Alfredo Serreta Oliván
Departamento de Ingeniería de Diseño y Fabricación
Escuela Politécnica Superior de Huesca - Universidad de Zaragoza
serreta@unizar.es

El uso de aeronaves no tripuladas, usualmente llamados drones, en labores topográficas ha llegado para ser un instrumento más en la toma de datos topográficos y cartográficos, con  muchas ventajas y algunos inconvenientes.

Su funcionamiento se basa en la toma de fotogramas desde el aire. Para conocer las coordenadas de un punto en una imagen, es necesario tomar dos fotogramas desde la misma zona desde dos puntos diferentes. Las zonas en la cual  ambos fotogramas se superpongan se pueden obtener coordenadas de los  puntos que definen su superficie siguiendo los principios básicos de la fotogrametría. Los drones son capaces,  según sean las características ópticas de la cámara embarcada en el dron y la altura de vuelo, de calcular la carencia de toma fotogramas que asegure que no queda ninguna zona sin el solape de al menos dos fotogramas. Para ello es necesario que el dron vaya equipado con un GPS, para que se puedan asegurar los siguientes parámetros.

1. La posición del dron y la cámara
2. La altura de vuelo con respecto al suelo.
3. El plan de vuelo para poder asegurar que vamos a volar la sobre la zona que nos interesa realizar el levantamiento.
4. Que los fotogramas se solapen al menos un 50 % entre ellos, normalmente se utilizan valores del 60% al 80 % para que asegurarnos ese 50 % y no dejar zonas sin volar.

La única variable que el usuario debe elegir será la precisión del levantamiento, que está directamente relacionada con la altura del vuelo. El nombre que recibe esa precisión es GSD (Ground Sample Distance) y se define en centímetros por pixel. Es decir por el tamaño en el fotograma de cada pixel en la realidad. Unos valores usuales son de 2-5 cm por pixel lo que da idea de la precisión que se puede obtener desde un dron. Cuanta más precisión se desee, más bajo deberá ser el vuelo, más largo será el procesado de los fotogramas y menos superficie será cubierta en un vuelo.

Con el procesamiento de los datos obtenidos, se obtiene en primer lugar una nube de puntos con la precisión del  GSD. A partir de esa nube de puntos de las superficie que se ha tomado con los fotogramas, se puede obtener otros productos como pueden ser un fichero LAS, un DEM de elevaciones, una malla, unas curvas de nivel, ortofotos,…

La precisión que se puede obtener  con un dron no supera en ningún caso a la que se puede obtener con un método topográfico clásico como puede ser una topografía realizada con un GPS, o incluso es ligeramente inferior, pero tiene una gran ventaja, la cantidad de millones de puntos por hectárea obtenidos desde un dron, contra en el mejor de los casos unos cientos de puntos por hectárea que tomamos con un GPS. La posibilidad de llevarnos en una imagen todos los elementos de la topografía del terreno, sin olvidarnos de ninguno y poder en cualquier momento revisar la nube de puntos para obtener las coordenadas de algún elemento, que  en principio no tenía relevancia y a posteriori se quiere conocer. Todo ello es una gran ventaja, pero a su vez esto último es un gran inconveniente, el dron solo obtiene el DMS, Modelo Digital de la Superficie. Es decir solo lo que se ve en los fotogramas desde el dron. Por ejemplo, si hay árboles, matorrales, setos, cultivos, el modelo obtendrá la superficie esa cobertura vegetal y no la del terreno, MDT, Modelo Digital del Terreno que es la que mayoritariamente interesa en topografía.

Existen fundamentalmente dos tipos de drones. Drones de Ala Fija y Multicópteros. Cada uno de estos tiene sus ventajas e inconvenientes. La práctica totalidad de drones que se utilizan son de propulsión eléctrica.

Los Multicópteros usualmente van equipados con 4 motores que se mueven cambiando el par de cada motor. Tienen mucha facilidad para el despeje y aterrizaje y se adaptan mejor a vuelos en zonas quebradas y topografías abruptas,  pero su velocidad de avance es menor que los drones de ala fija y por lo tanto su productividad es menor.

Figura. Dron multicóptero de 4 motores.  

Los Drones de Ala Fija su aspecto es exterior como un avión, son más rápidos que los multicópteros, con mayores requerimientos  para el despeje y aterrizaje, pero con una mayor productividad al ser más rápidos.

Figura. Dron de ala fija.

Nos hemos centrado en sensores ópticos, dentro del rango del espectro visual, que hoy por hoy es el más ampliamente utilizado y el que más se puede utilizar no obstante existen otro tipos de sensores menos habituales, pero que pueden tener usos interesantes y uno de ellos es en agricultura. Son las Cámaras multiespectrales y las Cámaras térmicas. Con ellas Se puede hacer con ellas teledetección para ver y estudiar el estado sanitario, el estado hídrico de los cultivos y tomar decisiones agronómicas en los cultivos, abriendo las puertas a la agricultura de precisión.

Figura.  Imagen tomada sobre un viñedo con una cámara multi-espectral, donde a partir de los datos obtenidos se es capaz de obtener el NVDI, índice de vigor y caracterizar el vigor de la viña con objeto de mejorar el manejo agronómico de la viña y realizar tratamientos fitosanitarios, riegos, abonados y  recolección diferencial.