La decisión de comprar un software para computador o procesar en la nube,
dependerá de los requerimientos de cada negocio y en resumen hay 3 casos:
● comprar un software de procesamiento para usar un computador local, se
paga una sola vez y se procesa lo que uno desee sin restricciones
● contratar un servicio mensual de tarifa plana para procesar en la nube sin
límites
● contratar un servicio mensual de tarifa variable, pagando solo por lo que se
procesa
8. Herramientas de análisis de imágenes
Hay una etapa de la cual no hemos hablado hasta el momento y es la etapa de
análisis de mapas, y según nuestro flujo de trabajo, correspondería a una etapa 4.
Estrictamente, esta etapa no afecta a la elaboración de mapas, si no se trata de lo
que hacemos después de obtener un mosaico en la etapa 3.
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¿Por qué esta etapa es importante? Porque sirve para realizar las mediciones y
entregar los datos necesarios para que el cliente pueda tomar acciones en su
gestión operacional.
A estas herramientas de análisis se les llama Sistemas de Información Geográfica
(SIG) y son capaces de gestionar y analizar información geográfica y con referencia
espacial, para mejorar la toma de decisiones.
Entre las herramientas más populares se encuentran:
8.1. ArcGis
● Tiene 2 modalidades: software para descargar en computador local o la
plataforma online
● El costo es entre $800 y $4.200 dólares anuales
● arcgis.com
8.2. QGis
● Software para descargar en computador local
● Es libre y de código abierto
● qgis.com
8.3. gvSIG
● Software para descargar en computador local
● Es libre y de código abierto
● gvgis.com
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23. La primera herramienta es pagada y las otras 2 son libres. Sin embargo, cualquier
herramienta SIG comparte funcionalidades similares para el manejo de datos
geográficos y espacializados.
9. Tipos de mapas
¿Cuáles son los tipos de mapas que hay?
Esta es una pregunta abierta, ya que depende del tipo de clasificación que se use.
Por ejemplo, si hablamos de utilidad, podríamos hablar de mapas políticos, mapas
físicos, mapas topográficos, mapas temáticos, mapas históricos, mapas turísticos,
mapas de carreteras, etc, etc etc.
Aunque lo que nos interesa en esta guía son los mapas que podemos hacer con
drones, por lo tanto, la clasificación que nos interesa es aquella determinada por el
tipo de cámara o sensor que usaremos para capturar imágenes.
Bajo este punto de vista podemos elaborar mapas hechos con:
● Cámara RGB
● Cámara NIR
● Cámara multiespectral
● Cámara térmica
● Cámara termográfica
● Cámara hiperespectral
● Lídar
● Sensores específicos de medición
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24. Ahora, la pregunta clave que nos debemos hacer es ¿qué queremos medir con los
mapas? Y según sea esta respuesta, podremos determinar lo siguiente:
● qué cámara o sensor debemos usar
● y qué tipo de análisis debemos realizar
Aquí van algunos casos:
● Caso 1: el objetivo es monitorear la construcción de un edificio; entonces
podemos usar una cámara RGB para hacer mapas mensuales y luego usar
herramienta para analizar el control de cambio.
● Caso 2: el objetivo es monitorear el conocer el estado de salud relativo de un
cultivo; entonces podemos usar una cámara NIR para hacer un mapa
multiespectral y luego generar el índice NDVI del cultivo.
● Caso 3: el objetivo es detectar paneles solares con bajo rendimiento en una
planta de generación de energía solar; entonces podemos usar una cámara
termográfica para hacer un mapa termográfico e identificar aquellos paneles
en mal funcionamiento.
● Caso 4: ​el objetivo es conocer cómo afecta la contaminación de una planta de
refinación de petróleo al pueblo que está a su alrededor; entonces podemos
usar un sensor de contaminación del aire para hacer mapas con las
mediciones del sensor y observar los niveles de contaminación a diferentes
alturas y en diferentes horarios.
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25. Estos son solo algunos ejemplos, lo importante es que el potencial para hacer
diferentes tipos de mapas y que solucionen problemas que sean relevantes para las
industrias, es enorme y está en crecimiento.
Y dado que está en crecimiento, es un muy buen momento para iniciar un negocio
basado en la generación de mapas para hacer mediciones, y en lo posible,
especializarse en algún tipo de problema en particular para así diferenciarse en el
modelo de negocio que decidan elegir.
10. Mejorar la guía
Espero que te haya gustado esta guía y quiero contarte que la estamos mejorando
constantemente, aunque para ello necesitamos tu feedback.
Cualquier comentario, sugerencia o algo que le haya faltado a esta guía, por favor
escríbela en el siguiente link:
¡Gracias y nos vemos!
Cecil Acevedo
dronity.com
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