Levantamiento fotogramétrico con RPAS en el distrito de Asia, provincia de Cañete, departamento de Lima

1. Introducción

El presente trabajo consta de un levantamiento fotogramétrico de la localidad de Asia, ubicada en las coordenadas WGS84, UTM Zona18S, E: 323730, N: 8592662, A:18 m.s.n.m; para lo cual se ha trabajado con las fotos adquiridas  de un Dron o Vehículo Aéreo no Tripulado, lo que ha permitido recolectar 97 fotografías y medir la posición de 09 puntos de fotocontrol. El procesamiento de datos se ha llevado a cabo mediante la técnica de fotogrametría, la cual permite integrar fotografías aéreas y georreferenciarlas con coordenadas precisas de los puntos de fotocontrol, para extraer información de alta resolución y precisión del relieve de la zona de estudio. En el presente estudio se muestran los pasos y procedimientos, la metodología para recolección de datos, el procesamiento y finalmente los resultados del levantamiento fotogramétrico de alta resolución. Los productos obtenidos consisten en un modelo digital del terreno, una ortofoto y curvas de nivel de alta precisión para la zona de estudio.

2. Antecedentes

La fotogrametría es el arte, la ciencia y tecnología de obtener información de objetos físicos y su entorno, a través de procesos de registro, medición e interpretación de imágenes fotográficas y patrones de energía electromagnética radiante y otros fenómenos (Wolf and Dewitt, 2000; McGlone, 2004). Esta técnica se basa en proyectar la imagen registrada en una fotografía, de manera ortogonal sobre un plano de referencia, la cual ha sido proyectada sobre el negativo mediante la proyección central, que es la usada por las lentes (McEwen,1968). 

En los últimos años el uso de drones se ha ampliado considerablemente debido a las diversas aplicaciones que abarca, haciendo, que la fotogrametría aérea sea utilizada en muchas más áreas de las que inicialmente estaba disponible. Las técnicas que actualmente se utilizan se basan en las tradicionales, pero las exigencias, el equipamiento necesario y la dificultad de las maniobras se han reducido sustancialmente. La fotogrametría con drones permite adquirir información del relieve de la superficie del terreno, con la cual es posible elaborar mapas de alta resolución, realizar mediciones de longitudes, áreas, volúmenes, y hasta modelar superficies en 3D con alta precisión; pero con notables ventajas en términos de seguridad, tiempo y costo. 

3. Descripción del área de estudio

La zona de estudio se encuentra situada en la zona denominada Alto Bujama en el distrito de Asia, provincia de Cañete, departamento de Lima, entre las coordenadas WGS84, UTM Zona18S, E: 323730, N: 8592662, A:18 m.s.n.m; (Mapa 1). La accesibilidad es a través de la carretera Panamericana Sur, pasando el kilómetro 92 en la primera entrada a la derecha, 400 m directo por ese camino, dobla a la derecha y 500 m más para llegar. 

Figura 1

Ubicación del área de estudio, Alto Bujama, distrito de Asia

4   Objetivo General

• Realizar el levantamiento fotogramétrico de alta resolución en el distrito de Asia, en la provincia de Cañete, utilizando el método de fotogrametría aérea con un VAN.

4.1 Objetivos Específicos

• Realizar el procesamiento de las fotografías en el software Agisoft Metashape.
• Realizar la sistematización de los productos obtenidos en software ARCGIS.

5. Metodología

FASE DE PRE-CAMPO

Construcción de la base de datos geoespacial

• Delimitación del área de estudio para lo cual se cuenta con un archivo vectorial shp o kmz de la zona de Alto Bujama.
• Recolección y revisión de datos bibliográficos.
• Revisión de los antecedentes relacionados al ámbito de estudio
• Revisión de la normativa del vuelo de RPAS y definir si existe alguna restricción o en todo caso se requiere de permiso o es una zona prohibida debido a la cercanía de algún aeropuerto o pista de aterrizaje.

Además, hay que mencionar que, al momento de realizar el vuelo se debe de tener en cuenta la presencia de torres de alta tensión, aves territoriales, o cualquier cosa que pueda interrumpir u obstaculizar el vuelo fotogramétrico. También, debe de considerarse la topografía del terreno, así como las condiciones climáticas y atmosféricas, ya que estos factores son los que intervienen para la obtención de precisión requerido.

Para el presente estudio se realizó un levantamiento fotogramétrico del distrito de Asia y revisando los antecedentes y las restricciones del vuelo se ha identificado que no tiene ningún inconveniente ya que es una zona abierta sin construcciones u otros objetos que impidan realizar el vuelo. Además, se cuenta con los materiales a utilizar en el campo para fijar los puntos de control como yeso, dianas y clavos.

FASE DE CAMPO

Para la ejecución del vuelo se recomienda realizar en horas de la mañana y para eso también va a depender las condiciones climáticas y atmosféricas y los vientos fuertes. Además, se debe de considerar la radiación solar, ya que es importante para obtener una imagen de buena calidad y así evitar las sombras debido al ángulo de elevación del sol.

Una vez realizado todas las recomendaciones necesarias se debe de tener el Dron bien equipado, con baterías cargadas, calibrado, así como la Tablet para realizar el pilotaje y los puntos de fotocontrol para ser cargados en la aplicación por lo general se carga el archivo KML de la zona de estudio para finalmente realizar el vuelo con Phantom 4Pro.

FASE DE GABINETE

Una vez realizado el vuelo se extraen las fotografías del Dron para su respectivo procesamiento en el  software fotogramétrico agisoft metashape, también se puede realizar el procesamiento en software como el pix4D.

Para el presente estudio se realizó el procesamiento con el software fotogramétrico agisoft metashape, a continuación, se muestra los pasos y procedimientos para la obtencion del DEM, Ortomozaicos y curvas de nivel.

Primeramente, crearemos un nuevo proyecto en software fotogramétrico agisoft metashape .

Ingresamos a la carpeta donde se encuentran las fotografías adquirirdas con el Dron.

Figura 2

Cargamos las fotos adquiridas del dron Phantom  4Pro

En la pestaña Flujo de Trabajo se ingresa a la opción Orientar Fotos y se elige precisión alta o máxima para poder exportar los productos de terreno y se acepta, el procedimiento tomará varios minutos de acuerdo con la capacidad de la computadora.

Figura 3

Orientación interna de las imágenes

Finalizada la orientación se convierten las coordenadas geográficas a coordenadas UTM, para esto en el módulo superior del panel izquierdo se selecciona la opción Convertir Coordenadas. Para el presente caso se elige el sistema WGS84 UTM Zona 18 Sur.

Luego se importan las coordenadas de los puntos de fotocontrol de un “.csv” o “.txt” verificando que las cabeceras de columnas coincidan con el contenido. Estos puntos y sus coordenadas se desplegarán en el módulo medio del panel izquierdo.

Luego se selecciona el primero de los puntos de fotocontrol, clic derecho y Filtrar Fotos por Marcadores, se desplegará un módulo inferior con las fotografías donde hay coincidencias con los puntos de fotocontrol, seleccionar la primera con doble clic y de desplegará en la ventana de trabajo

Arrastrar el marcador al centro de la diana, el marcador en la fotografía cambiará a color verde, repetir el procedimiento para todas las fotografías correspondientes al punto de control filtrado. 

Figura 4

Selección de puntos de fotocontrol en los hitos marcados

Luego se ingresa a la opción con ícono de estrella Optimizar Cámaras en el módulo superior del panel izquierdo. Se dejan las opciones por defecto o se marca la opción de Ajuste Adaptativo si corresponde al modelo de cámara y se poner a aceptar. 

Figura 5

Optimizamos las cámaras

Luego se ingresa a la pestaña Flujo de Trabajo / Crear Nube de Puntos Densa, se elige la opción de calidad Alta y clic en aceptar. Este procedimiento tomará un tiempo considerable de acuerdo con la extensión del área de trabajo. Una vez finalizado se pueden seleccionar los puntos para depurar los que no corresponden al terreno, como edificios, árboles, vehículos.

Figura 6

Creación de nube de puntos

Con la nube de puntos densa terminada se genera el Modelo de Teselas en calidad media y con este proceso finalizado se procede a general el DEM a partir de la nube de puntos densa, el Ortomosaico a partir del modelo de teselas y las curvas de nivel a partir del DEM

1. Generación de DEM a partir de nubes de puntos densa

2. Generación de Ortomozaico

3. Generación de la curcas de nivel

Finalmente, cargamos los productos obtenidos en el software ARCGIS para su sistematización y adquisición de los planos requeridos como plano de pendientes, plano de aspecto y plano de alturas.

6. RESULTADOS

Mapa de pendientes de terreno

Mapa de relieve colorido

7.CONCLUSIONES

Los productos obtenidos para la zona de estudio de Alto Bujama, distrito de Asia consisten en: 01 modelo digital del terreno (MDT) con una resolución espacial de 3.6 cm/píxel, 01 ortomosaico con una resolución espacial de 3.6, los cuales han sido georreferenciados con coordenadas precisas de 09 puntos de fotocontrol. Conforme los resultados del MDT y el análisis de las curvas de nivel, las elevaciones mínimas son de 30 m y se encuentran en dirección SW con respecto a la zona de casco urbano de Alto Bujama Larán y las máximas elevaciones de 75 m en dirección NE presentando relieve moderado a alto conforme se aumenta las elevaciones

Se obtuvieron los productos de terreno del área de trabajo con las presentaciones apropiadas y finalmente se elaboraron los productos cartográficos en el software ARCGIS.

8. RECOMENDACIONES

Los puntos de control son importantes porque nos permite georreferenciar las imágenes para obtener un buen nivel de precisión en caso de las áreas con topográficas deformadas y pendientes moderadas se recomienda agregar más puntos de control para obtener un buen nivel de precisión. 

Referencias 

McGlone., Mikhail, E., &Bethel, J. (2004). Manual of phtogrammetry (5ª ed.) Bethesda, Maryland: American Society for Photogrammetry and Remote Sensing (ASPRS). 

  Perú, Crecimiento y distribución de la población total, 2017. Censos Nacionales 2017. INEI, 2018. 

RAE. (2019a). Dron. Recuperado 6 noviembre, 2019, de https://dle.rae.es/?id=ED2QqnQ