APLICACIÓN DE LOS DRONES A LA INGENIERÍA DE CARRETERAS

1. LOS DRONES APLICADOS A
LA INGENIERIA DE
CARRETERAS

2. LA INGENIERIA DE CARRETERAS
Una de las áreas de la ingeniería civil es la Ingeniería de carreteras, esta área es multidisciplinaria
ya que se ven involucradas diferentes disciplinas de la ingeniería Civil tales como:
• Topografía.
• Geotecnia.
• Geología.
• Hidrología.
• Hidráulica.
• Estructuras.
• Costos.

3. LA INGENIERIA DE CARRETERAS Y LAS NUEVAS
TECNOLOGÍAS
• Materiales para la construcción.
• Maquinarias.
• Dispositivos Electrónicos.
• Equipos de Computo.
• Equipamiento.
• Software.
• Metodologías de Diseño. Imagen Tomada de Internet

4. MUCHOS CAMBIOS A TRAVÉS DEL TIEMPO

5. MUCHOS CAMBIOS A TRAVÉS DEL TIEMPO

6. MUCHOS CAMBIOS A TRAVÉS DEL TIEMPO

7. MUCHOS CAMBIOS A TRAVÉS DEL TIEMPO

8. MUCHOS CAMBIOS A TRAVÉS DEL TIEMPO

9. MUCHOS CAMBIOS A TRAVÉS DEL TIEMPO

10. MUCHOS CAMBIOS A TRAVÉS DEL TIEMPO
Uno de los mayores
avances en cuanto a
tecnología se refiere y que
se ve involucrada en el área
de la ingeniería civil, son
los equipos de topografía,
se han desarrollado
estaciones Totales
Robóticas, Tecnología
GNSS, Tecnología IMU,
Sistemas RTK.

11. MUCHOS CAMBIOS A TRAVÉS DEL TIEMPO
Todos los avances
mencionados
anteriormente, han
permitido conjuntarse
en vehículos aéreos no
tripulados y han dado
origen a los drones con
fines cartográficos y
topográficos, esto entre
otras aplicaciones.

12. ANTECEDENTES HISTÓRICOS
A un inicio, los vehículos aéreos no tripulados eran empleados de
forma exclusiva para misiones de inteligencia, vigilancia y
reconocimiento.
Actualmente, y dejando a un lado los usos bélicos tanto defensivos
como ofensivos, estos equipos ofrecen amplias posibilidades de
aplicación al sector de la ingeniería civil: inspecciones de
infraestructuras, investigación atmosférica, levantamientos
topográficos, mantenimiento de parques eólicos e infraestructuras
energéticas, control medioambiental, gestión de riegos y desastres
naturales, exploración geológico-minera, etc…

13. ANTECEDENTES HISTORICOS
En el año 1839 se inventa la
fotografía (Daguerre, Niepce y
Arago), y en 1859 es empleada
para la confección de planos
topográficos, el método
empleado se le conoce como
fotogrametría de intersección,
este procedimiento tenía
problemas en cuanto a la
identificación de un mismo
punto en dos fotografías.

14. ANTECEDENTES HISTORICOS
En 1901 Carl Pulfrich elimina el problema de la identificación de
puntos homólogos con el nacimiento del estereocomparador de
Pulfrich, el cual permitía la medición de coordenadas y paralajes con
relativa precisión.
En 1914 Von Orel Perfecciona el Esteroecomparador de Pulfrich y da
origen al Esteroautografo de Von Orel el cual permitía la transmisión
de los valores de coordenadas de los puntos de los fotogramas
permitiendo el trazado continuo de los rasgos cartográficos, en 1920
en Argentina se construye el estereógrafo el cual es perfeccionado
en 1926 por dos hermanos matemáticos españoles, José María y
Antonio Torroja y Miret.

15. Vuelos tripulados
Fotografía Analógica

16. LA FOTOGRAFÍA DIGITAL
Como ya bien se mencionó, ha habido un avance muy grande en
cuanto a tecnología se refiere, para el caso específico del área de la
fotografía el avance más importante fue el paso a la fotografía digital
ya que esto ha permitido tener imágenes con mayor velocidad y de
gran calidad y precisión, otro avance que ha contribuido son los
sistemas de posicionamiento, el cual permite asignar una posición
geográfica a esas imágenes, con estos avances se han podido montar
cámaras en drones para obtener imágenes aéreas georreferenciadas
con una calidad casi perfecta lo cual permite la toma de datos con
gran rapidez.

17. FOTOGRAMETRÍA CON DRONES
La fotogrametría es un área de
especialidad con bases teóricas muy
especificas, esta técnica nos ayuda a
obtener las propiedades físicas de los
objetos a través de fotografías y a su
vez, estos pueden ser plasmados en
planos georeferenciados, en sus inicios
eran realizados con vuelos tripulados,
en la actualidad se emplean drones,
para la realización de estas tareas, lo
que implica reducir costos y optimizar
tiempos.

18. FOTOGRAMETRÍA CON DRONES

19. TOPOGRAFÍA
La topografía es una ciencia
geométrica aplicada a la descripción de
la realidad física inmóvil circundante.
Es plasmar en un plano topográfico la
realidad vista en campo, en el ámbito
rural o natural, de la superficie
terrestre; en el ámbito urbano, es la
descripción de los hechos existentes en
un lugar determinado: muros, edificios,
calles, entre otros.
(Definición tomada de Internet)

20. TOPOGRAFÍA CON DRONES
Actualmente, la tecnología
de drones nos permite la
generación de información
topográfica, ya sea mediante
tecnología LIDAR o con la
técnica de FOTOGRAMETRIA,
con esa información es
posible obtener información
planimetría y altimétrica.

21. TOPOGRAFÍA CON DRONES
Como se menciona anteriormente, los drones más empleados para la
elaboración de levantamientos topográficos y cartografía, son
mediante sistema lidar y procesamiento de imagen, de manera general
el más empleado en la actualidad es mediante procesamiento de
imagen, esto debido a que es más accesible desde el punto de vista
económico, de igual forma se tienen drones con sistema RTK que es
ideal para los levantamientos topográficos, ya que nos da mejor
precisión, además de que ya existen paquetes informáticos para la
elaboración de planes de vuelo y el procesamiento de las imágenes
para la elaboración de la cartografía y los modelos digitales de
elevación.

22. LA TECNOLOGÍA LIDAR
La tecnología LiDAR
(Light Detection And
Ranging) es un sistema
de medición masiva de
posiciones de forma
remota, basado en un
sensor de barrido laser
(región espectral del
infrarrojo) que emite
pulsos y registra los
retornos contra la
superficie. Además, se
pueden obtener
imágenes
tridimensionales de los
objetos reflejados.

23. LA TECNOLOGÍA LIDAR
Sensor Zenmuse L1
Dron Matrice 300 RTK

24. LA TECNOLOGÍA LIDAR
Imágenes perfil Leo Z.L (linkedin)

25. LA TECNOLOGÍA LIDAR

26. PROCESAMIENTO DE IMAGENES
El proceso de las imágenes,
tomadas individualmente, una
vez orientadas con sus datos de
posicionamiento, se asignan
puntos en común y se unen,
formando con esto una imagen
georeferenciada a escala, y de
ahí pueden generarse más datos,
tales como modelos digitales de
elevación, nubes de puntos,
restituciones, curvas de nivel,
etc…

28. TOPOGRAFÍA CON DRONES
La calidad de la información
obtenida depende de muchos
factores, tales como, la altura
de vuelo, traslapes de las
imágenes tomadas, calidad de
la cámara empleada, puntos de
control terrestre etc…, para el
área de la Ingeniería Civil, la
calidad y cantidad de
información requerida depende
del tipo de proyecto que se
pretende desarrollar.

29. TOPOGRAFÍA CON DRONES

30. TOPOGRAFÍA CON DRONES

31. TOPOGRAFÍA CON DRONES

32. TOPOGRAFÍA CON DRONES
Como ya se menciono en un inicio, el área de
la ingeniería de carreteras es
multidisciplinaria, y prácticamente para
cualquiera de las áreas, uno de los trabajos
necesarios y que es el primero en ejecutarse,
es el levantamiento topográfico, por lo que
esta actividad representa una actividad critica
en el desarrollo de cualquier proyecto, hay
casos en especifico donde realizar un
levantamiento con dron es una buena opción
para ahorrar tiempo en el desarrollo de las
actividades, también hay casos en los que es
necesario el empleo de drones por
cuestiones de seguridad. Imágenes tomadas de Google Earth

33. TOPOGRAFÍA CON DRONES

34. TOPOGRAFÍA CON DRONES

35. TOPOGRAFÍA CON DRONES

36. TOPOGRAFÍA CON DRONES

37. TOPOGRAFÍA CON DRONES

38. EMPLEO DE DRONES EN LAS ÁREAS DE LA INGENIERÍA DE CARRETERAS.
Como ya se menciona, la precisión del
levantamiento topográfico con dron
depende del tipo de equipo con el cual
se cuente, ya existen sistemas con RTK lo
cual permite tener mayor precisión, otro
punto importante son los puntos de
control terrestre, lo cual nos permite
corregir nuestro levantamiento, en base
a puntos tomados en campo, estos
puntos pueden ser con un sistema GNSS
que son sistemas de navegación por
satélite e igual existen equipos con
diferentes precisiones.

39. EMPLEO DE DRONES EN LAS ÁREAS DE LA INGENIERÍA DE CARRETERAS.
Actualmente, se ha
generalizado el empleo de
drones para fines
informativos, es decir,
seguimiento de obras, fotos
panorámicas, detección de
vicios ocultos, videos de
reconocimiento, etc…, en
realidad el empleo de
drones es una herramienta
mucho mas poderosa.

40. EMPLEO DE DRONES EN LAS ÁREAS DE LA INGENIERÍA DE CARRETERAS.
En la actualidad existen
investigaciones relativas al empleo
de drones para la determinación del
comportamiento de los pavimentos,
tanto en pavimentos existentes
como pavimentos en construcción,
tal es el caso del trabajo de
investigación del Dr. Luis Guillermo
Loria (Costa Rica) y el Ingeniero
Alejandro Gómez Sánchez (México),
en este caso están empleando
drones para analizar el
comportamiento térmico en
pavimentos.

41. EMPLEO DE DRONES EN LAS ÁREAS DE LA INGENIERÍA DE CARRETERAS.
Otro trabajo reciente
relativo a la investigación
aplicando drones, es el
desarrollo de algoritmos
para la determinación de
deformaciones
permanentes en
pavimentos flexibles, que
de igual forma
desarrollado por el Dr
Luis Guillermo Loria y
Alejandro Gómez
Sánchez.

42. OTROS ESTUDIOS EN LA INGENIERÍA DE CARRETERAS
Cartas Impresas / Digitales
Vectorizacion Cartas INEGI
Modelos digitales de Elevación

43. EL USO DE DRONES EN LA HIDRÁULICA E HIDROLOGIA
Con la información
generada a partir de un
modelo digital de
elevación y un programa
GIS, se pueden elaborar
los cálculos hidrológicos
por los métodos
convencionales, incluso se
puede elaborar un modelo
Hidrológico complejo.

44. EL USO DE DRONES EN LA HIDRÁULICA E HIDROLOGÍA

45. EL USO DE DRONES EN LA HIDRÁULICA E HIDROLOGÍA

46. EL USO DE DRONES EN LA HIDRÁULICA E HIDROLOGÍA
Imágenes tomadas de la pagina de IRIC

47. EL USO DE DRONES EN LA HIDRÁULICA E HIDROLOGIA
En lo relativo a la ingeniería
Hidráulica e hidrológica, los drones
son ampliamente usados con el fin
de obtener modelos digitales de
elevación, con los cuales será posible
la elaboración de modelos
hidráulicos bidimensionales o
tridimensionales, lo cual permite
tener una mejor idea del
comportamiento hidráulico, en la
actualidad muchos de los programas
de análisis hidráulicos están
migrando al análisis 2D o 3D.

48. EL USO DE DRONES EN LA HIDRÁULICA E HIDROLOGÍA
Uno de los casos relativo al
funcionamiento hidráulico de las
obras de drenaje en carreteras, es
ubicación correcta de las obras de
drenaje en zonas planas, por lo
general en zonas con estas
características es complicado ubicar
de manera correcta una obra de
drenaje ya que al no existir un
escurrimiento bien definido, las
obras de drenaje funcionan como
vaso comunicante.

49. EL USO DE DRONES EN LA HIDRÁULICA E HIDROLOGÍA
Hipótesis para análisis hidrológico de cunetas
Normativa SCT.
Modelo de análisis hidráulico para cuneta

50. EMPLEO DE DRONES EN LAS ÁREAS DE LA INGENIERÍA DE CARRETERAS.
Otra rama de la ingeniería de
carreteras donde conviene usar
drones es en el área de estabilidad
de taludes, teniendo grandes
ventajas en los tiempos de
levantamiento, la obtención de
mayor información e incluso la
caracterización del propio talud
gracias a la alta calidad de las
imágenes que se pueden obtener,
además de la identificación de
grietas, bloques, escurrimientos
puntuales, etc…

51. EMPLEO DE DRONES EN LAS ÁREAS DE LA INGENIERÍA DE CARRETERAS.

52. EMPLEO DE DRONES EN LAS ÁREAS DE LA INGENIERÍA DE CARRETERAS.
En el caso de la caracterización de macizos rocosos, las técnicas están en constante
evolución, con el propósito de minimizar los errores y tener datos tan cercanos a la realidad
como sea posible. De entre las opciones disponibles, destaca la fotogrametría por su
accesibilidad económica. Con las imágenes obtenidas se genera una nube de puntos, a partir
de la cual se reconstruyen modelos en tres dimensiones. Hasta ahora, con la ayuda de
algoritmos se hacen esfuerzos en identificar la orientación de las discontinuidades, pero
quedan por describir espaciamiento, rugosidad, apertura, relleno, filtraciones y otras
cualidades. En un futuro, todos estos elementos pueden trabajarse utilizando como lugar de
partida fotografías tomadas con drones.

53. EMPLEO DE DRONES EN LAS ÁREAS DE LA INGENIERÍA DE CARRETERAS.

54. EMPLEO DE DRONES EN LAS ÁREAS DE LA INGENIERÍA DE CARRETERAS.
Uno de los primeros trabajos de campo
que se llevan a cabo para la realización
de los estudios de una estabilización es
el levantamiento topográfico, con el fin
de obtener la geometría de la masa de
suelo que se pretende estudiar y en
donde se plasmara la geología y la
geotecnia junto con sus parámetros
geo mecánicos y que finalmente darán
como resultado el modelo numérico
que se analizara con el fin de obtener
diferentes resultados de interés para la
toma de decisiones relativas a los
trabajos que se implementaran para
estabilizar la masa de suelo.

55. EMPLEO DE DRONES EN LAS ÁREAS DE LA INGENIERÍA DE CARRETERAS.
En la actualidad, la mayoría de los
modelos numéricos pretenden ser más
representativos de la realidad, por lo
que se están empleando modelos
tridimensionales, por lo que se
necesita una configuración geometría
más apegada a la realidad, y con los
drones esta información es fácil de
generar, tal es el caso de análisis de
estabilidad de masas de suelo
aplicando el programa Scoops 3D, este
programa fue desarrollado por la
U.S.G.S
Imagen Tomada de Internet

56. LEY DE DIFUSIÓN DE LA TECNOLOGÍA
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