Cómo optimizar la colocación de puntos de control en el suelo

10 May 2021, 10:33
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Cómo optimizar la colocación de puntos de control en el suelo

Todo lo que necesita saber sobre los GCP para mejorar la precisión de su topografía con drones

Cuando se trata de topografía con drones, la colocación efectiva de puntos de control terrestre lo es todo. Los puntos de control terrestre ayudan a definir los límites de su sitio y a escalar correctamente todo lo que hay en medio. Son un verdadero bloque de construcción de cualquier trabajo de topografía y mejoran la precisión de su mapa.

Sin embargo, para obtener resultados óptimos de sus puntos de control del terreno, debe asegurarse de que están colocados correctamente. Con muy pocos puntos totales, se corre el riesgo de obtener mediciones inexactas. Sin embargo, si hay demasiados puntos de control terrestre cerca unos de otros, se podría corromper la imagen general. A continuación le explicamos cómo encontrar el equilibrio adecuado y sacar el máximo partido a este método topográfico de eficacia probada.

¿Qué son los puntos de control en tierra?

Los GCP son puntos establecidos en el terreno que tienen una ubicación geográfica conocida, o coordenadas que ya han sido definidas, normalmente utilizando un modelo geoide y coordenadas GPS. Al tener coordenadas conocidas seleccionadas y marcadas antes de recoger cualquier dato, los topógrafos pueden aumentar la precisión y tener un marco de referencia para todo su proyecto.

Materiales del punto de control del suelo

Un punto de control terrestre debe cumplir dos criterios para ser útil en la topografía aérea. Cada punto debe estar hecho con colores de alto contraste que destaquen del terreno circundante - demasiado parecido y el GCP será difícil de encontrar en las fotografías. Además, los puntos deben tener un centro claramente definido que se alinee con la coordenada establecida. Esto puede hacerse con dos líneas perpendiculares.

Los topógrafos suelen utilizar pintura en aerosol o almohadillas especiales con colores brillantes y un aspecto de "tablero de ajedrez" cuadriculado. Aunque la pintura en spray puede ser la opción más cómoda y barata, también puede crear problemas de precisión. Como sabe, la diferencia de unos pocos centímetros puede tener un impacto enorme en un trabajo de topografía. La mayor superficie de una línea de pintura en spray puede suponer una diferencia de varios centímetros en la "diana" de su marca. Aunque la discrepancia es relativamente pequeña, hacer este tipo de conjeturas para cada uno de sus puntos podría ser desastroso. Si no dispone de almohadillas, lo mejor es marcar los PCG con forma de "L", en lugar de la tradicional "X", con la esquina indicando una coordenada exacta.

GCPs vs. puntos de amarre manuales

En particular, los GCP son diferentes de los puntos de enlace manuales, otra colocación del mundo real que utilizan los topógrafos. Un punto de enlace manual es una característica que puede verse en múltiples fotografías aéreas. Los topógrafos identifican estos puntos en un software de cartografía como DJI Terra, que puede utilizarlos para unir las imágenes y hacer un mapa fotogramétrico completo. Aunque tanto los puntos de control terrestre como los puntos de enlace manuales son esenciales en la topografía, sólo los puntos de control terrestre coinciden con los puntos de coordenadas reales.

¿Cómo mejoran los puntos de control terrestre la topografía con drones?

Tanto si necesita un mapa de fotogrametría como de LiDAR, los puntos de control del terreno ayudan a obtener un mapa aéreo lo más preciso posible. Estos puntos son importantes para los topógrafos porque se establecen con una precisión absoluta. Esto significa que un punto se correlaciona con un valor verdadero, como una coordenada GPS. La precisión relativa, por su parte, describe otros puntos que pueden encontrarse al escalar un mapa con respecto a estas coordenadas absolutas. En otras palabras, al disponer de múltiples ubicaciones geográficas conocidas ya fijadas en el mundo real, es más fácil establecer la distancia entre los puntos y la escala general de su mapa.

Por supuesto, los puntos de control del terreno son sólo una parte del rompecabezas. La distancia de muestreo del terreno, por ejemplo, es un cálculo que se utiliza para explicar cómo la escala del mundo real establecida por los puntos de control del terreno se traduce en un mapa. La GSD describe la distancia entre el punto central de dos píxeles consecutivos en una imagen digital. Sin una GSD precisa, es imposible que los topógrafos conviertan todos los datos recogidos en mapas utilizables. Al igual que en el caso de los puntos de control del terreno, un cálculo de la GSD que se desvíe por unos pocos centímetros puede tener amplias implicaciones en todo el proyecto.

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Colocación de los puntos de control en tierra

No basta con utilizar unos pocos puntos de control del terreno en todo el emplazamiento para garantizar unas mediciones precisas. Los puntos de control del terreno deben estar repartidos de la manera más uniforme posible, sin dejar de mostrar los límites y el rango topográfico. Aunque este aspecto depende de las características específicas de su emplazamiento, hay algunas normas que deben seguirse:

Número de puntos

El número de puntos necesarios para crear un mapa de drones preciso varía en función del tamaño de un lugar y de la variedad del terreno. Los expertos suelen recomendar el uso de al menos cinco GCP, pero a veces se utilizan hasta 20 o más. Sin embargo, es importante tener en cuenta que más puntos no significan necesariamente una mejor lectura. En una prueba realizada con el DJI Phantom 4 Pro, el Departamento de Transporte de Nevada descubrió que los puntos de control terrestre adicionales ofrecían rendimientos decrecientes después de unos 10 puntos.

Al seleccionar los puntos de control del terreno, intente centrarse en establecer una colocación uniforme. Aunque puede parecer intuitivo agrupar varios GCP en torno a la zona más importante para su encuesta, hacerlo puede reducir la precisión. Si hay demasiados puntos cerca unos de otros, mientras que el resto del lugar tiene una cobertura limitada, será difícil calibrar el mapa y comprender cómo encaja el grupo de coordenadas en el panorama general. En el peor de los casos, es posible que tenga que volver a cartografiar todo el lugar.

Espacio

Además de colocar los GCP a distancias relativamente similares, es importante pensar en la distancia total de esos intervalos. Si los puntos están demasiado separados entre sí, será difícil para el software de modelado interpolar más puntos de datos entre ellos. Los GCP deben estar, como máximo, a unos 400 metros de distancia entre sí, aunque suele ser preferible que estén más cerca. En última instancia, aunque hay que evitar la sobresaturación de puntos de control geográfico mencionada anteriormente, la dispersión de los puntos demasiado lejos provocará lagunas en la cobertura y también sesgará el modelo.

Distribución

Es importante utilizar los puntos de control del terreno para definir los límites del emplazamiento. En un escenario ideal, podría colocar un punto de control terrestre en cada una de las esquinas, con otro en el centro del emplazamiento. Aunque los emplazamientos no suelen ser tan sencillos, es una buena forma de pensar en la cobertura.

Una última consideración es capturar toda la gama de topografía de su sitio. Como mínimo, hay que situar un punto en las elevaciones más altas y más bajas en las que sea posible hacerlo. Dicho esto, es importante evitar la trampa de confiar demasiado en los puntos "naturales" que pueden parecer un buen lugar para colocar un GCP, pero que no complementan la distribución general uniforme de los puntos.

El dron y las cargas útiles adecuadas para una topografía precisa

Los puntos de control en tierra colocados con astucia sólo le llevarán hasta cierto punto: seguirá necesitando los drones y las cargas útiles de las cámaras adecuadas para completar el trabajo. Las rápidas velocidades y las baterías de larga duración del Matrice 300 RTK permiten trabajar rápidamente en lugares de gran tamaño. También puede montar hasta tres cargas útiles a la vez, por lo que es fácil recopilar datos con el menor número de vuelos posible.

Tanto si realizas fotogrametría como cartografía LiDAR, DJI también tiene la carga útil que buscas. La Zenmuse P1, nuestra carga útil de fotogrametría insignia, viene equipada con un sensor de alta sensibilidad de 45 megapíxeles y bajo nivel de ruido con objetivos intercambiables de 24/35/50 mm de enfoque fijo.

Para los trabajos de topografía que requieren LiDAR, por su parte, recomendamos la Zenmuse L1. Con una IMU de alta precisión y una densa penetración en el follaje a un precio razonable, esta carga útil es perfecta para la topografía de los terrenos más complejos. Ambas cámaras se integran fácilmente con nuestro principal software de cartografía, DJI Terra.