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Bien es conocida la contribución de GNSS en el ámbito geoespacial llegando a consolidarse, probablemente, como la técnica de observación geoespacial más importante que hoy en día existe debido a su transversalidad. Por otro lado, los drones llegaron a revolucionar una variedad de campos de los cuales, sin duda, uno de los más destacados es el área geoespacial. En conjunto, GNSS y drones, ya sea con técnicas fotogramétricas o LiDAR, se erigen como técnicas fundamentales para abordar cualquier proyecto que involucre representaciones topográficas. Ahora, lo importante es realizar la combinación de técnicas de forma conveniente rescatando los beneficios de productividad, precisión y representatividad resultantes de su aplicación.
En este sentido, los GNSS y software de Trimble están preparados para ser combinados directamente a los drones de DJI o bien a procesar sus datos obteniendo resultados con aplicación directa en la industria.
Principalmente, GNSS es una técnica discreta de observación geoespacial. Con GNSS se determinan coordenadas de puntos para una variedad de aplicaciones. Muchas veces, GNSS plantea una densificación del marco de referencia geodésico sobre el cual se producirán las representaciones topográficas realizadas a partir de un drone. Es así como GNSS ha sido utilizado para determinar las coordenadas de puntos de control que necesita un bloque de fotografías luego de la aerotriangulación para georreferenciar la representación. A esta técnica se le conoce como fotogrametría con referenciación indirecta y GNSS ha sido fundamental en este proceso. En este caso, GNSS puede ser utilizado en modalidad RTK usando una base de coordenadas conocidas y obteniendo las coordenadas de los puntos de control en el sistema apropiado (incluso en sistemas locales). Una modificación de esta técnica corresponde al uso de Trimble DA2, a partir de Trimble RTX en tiempo real, con lo cual se obtiene una mayor productividad al no requerir de una estación base alcanzando precisiones similares a RTK.
Por otra parte, GNSS contribuye en la determinación de la trayectoria de un drone o bien cualquier móvil. Por ejemplo, un drone que cuenta con un GNSS de grado topográfico puede almacenar observaciones satelitales con el objetivo de procesar su trayectoria de forma precisa a partir de una estación base. Esta técnica ha sido utilizada en operaciones aerofotogramétricas intensivas de drones obteniendo una gran productividad considerando que no se requiere de puntos de control terrestre. Al obtener la trayectoria del drone cada posición queda individualizada a través del tiempo con lo cual se interpola la posición de la captura de una fotografía aplicándola directamente en la aerotriangulación con la condición de que la posición tiene una precisión muchísimo mayor a la de la orientación. A esta técnica se le conoce como referenciación directa y es el primer paso para entender la incorporación de sensores inerciales. Cabe destacar que la técnica de referenciación directa puede ser realizada tanto en posproceso como en RTK, siendo necesaria la interpolación en el caso de trayectorias posprocesadas mientras que en RTK cada fotografía es geoetiquetada directamente.
Si el drone incorpora una cámara fotográfica se debe considerar la posición y orientación de cada fotografía para producir los entregables finales de la fotogrametría: nubes de puntos y ortofotos. Esto es justamente lo que se logra con la aerotriangulación y reconstrucción densa. Si la cámara cuenta con un marcador de eventos, articulándose convenientemente con un GNSS + IMU, es posible determinar tanto la posición como la orientación de cada fotografía. Sin embargo, esta implementación puede ser un tanto costosa para la aplicación de fotogrametría en algunos proyectos. Por esta razón, la técnica de referenciación directa ha sido tan exitosa durante la última década.
En el caso de contar con otro sensor en el drone, como por ejemplo un LiDAR, es necesario procesar la trayectoria completa de la mano de GNSS + IMU obteniendo posición y orientación para cada instante. Esto último significa que luego de procesar la trayectoria se tiene un registro completo de cada posición y orientación del sensor que va a bordo del drone. Con esta información, el sensor reproduce su pose con una periodicidad definida logrando calcular las coordenadas resultantes de las observaciones realizadas.
Se realiza una experiencia de adquisición de datos fotogramétricos a través de un Mavic 3E el cual se encuentra recibiendo correcciones diferenciales directamente desde una base Trimble. Esta conexión puede establecerse a través de dos formas:
Una vez configurado el enlace para que el drone reciba correcciones diferenciales, se desarrolla la planificación de vuelo deseada considerando que cada fotografía tendrá su posición precisa a partir del enlace RTK. En este caso, se utilizó un Mavic 3E el cual cuenta con navegación RTK.
Por su parte, GNSS genera el enlace directo al drone para el etiquetado de fotografías y de esta forma realizar la aerotriangulación. Además, se determinan una serie de perfiles con GNSS RTK con el objetivo de comparar directamente con la nube de puntos junto con la contrastación horizontal de algunas marcas.
Las fotografías y todos los datos producidos por Mavic 3E fueron importados directamente en Trimble Business Center que permite el procesamiento fotogramétrico de una variedad de drones incluídos los de DJI. Trimble Business Center provee de un ambiente completo para, no tan sólo producir los entregables fotogramétricos, sino que también, tratar la nube de puntos, dibujar y realizar cálculos topográficos en el sentido de potenciar la representación topográfica.
Respecto al procesamiento fotogramétrico, dado que las fotografías cuentan con posición precisa no es necesario procesar la trayectoria lo que resulta en un procesamiento eficiente y muy sencillo. Sólo se realiza la aerotriangulación la cual queda ajustada al marco de referencia dado por la base GNSS y, finalmente, la obtención de productos finales.
En términos de la comparación realizada, se realizaron dos experiencias muy sencillas. La primera tiene que ver con la comparación de la determinación GNSS sobre puntos materializados que actúan como un elemento fotoidentificable con la correspondiente posición obtenida desde la ortofoto. Se logran identificar 4 puntos obteniendo una media de 4.4± 1.9 cm de diferencia.
La segunda experiencia tiene relación con comparar la posición GNSS con la correspondiente en la nube de puntos. Por supuesto, esta comparación permite establecer un criterio vertical. Luego de comparar 65 puntos, se obtiene un valor medio de 5.8± 4.1 cm de diferencia vertical.
La georreferenciación de productos fotogramétricos es un aspecto clave para su uso en diferentes aplicaciones, permitiendo mantener una referencia única que permita un análisis multitemporal robusto y preciso. En este sentido, el proceso de georreferenciación debe poseer un alto nivel de automatización que permita disminuir los tiempos asociados al proceso en sí, asegurando precisión en sus resultados. Como fue presentado en esta experiencia, gracias a la constante evolución que han tenido los drones en la última década, la referenciación directa RTK proporciona una disminución en los tiempos de procesamiento de la trayectoria del dron, la cual es realizada simultáneamente mientras se vuela sin la necesidad de procesamientos adicionales. Lo anterior ya sea mediante una red local, o mediante un enfoque basado en NTRIP, ofreciendo un proceso eficiente, estable y proporcionando precisiones compatibles con las esperables para el o los productos fotogramétricos.
Respecto a los resultados obtenidos mediante el procesamiento fotogramétrico, el módulo Aerial Photogrammetry de Trimble Business Center destaca por ser un software intuitivo que genera entregables representativos y confiables que servirán como base para la posterior generación de nuevos productos que potencien la representación topográfica. En este último punto, es clave que TBC ofrezca un ambiente completo con diferentes módulos (nube de puntos, superficies, corredores, CAD, entre otros) que se ajustarán al producto final que se espera obtener.
En cuanto a la validación de los productos obtenidos, para el chequeo mediante GNSS, es importante asegurar que la definición de los puntos de chequeo sea confiables. En este sentido la modalidad RTK para GNSS puede ser abordada mediante ocupaciones “punto topo” que proveen mayor confianza o también mediante establecimiento de redes RTK.
GEOCOM agradece a Rumbos Geomensura por su apoyo en la experiencia.
