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Desde 2015, GEOCOM viene organizando el conocido Seminario Geoespacial el cual se ha desarrollado anualmente en seis diferentes versiones. El Seminario Geoespacial se ha transformado en una instancia interesante de discusión de ideas, revisión de nuevas tecnologías, presentación de técnicas innovadoras y, lo más importante, de reunión entre colegas y de profesionales que desean profundizar en temas avanzados de geomensura y geomática. Creemos firmemente que hemos abierto un espacio importantísimo de difusión geoespacial.
La última versión del seminario, realizada en noviembre de 2021, fue especialmente diferente porque agregamos una temática específica como hilo conductor del evento. Tuvimos que pensar en un tema que fuera lo suficientemente amplio y atingente para que valiera la pena el esfuerzo de reducir el espectro de contenidos de las presentaciones. De esta forma, llegamos a la realidad aumentada aplicada en ingeniería cuyo uso ya lo estamos viendo en Chile de la mano del BIM, de consideraciones ligadas a la productividad y, en cierta medida, a la simplificación de las técnicas de observación satelital por medio de GNSS.
En la organización del seminario para este año, sorprendentemente, no fue tan difícil llegar a un acuerdo en cuanto al tema central. Todas las luces de las técnicas de observación geoespacial apuntan hacia una dirección: sensores inerciales. Ha sido realmente impresionante ver como una nueva generación de GNSS incorpora este dispositivo para la determinación de la pose de la antena y, asimismo, se siguen sumando una variedad de instrumentos que requieren de la interacción con un sensor inercial. Los sensores inerciales han estado con nosotros por muchos años y cada vez aparecen en más técnicas, por esta razón, consideramos muy importante aportar al conocimiento de esta tecnología y de sus usos actuales y futuros.
En particular, GEOCOM ha trabajado por muchos años con Applanix, compañía de Trimble especializada en el desarrollo y fabricación de sistemas de navegación inercial, cuyos productos están integrados principalmente en sistemas que requieran de navegación precisa.
Ahora, para contribuir en el entendimiento del uso de sensores inerciales es necesario preguntarse por qué es importante su incorporación en técnicas geoespaciales y qué logran observar. Primero que todo, un sensor inercial es un arreglo de acelerómetros y giroscopios (dispuestos en 3 ejes) a través de los cuales se mide aceleración y velocidad angular, respectivamente. La aceleración y velocidad angular se deben medir en la componente tridimensional y, a través de su variación en el tiempo, se calcula la posición y orientación a través de las funciones correspondientes. ¡Las ecuaciones de la mecánica de Newton nunca estuvieron más presentes para fines de posicionamiento!
Lo anterior es particularmente interesante de analizar en términos académicos dado que la geomensura ha sido una ocupación eminentemente geométrica y acabamos de mencionar algunos fundamentos de la mecánica Newtoniana aplicados en el posicionamiento (o más bien en determinación de trayectorias). Quizá uno de los primeros acercamientos de la geomensura en la descomposición de observaciones de carácter físico hacia elementos geométricos fue por medio de ondas electromagnéticas con el objetivo de conseguir distancias. Esto ha sido utilizado ya sea en observaciones terrestres como espaciales con aplicaciones directas en el ejercicio de la geomensura y geomática. Por lo tanto, la física ha estado intrínsecamente ligada a esta disciplina geométrica.
En el caso de los sensores inerciales, podríamos decir que su aporte ha sido silencioso y subterráneo. Por ejemplo, un LiDAR en aplicaciones dinámicas necesita de la determinación de su pose para poder orientar la nube de puntos de forma directa. Esto se realiza con el uso de GNSS+IMU (posicionamiento satelital sumado a una unidad de medición inercial) logrando computar 6 parámetros (3 coordenadas de posición y 3 de orientación). Otra aplicación muy ventajosa de un sensor inercial es la posibilidad de reemplazar a GNSS en lugares donde no se puede realizar una observación satelital; el sensor inercial logra posicionamiento donde el GNSS no puede debido a que su observación depende propiamente del sistema Tierra y no de artefactos como los satélites. En consecuencia, técnicas como LiDAR y fotogrametría se han visto robustecidas con la incorporación de GNSS+IMU aplicando referenciación directa a través de la pose del cabezal láser y/o cámara fotográfica.
En cuanto a aplicaciones más comunes en topografía, bien es conocida la posibilidad de medir de forma inclinada con un GNSS. Sin embargo, esta funcionalidad ha develado algo que es más importante aún: la orientación ventajosa de la antena para observar satélites que no podría si estuviera de forma vertical. Por otro lado, algunos escáneres láser utilizan sensores inerciales para establecer la verticalidad del sistema, logrando determinar, también, una posición aproximada entre diferentes estaciones que contribuye en la optimización del proceso de registro de la nube de puntos. En SLAM, mapeo y localización simultánea, también están presentes los sensores inerciales otorgando la pose del cabezal del escáner logrando que el algoritmo de registro se aplique de forma más rápida y eficiente.
Los sensores inerciales nos deparan una serie de beneficios para el futuro. No me cabe duda que algún día lograremos medir en interior usando un GNSS+IMU a partir del arrastre de una posición exterior basándose exclusivamente en observación de aceleración y velocidad angular. Por último, mientras esperamos a que llegue ese momento, tenemos la obligación de prepararnos teóricamente para abordar este tipo de desafíos contribuyendo al desarrollo de la especialidad.
Escrito por: Ariel Silva - Gerente Soporte y Preventa Geocom
