Ortofotografia del predio El Tibar perteneciente a la Universidad Distrital
Francisco José De Caldas
Jeimmy Alexandra Beltrán Arciniegas
Sergio Leonardo Ortiz Parada
Universidad Distrital Francisco José De Caldas
Facultad de Medio Ambiente y Recursos Naturales
Tecnología en Topografía
Bogotá
Ortofotografia del predio El Tibar perteneciente a la
Universidad Distrital Francisco José De Caldas
Jeimmy Alexandra Beltrán Arciniegas cód. 20122031221
Sergio Leonardo Ortiz Parada cód. 20132031002
Este proyecto es presentado como requisito parcial para optar al
Título de Tecnólogo en Topografía
Director:
Carlos Alfredo Rodríguez Rojas
Ingeniero Topográfico especializado en Sistemas de Información Geográfica
Universidad Distrital Francisco José De Caldas
Facultad De Medio Ambiente Y Recursos Naturales
Tecnología En Topografía
Bogotá
Nota de aceptación:
El comité de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas aprueba el trabajo de grado
titulado “ORTOFOTOGRAFIA DEL PREDIO EL TIBAR PERTENECIENTE A LA
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS”. En cumplimiento delos
requisitos para obtener el título de Tecnólogo en topografía.
Director de proyecto
Carlos Alfredo Rodríguez Rojas
Revisor
Janneth Pardo Pinzón
Agradecemos a la Universidad Distrital Francisco José de Caldas por haber permitido
formarnos en ella, agradecemos a todas las personas que fueron participes de este proceso, de
manera directa o indirecta, porque fueron ustedes los responsables de realizar su pequeño
aporte, que el día de hoy se vería reflejado en la culminación de nuestro paso por la
universidad.
Damos un agradecimiento muy especial a nuestro director de proyecto Ingeniero Carlos Alfredo
Resumen
El 30 de diciembre del año 1997 la Universidad Distrital Francisco José de Caldas recibió a
título de donación por parte del Banco Nacional del Comercio (anteriormente Banco Caldas), el
predio denominado “El Tibár”, ubicado en el kilómetro 3.5 de la vía Choachi- La unión de la
vereda Guanza en el departamento de Cundinamarca, el área definida en las escrituras del predio
es de 23050 m², sin embargo el levantamiento topográfico del lote indica que el área real es de
34603.219m². La institución no tiene mayor información geográfica del lote más allá de la
otorgada por las escrituras, por este motivo el objetivo principal de este proyecto es
proporcionar una ortofotografía, que complementara la información obtenida con el
levantamiento topográfico realizado.
En la parte inicial de este documento se hace una breve descripción de conceptos básicos
acerca de la tecnología VANT, fotogrametría e índices de vegetación, que requieren de su
conocimiento para entender el resto del contenido, además contempla algunas normas necesarias
para poder llevar a cabo vuelos con Drones.
En la segunda parte se describen todos los procedimientos realizados, tanto en campo como
en oficina, explicando así el reconocimiento del terreno, el posicionamiento y la materialización
de los amarres del proyecto, la planificación de los vuelos, el procesamiento de la información
obtenida, la generación de la ortofotografia, y los productos obtenidos gracias a ella.
Finalmente se muestran los resultados obtenidos y se realiza una comparación y un análisis
de estos basados en los diversos vuelos realizados (NIR y RGB) y los equipos utilizados, y los
Palabras claves: información geográfica, ortofotografia, tecnología VANT, fotogrametría, índices de vegetación, planificación de los vuelos, NIR, RGB.
Abstract
On December 30, 1997, the Francisco José de Caldas District University received the batch
known as "El Tibár" as a donation by the Central Bank of Commerce (formerly Banco Caldas)
located at kilometer 3.5 of the Via Choachi- Guanza in the Department of Cundinamarca, the
area defined in the deeds of the lot is 23050 m², however the topographic reference point of the
lot indicates that the real area is 34603.219m². The institution does not have more geographical
information of the lot than the one granted by the titles, so the main objective of this project is to
provide an orthophotography that complements the information obtained with the topographic
reference points made.
In the initial part of this document a brief description of the basic concepts of the UAV
technology, the photogrammetry and the vegetation indexes, that require their knowledge to
understand the rest of the content, also includes some necessary rules to be able to realize flights
with Drones.
The second part describes all the procedures performed, both in the field and in the office,
explaining the recognition of the terrain, positioning and materialization of project moorings,
flight planning, processing of information obtained, orthophotography generation And the
products obtained through this.
Finally the results obtained are shown and a comparison and an analysis of the same are
made from the different flights performed (NIR and RGB) and the equipment used, as well as the
Tabla de contenido
1. Introducción ... 14
1. Objetivos ... 17
1.1. Objetivo general ... 17
1.2. Objetivos específicos... 17
2. Marco teórico ... 18
2.1. Vehículo Aéreo No Tripulado (VANT) ... 18
2.1.1. Usos de la tecnología VANT en topografía... 18
2.2. Fotografía aérea ... 20
2.2.1. Clasificación de la fotografía aérea... 21
2.2.1.1. Fotografías infrarrojas ... 21
2.2.2. Escala y traslapos de las fotografías aéreas ... 22
2.2.3. Correspondencia de imágenes Digitales ... 23
2.3. Ortofoto ... 25
3. Metodología ... 28
3.1. Reconocimiento del terreno ... 28
3.1.1. Información ... 28
3.1.2. Visita a campo... 29
3.1.3. Materialización de los puntos de control ... 31
3.1.4. Vuelo de reconocimiento ... 34
3.2. Procedimientos en oficina previos a la realización de los vuelos ... 35
3.2.1. Procesamiento de los datos de la base y los puntos de control ... 35
3.2.2. Procesamiento del vuelo realizado con el Dji Phanton 3 profesional ... 37
3.2.2.1. Foto-índice ... 38
3.2.2.2. Proceso en Agisoft PhotoScan ... 39
3.2.3. Planeación del vuelo ... 51
3.3. Realización de los vuelos ... 57
3.4. Procesamiento de los vuelos eBee ... 62
3.4.1. Geo- etiquetado de las imágenes... 62
3.4.2. Puntos de control... 64
3.4.3.1. Índice de vegetación ... 67
3.5. Recorte y vectorizacion de las ortofotografías ... 68
4. Resultados ... 71
4.2. Comparación de las cámaras ... 72
5. Análisis de resultados ... 77
5.1. Comparación RMS Y GSD ... 77
5.2. Comparacion de las cámaras. ... 77
5.3. Error medio de la ubicación de la cámara. ... 78
5.4. Comparación puntos de control... 78
5.5. Comparación tamaño de los archivos... 82
5.6. Clasificación imagen NVDI ... 83
6. Conclusiones ... 87
7. Recomendaciones ... 91
8. Bibliografía ... 92
9. Anexos ... 94
Índice de tablas Tabla 1 Índice de hojas del IGAC... 24
Tabla 2: Especificaciones técnicas de control terrestre ... 24
Tabla 3: Coordenadas Elipsoidales de las placas CH-UD1 y CH-UD2. ITRF94, época 1995.4 . 35 Tabla 4: Coordenadas planas cartesianas de los puntos CH.UD1 Y CH-UD2, ITRF94, época 1995.4... 36
Tabla 5: Coordenadas planas de Gauss de los puntos CH-UD 1 Y CH-UD2, ITRF94, época 1995.4 ... 36
Tabla 6: Coordenadas elipsoidales de los puntos de control ITRF94, época 1995.4 ... 36
Tabla 7: Coordenadas Planas cartesianas de los puntos de control ... 37
Tabla 8: Coordenadas planas de Gauss de los puntos de control ... 37
Tabla 9: Coordenadas del Delta 21 tomado como base para el levantamiento de los puntos de control con RTK ... 65
Tabla 10: Coordenadas Elipsoidales de los puntos de control ... 65
Tabla 11: Coordenadas Planas cartesianas con origen Choachi Cundinamarca 2012 de los puntos de control ... 65
Tabla 12: Coordenadas Planas de Gauss de los puntos de control ... 66
Tabla 13: Resultados del RMS y GSD ... 71
Tabla 14 Comparación GSD teórico y GSD obtenido en campo ... 72
Tabla 15: Características de las cámaras ... 72
Tabla 17: Punto de control 1 ... 73
Tabla 23: Distancia de cada uno de los puntos comparados ... 75
Tabla 24: Datos estadísticos... 75
Tabla 25: Comparación tamaño de archivo ... 82
Tabla de ilustraciones Ilustración 1 Espectro electromagnetico ... 26
Ilustración 2: Índice vegetación en cultivos. Tomado de http://www.monitoreosatelital.cl/indice-de-vegatacion/ ... 27
Ilustración 3: Archivo KML con cada uno de los predios que componen el predio el Tíbar. Fuente: Google Earth ... 28
Ilustración 4: imagen de los lotes que componen el predio Tíbar: Fuente: Geoportal del IGAC. www.geoportal.igac.gov.co/ssigl:0/visor/galeria.req?mapald=23 ... 29
Ilustración 5: Lugar de despegue y aterrizaje del DRONE. Fuente propia ... 30
Ilustración 6: Recorrido por el predio. Fuente propia ... 30
Ilustración 7: Placa CH-UD 1. Fuente propia ... 31
Ilustración 8: Placa CH-UD 2. Fuente propia ... 31
Ilustración 9: Posicionamiento de las placas. Fuente propia ... 31
Ilustración 10: Punto de control 1 sobre la vía Choachi - Ubaque. Fuente propia ... 32
Ilustración 11: Punto de control 2 sobre la vía Choachi - Ubaque. Fuente propia ... 32
Ilustración 12: Punto de control 7 ubicado en el lindero sur del lote. Fuente propia. ... 33
Ilustración 13 : Punto de control 5 ubicado en el lindero occidental del lote. Fuente propia. ... 33
Ilustración 14: Punto de control 6 ubicado en el lindero occidental del lote. Fuente propia. ... 33
Ilustración 15: Dji Phanton 3 profesional. Fuente propia ... 34
Ilustración 16: Imágenes cargadas al software Global Mapper v.18. ... 38
Ilustración 17: Archivo Kmz generado por Global Mapper v.18.Fuente propia ... 38
Ilustración 18: Foto-índice en Google Earth. Fuente propia... 39
Ilustración 19: Fotografía desplegada en Google Earth. Fuente propia ... 39
Ilustración 20: Imágenes cargadas en el software PhotoScan. Ag ... 40
Ilustración 21: Alineación de fotografías. Fuente Agisoft PhotoScan ... 41
Ilustración 23: Coordenadas en sistema sexagesimal. Tomado de Block de notas ... 42
Ilustración 24: Transformación de coordenadas geográficas decimales a sexagesimales. Fuente programa Excel. ... 42
Ilustración 25: Transformación de coordenadas a planas cartesianas origen Choachi Cundinamarca 2012. Tomado de Software Magna Sirgas ... 43
Ilustración 26: Coordenadas planas cartesianas con origen Choachi Cundinamarca 2012 subidas a PhotoScan. Tomado de Agisoft PhotoScan ... 44
Ilustración 27: Puntos de control. Tomado de Agisoft Photoscan ... 45
Ilustración 28: Marcas en las imágenes. Tomado de PhotoScan ... 45
Ilustración 29: Optimización de los errores en los puntos de control. Tomado de Agisoft PhotoScan. ... 46
Ilustración 30: Parámetros para generar la nube de puntos densa. Tomado de Agisoft PhotoScan ... 46
Ilustración 31: Parámetros para la creación de la malla. Tomado de Agisoft Photoscan ... 47
Ilustración 32: Nube de puntos densa. Tomado de Agisoft Photoscan... 47
Ilustración 33: Sombreado. Tomado de Agisoft Photoscan. ... 47
Ilustración 34: Parámetros para la creación de la textura. Tomado de Agisoft PhotoScan ... 48
Ilustración 35: Malla de triángulos. Tomado de Agisoft PhotoScan ... 48
Ilustración 36: Parámetros de creación de textura. ... 48
Ilustración 37: Modelo generado. Tomado de Agisoft Photoscan ... 49
Ilustración 38: Parámetros para generar el modelo digital de elevación ... 49
Ilustración 39: Modelo digital de elevación. Tomado de Agisoft Photoscan ... 50
Ilustración 40: Ortofotografia generada por el software. Tomado de Agisoft Photoscan. ... 50
Ilustración 41: Polígono real del predio el Tíbar. Fuente Google Earth ... 52
Ilustración 43: Polígono de mayor extensión r. Tomado de programa eMotion ... 53
Ilustración 42: Polígono del predio el Tíbar. Tomado de programa eMotion ... 53
Ilustración 44: Ruta de vuelo final. Tomado del Programa eMotion ... 54
Ilustración 45: Configuración de vuelo. Tomado de eMotion 2 ... 55
Ilustración 46: Parámetros del vuelo y de las cámaras. Tomado de eMotion 2 ... 55
Ilustración 47. Pronostico del clima. Tomado de http://www.pronosticosyalertas.gov.co/ ... 56
Ilustración 48: Aproximación de nubes. Tomado de http://www.accuweather.com/es/co/bogota/107487/hourly-weather-forecast/107487?hour=369 56 Ilustración 49: Pronostico del clima. http://www.accuweather.com/es/co/bogota/107487/hourly-weather-forecast/107487?hour=369 ... 57
Ilustración 50: Levantamiento de los puntos de control por el método RTK. Fuente propia ... 58
Ilustración 51: Lista de chequeo. Fuente propia ... 58
Ilustración 52: Lista de chequeo. Fuente propia ... 59
Ilustración 53: Equipo eBee ensamblado. Fuente propia... 59
Ilustración 54: Verificación del equipo. Fuente propia. ... 60
Ilustración 55: Cámara NIR del eBee. Fuente propia. ... 60
Ilustración 56: Cámara RGB del eBee. Fuente propia. ... 60
Ilustración 57: Lanzamiento del eBee RGB. Fuente propia ... 61
Ilustración 59: Creación del proyecto para el geoetiquetado. Tomado del software eMotion ... 62
Ilustración 60: Archivo bbx del vuelo. Fuente Programa eMotion ... 63
Ilustración 61: Geoetiquetado de las fotografías del vuelo. Fuente Programa eMotion. ... 63
Ilustración 62: Fotoíndice del vuelo NIR. Tomado de Google Earth ... 64
Ilustración 634: Datos de la creación del PRJ. Tomado de ArcGies 10.4.1 ... 68
Ilustración 64: Rectángulo para el corte de la ortofotografia. Tomado de Global Mapper 18. .. 69
Ilustración 65: Corte polígono con buffer. Tomado de PhotoScan ... 70
Ilustración 66: Ubicación de los puntos de comparación ... 74
Ilustración 67 Vectorizacion VS levantamiento topográfico ... 76
Ilustración 68: Comparación de puntos de control ... 79
Ilustración 69: Punto de control 1 ... 80
Ilustración 70: punto de control 3 ... 80
Ilustración 72: Punto 5 ... 80
Ilustración 71: Punto 4 ... 80
Ilustración 73: Punto 7 ... 81
Ilustración 74: Puntos 6 ... 81
Ilustración 75: Ortofotografías cortadas ... 83
1. Introducción
Las fotografías aéreas son fuente de información para realizar trabajos en los que se desee
obtener una representación del terreno. Poco a poco se ha ido implementado a tal punto que
son utilizadas para la elaboración de cartografía topográfica, catastral, de riesgos, de
ordenamiento territorial y temas a fines.
En muchas ocasiones evita trabajo en campo y se pueden realizar estudios detallados, sin
embargo, hay que tener en cuenta los limitantes en cuanto a la geometría obtenida en estas
fotografías, ya que disminuye la probabilidad de utilizarlas como mapas convencionales
eliminando la posibilidad de hacer cualquier tipo de medición.
Una de las principales limitaciones de las fotografías aéreas es la falta de georreferenciación,
produciendo problemas que evita realizar estudios de tipo geométrico, ya que es una
representación cónica de la superficie que es producida por la perspectiva, la falta de
conocimiento de la verticalidad del relieve y la distorsión producida por la cámara con la que se
fotografía dicha superficie.
Debido a estas limitantes se han implementado la creación de ortofotografías, que son productos
cartográficos georreferenciados y corregidos, capaces de eliminar problemas de tipo geométrico,
permitiendo extraer información geográfica.
Con implementación de la tecnología VANT1 realizar este tipo de trabajos se ha vuelto
asequible para las persona, por su disminución en costo y tiempo en comparación a los métodos
antiguos para la toma de fotografías aéreas.
Las ortofotografías juegan un papel complementario dentro de los levantamientos topográficos,
ya que permiten tomar información general en lugares de acceso restringido o de difícil, dando la
oportunidad de generar modelos muy completos, con información verídica y conservando en esta
una buena precisión. Además, es importante mantener información sobre las áreas que rodean la
zona de interés ya que por medio de esta se puede realizar una localización general del predio y
un reconocimiento de elementos importantes, en la topografía de la zona.
Este proyecto se realizó con el fin de generar una ortofotografia del predio El Tibár
perteneciente a la universidad Distrital Francisco José De Caldas, para complementar la
información del levantamiento topográfico de predio.2
Inicialmente se realizó una visita a campo, en esta se materializaron y georreferenciaron dos
placas (CH-UD1 y CH_UD2) y 7 puntos de control para poder llevar a cabo los vuelos, además
se hizo un reconocimiento del terreno con un recorrido por los linderos del lote y un vuelo
realizado con un DRONE Dji Phanton 3 Profesional.
Posteriormente se planearon los dos vuelos con el DRONE eBee (NIR3 – RGB4). El día 23
de octubre se realizaron dichos vuelos y adicionalmente se llevó a cabo el levantamiento con
RTK5 de los puntos de control para su verificación.
Finalmente se procesaron los datos obtenidos mediante los vuelos en el software Photoscan, se
generó la ortofotografia del predio, logrando complementar la información del levantamiento y
2 El levantamiento topográfico del predio fue realizado por los estudiantes Libardo Cuba, Camilo Castellanos y
Jennifer Castro.
3 NIR: Siglas en ingles de Near-Ifrared que traducido al español significa Infrarrojo cercano 4 RGB: siglas en ingles de Red-Green-Blue que traducido al español significa Rojo verde y azul
además generando gracias a las fotografías NIR un índice de vegetación, dejando la base que
1. Objetivos
1.1.Objetivo general
Obtener una ortofotografia del lote El Tíbar perteneciente a la Universidad Distrital
Francisco José De Caldas localizado en la vereda Guanza del municipio de Choachi
1.2.Objetivos específicos
• Obtener imágenes del terreno y un control topográfico terrestre para generar productos georreferenciados.
• Procesar imágenes NIR, RGB obtenidas en los vuelos y las coordenadas geodésicas obtenidas mediante los posicionamientos.
• Realizar un análisis comparativo acerca de la eficacia del método utilizado en este proyecto (utilización de Drone) para la obtención de datos, y los métodos
convencionales, analizando los resultados con los dos tipos de imágenes (NIR y
2. Marco teórico
2.1. Vehículo Aéreo No Tripulado (VANT)
Los vehículos aéreos no tripulados UAS o RPS por sus siglas en inglés (Unmanned Aircraft
Systems o Remotely Piloted Aircraft Systems, son aeronaves que no requieren ser operadas por
un piloto desde su interior, por ende son controladas desde su exterior manteniendo un vuelo
sostenido y monitoreado (Sánchez Jiménez, Mulero Valenzuela, & Saumenth Cadavid, 2013).
Aunque inicialmente fueron creados para fines militares, debido a que no se exponía la vida de
los militares y se podían realizar operaciones eficaces y silenciosas, en la actualidad su campo de
acción es amplio, ya que tienen usos como Topografía aérea, Cartografía aérea, catastro,
Vigilancia policial, Monitoreo de líneas de energía, oleoductos y gaseoductos, Fumigaciones,
Minería, agricultura, geología, medio ambiente y usos militares, entre otros (Sánchez Jiménez,
Mulero Valenzuela, & Saumenth Cadavid, 2013).
Estos equipos tienen un tamaño significativamente menor que las aeronaves tripuladas, por lo
que las interferencias sobre los parámetros de la corteza terrestre que pretenden ser medidos
serán menores, tales como los campos magnéticos o gravitacionales
2.1.1. Usos de la tecnología VANT en topografía
Con este tipo de tecnología se pueden obtener gran cantidad de datos, utilizando la fotogrametría6, de esto se pueden obtener diversos productos como mapas de zonas de difícil
acceso o grandes extensiones, modelos digitales de elevación del terreno, índices de vegetación,
ortofotografías, ortomosaico, cubicaciones, control de movimiento de tierras etc.
Las principales ventajas de esta tecnología frente a los métodos terrestres son:
• La capacidad de cubrir grandes extensiones de terreno en muy poco tiempo.
• Alcanzar lugares de difícil acceso sin riesgo para las personas.
• Complementar la información adquirida con fotografías de alta calidad.
• Con los datos tomados de un mismo vuelo se pueden generar planos a cualquier escala.
2.1.2. Reglamentación en Colombia para el uso de la tecnología VANT
La aeronáutica Civil colombiana posee una reglamentación especial para el uso
comercial de DRONES, la norma contiene los siguientes parámetros:
• Licencia de piloto privado con curso en tierra con 6 meses de duración.
• 40 Horas de vuelo y 200 despegues y aterrizajes, previos, certificados por la escuela de aviación.
• Identificación y matrícula del dron.
• Póliza de seguro para daños a terceros.
•
Solicitud con plan de vuelo ante la Aeronáutica Civil con 15 días hábiles deanticipación.
•
El dron debe tener un color que permita ser identificado fácilmente en el aire.• Los drones con un peso mayor a 25 kilogramos y que sus hélices sean metálicas, no
pueden volar en el territorio nacional.
• Se prohíbe volar cerca de aeropuertos, bases militares y de policía, entidades del estado
como gobernaciones y alcaldías, eventos con aglomeración de personas y cerca de
edificaciones.
• Se prohíbe volar DRONES en un radio de 1,8 kilómetros del Presidente, Vicepresidente,
autoridades nacionales e internacionales.
La norma hace claridad en las distancias de vuelo permitidas:
• Altura máxima: 152 metros
• Altura mínima de un objeto o persona: 50 metros
• Distancia máxima recorrida: 750 metros
Y se clara que las sanciones pecuniarias pueden llegar a ser de hasta 600 SMMLV y son
impuestas para el explotador del dron (empresa) y para el piloto.
2.2.Fotografía aérea
Imagen de la superficie terrestre captada mediante el empleo de sensores fotográficos
instalados a bordo de diversas plataformas aerotransportadas, y se utilizan para obtener
información, su eje óptico generalmente es vertical.
Son procesadas por medio de la fotogrametría con esto se pueden obtener productos de datos
espaciales con características como (Jauregui, 2016):
a) Controlados: fotos rectificadas y trianguladas.
b) Semicontrolados: fotos rectificadas o trianguladas
c) No controlados: fotos sin rectificar ni triangular
2.2.1. Clasificación de la fotografía aérea
Su clasificación se basa en las longitudes de onda que captan (Sifuetes R & Vasquez A,
1997)
• Pancromáticas: son fotografías a blanco y negro, sensibles a la mayor parte de las radiaciones del espectro visible, y se asemejan a la visión humana.
• Color: Trabajan con las bandas roja, azul y verde
• Infrarrojas blanco y negro: Permite identificar más fácil las especies, debido a que la radiación atraviesa la atmosfera, y la clorofila no la absorbe.
• Infrarrojas color (falso color): captan las longitudes de onda del infrarrojo, no visible para el ojo humano, sensibles a la misma banda espectral que las infrarrojas a blanco y
negro, pero estas asignan colores a los objetos que no tiene que ver con la realidad.
2.2.1.1. Fotografías infrarrojas
Estas fotografías difieren de las convencionales, ya que en ellas se filtra totalmente el color
azul, esto remueve el efecto de la dispersión atmosférica. Por ende proporcionan información de
Este tipo de fotografías son utilizadas en astronomía, oceanografía, meteorología, estudios
ambientales, lucha contra incendios, navegación, etc. Con ellas se puede obtener información de
la vegetación, debido a que la clorofila es el factor que determina la salud en las plantas y la
reflección de radiación (Gonzales Vázquez & Marey Perez, 2016).
2.2.2. Escala y traslapos de las fotografías aéreas
La escala (E) se define como la relación que existe entre una distancia media en la foto (d) y
su correspondiente longitud de medida sobre el terreno (D), También es la relación que existe
entre la distancia focal de la cámara (f) y la altura de vuelo sobre el terreno (h). (Froment,
20016).
El traslape es un área común, entre dos o más fotografías consecutivas; puesto que la cámara
toma las fotos en un lapso tan corto entre una y otra, el avión no alcanza a salir totalmente del
área fotografiada (Arévalo Tribaldos, 2010). El traslapo puede ser de dos clases: lateral y
longitudinal:
•
Traslapo lateral: Es el sector de las fotografías que se repite entre las fotos de una faja ylas laterales de las adyacentes. Aproximadamente este traslapo debe ser de un 30% para
que permita la cobertura de toda el área mediante visión estereoscópica o tridimensional
de las imágenes fotografiadas, de tal forma, que el cubrimiento del área objeto de trabajo
permita fácilmente la identificación de los puntos de enlace indispensables para la
posterior foto- interpretación cierre y dibujo de áreas y mapas correspondientes (Arévalo
Tribaldos, 2010).
•
Traslapo longitudinal: Es el sector de la fotografía que se replica entre una fajafotografiada tomada en sentido longitudinal de una línea de vuelo. En contraste con el
anterior, este recubrimiento entre fotos debe ser aproximadamente del 60% para
posibilitar la visión estereoscópica de los elementos fotografiados por pares consecutivos
(Arévalo Tribaldos, 2010).
2.2.3. Correspondencia de imágenes Digitales
Esto consiste en la identificación y medición automática de puntos, líneas y áreas homologas
entre las fotografías, este proceso emplea en múltiples procedimientos de la fotografía digital,
como la búsqueda de marcas fiduciales en la orientación interna automática, identificación de los
puntos homólogos en la orientación relativa, selección y transferencia automática de puntos de
pasos de Aero-triangulación y generación automáticas de entidades. Estos métodos también
trabajan con niveles digitales, comparando su distribución en áreas poco significativas, y
calculando el índice de semejanza entre dos puntos valorados de forma cuantitativa. (Gonzales
Vázquez & Marey Perez, 2016)
2.2.4. GSD
El GSD representa la resolución espacial de las fotos con respecto al terreno, y de la
ortofoto que será generada, Siendo la distancia espacial en centímetros entre los centro de
por consiguiente se disminuye la posibilidad de identificar elementos dentro de las
fotografías obtenidas.
De acuerdo al índice de hojas del IGAC la resolución es la siguiente
Tabla 1 Índice de hojas del IGAC
Índice hoja GSD
1:1.000 10 centímetros
1:2.000 20 centímetros
1: 5000 30 centímetros
1 : 10.000 50 centímetros 1: 25.000 100 centímetros
250 centímetros
Tabla 2: Especificaciones técnicas de control terrestre
2.2.5. Aerotriangulación
Se denomina así al proceso de cálculo de los parámetros de cada fotografía, este es un modelo matemático fundamentado en ecuaciones de colinealidad, que incorpora gran
redundancia al proceso para dar robustez al proceso para generar resultados confiables
2.3.
OrtofotoEs una fotografía aérea georreferenciada y corregida a través de un software, para eliminar los errores producto de los elementos empleados en su captura; de esta manera obtiene una
escala y un sistema de proyección uniforme. El resultado es digital, de alta calidad y con
precisión planímetrica. Permitiendo así la extensa aplicabilidad en el campo civil y militar (Wolf
& Ghilani, 2008). De ellas se pueden obtener medidas reales de terrenos y superficies, pueden
ser comparadas con otras informaciones georreferenciadas como lo levantamientos topográficos,
son de fácil entendimiento y conservan información completa de una zona.
2.4. Índice de vegetación
Es un juego de datos terrestres, que combinan las bandas espectrales, que tiene como objetivo
realzar la cubierta vegetal en función de su respuesta espectral, esto hace referencia al reflejo,
absorción y trasmisión de luz en la vegetación. Estos índices son calculados a partir de
operaciones algebraicas entre distintas bandas espectrales, de esto resulta una imagen compuesta
de pixeles con parámetros de cobertura vegetal (Mundo SIG, 2016).
Ecuación 2: índice de vegetación
𝐼𝐼𝐼𝐼 − 𝐼𝐼 𝐼𝐼𝐼𝐼 + 𝐼𝐼
En donde:
• IR: infrarrojo cercano
Existe una firma espectral o luz reflejada por los objetos que el ojo humano no puede ver,
esta luz depende de la composición química de cada objeto, la vegetación en buenas condiciones
refleja más luz en la banda del infrarrojo cercano, por este motivo se utiliza el índice de
vegetación normalizado (NVDI7), ya que con él se puede hacer una clasificación de la
vegetación (Mundo SIG, 2016).
7 NVDI: Normalize d Difference vegetation Índex que en español traduce Índice Diferencial de Vegetación
Ilustración 1 Espectro electromagnetico
Los índices de vegetación son utilizados para monitoreo de cultivos, en agricultura de
precisión y para detectar la vegetación y el estado de esta en una zona.
3. Metodología
En la obtención de la ortofotografia del predio El Tíbar, se realizaron diversos
procedimientos para la recolección de datos, estos fueron llevados a cabo en campo y en oficina.
A continuación se explicarán cada uno de los procesos realizados.
3.1.Reconocimiento del terreno
3.1.1. Información
Se realizó una investigación previa, obtenida por medio de fotografías existentes del predio,
un archivo KML en el que se delimita y muestra su ubicación, además se revisaron las escrituras
y el folio de matrícula que proporcionaron información sobre los linderos y el área del lote. Con
estos datos se pudo revisar en el portal del IGAC.
3.1.2. Visita a campo
El día 7 de Octubre de 2016 se llevó a cabo una visita a campo con el fin de realizar un
reconocimiento real y actual del terreno, en dicha visita se establecieron parámetros fundamentales de la zona en la que se van a realizar las operaciones aéreas garantizando que estas sean seguras, con el fin de no causar accidentes:
• Lugar para el despegue y el aterrizaje: esta zona debe estar libre, además la zona no debe tener una pendiente pronunciada.
• Obstáculos en el área : se deben identificar los obstáculos de la zona, las construcciones, árboles, postes, cuerpos de agua, líneas eléctricas, además se debe revisar el tráfico aéreo
(aves, aviones, avionetas e incluso otros DRONES)
• Seguridad del área
Después de revisar los aspectos anteriormente nombrados se realizó un recorrido por los linderos del predio, esto en compañía de una persona de la zona que conoce el lote, y se escogieron los lugares donde se instalarían los puntos de control.
Ilustración 5: Lugar de despegue y aterrizaje del DRONE. Fuente propia
3.1.3. Materialización de los puntos de control
Luego del recorrido se procedió a instalar los puntos de control, para esto se materializaron dos vértices denominadas CH-UD1 y CH-UD 2 (anexo del 4al 6) , que fueron georreferenciadas por el método estático diferencial, utilizando los GPS Topcon GR-5 doble frecuencia que fueron facilitados por la Universidad; se utilizaron de apoyo las estaciones permanentes BOGA y ABPW.
Ilustración 7: Placa CH-UD 1. Fuente propia Ilustración 8: Placa CH-UD 2. Fuente propia
La placa CH-UD1 fue escogida como base para la georreferenciación de los puntos de
control, se escogieron lugares despejados para la instalación de estos, de modo que cuando el
DRONE sobrevolará la zona los puntos aparecieran en las fotografías. El método utilizado para
darle coordenadas a estos puntos fue estático rápido o Stop and Go, se instalaron 7 puntos en total (anexos del 7 al 13).
Ilustración 10: Punto de control 1 sobre la vía Choachi - Ubaque. Fuente propia
Ilustración 13 : Punto de control 5 ubicado en el lindero occidental del lote. Fuente propia.
Ilustración 14: Punto de control 6 ubicado en el lindero occidental del lote. Fuente propia.
3.1.4. Vuelo de reconocimiento
Debido a la topografía de la zona y el estado del lote, existen muchos detalles que en un
simple recorrido no se pueden detectar, por ello se realizó un vuelo de reconocimiento con un
DRONE Dji Phanton 3 profesional (ver anexo1).
De este vuelo se obtuvieron 36 fotografías que permitieron realizar una revisión más
detallada del estado del terreno, generando una idea preliminar del resultado que se obtendrá
con los vuelos del eBee, además se verificó la ubicación de los puntos de control, confirmando
la visualización de estos.
3.2.Procedimientos en oficina previos a la realización de los vuelos 3.2.1. Procesamiento de los datos de la base y los puntos de control
Este proceso se realizó con el software Leica Geo office 8.3, se utilizaron las estaciones permanentes BOGA perteneciente al IGAC y ABPW de propiedad del acueducto, estas
estaciones se utilizaron solo para la georreferenciación de la placa CH-UD 2. Se siguieron los
pasos para el cálculo y transformación de coordenadas de puntos por doble determinación en el
sistema GPS del IGAC (Instituto Geografico Agustín Codazzi, 2004). Estos pasos son:
• Se descargan los archivos Rinex de las estaciones permanentes de la página del IGAC.
• Se obtienen las coordenadas en época de rastreo de las estaciones.
• Se soluciona el vector obtenido
• Se realiza el cálculo de velocidades para la placa CH-UD2 teniendo en cuenta la época de rastreo que es 2016.8 y la época de referencia 1995.4.
• Se transforman las coordenadas a Planas cartesianas con origen Choachi (ver anexo 14)
Paso siguiente se realiza un proceso similar pero tomando como base la placa con
coordenadas CH-UD2 para georreferenciar la placa CH-UD1. En las siguientes tablas
pueden observar los resultados de estos dos procesos.
Tabla 3: Coordenadas Elipsoidales de las placas CH-UD1 y CH-UD2. ITRF94, época 1995.4
Punto Época Latitud Longitud Altura
Elipsoidal
Ondulación Geoidal
Altura Ortométrica
CH-UD1 1995.4 4°30’27.82992”N 73°55’9.41093”W 1861.938 25.74 1836.198
CH-UD 2 1995.4 4°30’29.20392”N 73°55’5.28273”W 1858.789 25.72 1833.069
Tabla 4: Coordenadas planas cartesianas de los puntos CH.UD1 Y CH-UD2, ITRF94, época 1995.4
Punto Norte Este Origen Planch
a
Altura Ortométrica
CH-UD1 990218.025 1017559.245
Cundinamarca-Choachi -2012
CH-UD2 990260.244 1017686.543 1833.069
Datum Magna-Sirgas – ITRF94 – época 1995.4 - elipsoide de referencia GRS80 correspondiente WGS 84
Tabla 5: Coordenadas planas de Gauss de los puntos CH-UD 1 Y CH-UD2, ITRF94, época 1995.4
Punto Norte Este Altura
Elipsoidal Origen Plancha
Altura Ortométrica
CH-UD1 990218.794 1017559.662 1861.938
Ce
CH-UD2 990261.027 1017686.913 1858.789 1833.069
Datum Magna-Sirgas – ITRF94 – época 1995.4 - elipsoide de referencia GRS80 correspondiente WGS 84
Con las coordenadas de la placa CH-UD1, se procesan los 7 puntos de control instalados en
campo, tomando esta placa como base, en las siguientes tablas pueden observar los resultados
de estos dos procesos.
Tabla 6: Coordenadas elipsoidales de los puntos de control ITRF94, época 1995.4
Punto Latitud Longitud Altura
Elipsoidal
Altura Ortométrica
promedio
Punto de control 1 4°30'27.79142"N 73°55'9.47958"W 1861.649 1835.429 Punto de control 2 4°30'28.90135"N 73°55'11.63065"W 1864.762 1838.537 Punto de control 3 4°30'28.0478"N 73°55'13.18284"W 1876.589 1850.364 Punto de control 4 4°30'29.01731"N 73°55'14.22809"W 1893.556 1867.326 Punto de control 5 4°30'24.21418"N 73°55'17.38832"W 1969.179 1942.944 Punto de control 6 4°30'22.7247"N 73°55'16.93227"W 1974.107 1947.877 Punto de control 7 4°30'22.58041"N 73°55'10.37858"W 1955.371 1929.156
Tabla 7: Coordenadas Planas cartesianas de los puntos de control
Punto Norte Este Elipsoidal Altura Origen Plancha Ortométrica Altura promedio
Punto de cotrol2 990216.842 1017557.128 1861.649
Cundi Punto de cotrol3 990250.946 1017490.797 1864.762 1838.537 Punto de cotrol4 990224.719 1017442.933 1876.589 1850.364 Punto de cotrol5 990254.509 1017410.701 1893.556 1867.326 Punto de cotrol6 990106.926 1017313.252 1969.179 1942.944 Punto de cotrol7 990061.16 1017327.315 1974.107 1947.877 Punto de cotrol8 990056.727 1017529.407 1955.371 1929.156
Datum Magna-Sirgas – ITRF94 – época 1995.4 - elipsoide de referencia GRS80 correspondiente WGS 84
Tabla 8: Coordenadas planas de Gauss de los puntos de control
Punto Norte Este Elipsoidal Origen Plancha Altura Ortométrica Altura
Punto de control 1 990217.610 1017557.546 1861.649
Ce Punto de control 2 990251.690 1017491.227 1864.762 1838.537 Punto de control 3 990225.461 1017443.383 1876.589 1850.364 Punto de control 4 990255.235 1017411.154 1893.556 1867.326 Punto de control 5 990107.675 1017313.765 1969.179 1942.944 Punto de control 6 990061.926 1017327.834 1974.107 1947.877 Punto de control 7 990057.537 1017529.867 1955.371 1929.156
Datum Magna-Sirgas – ITRF94 – época 1995.4 - elipsoide de referencia GRS80 correspondiente WGS 84
3.2.2. Procesamiento del vuelo realizado con el Dji Phanton 3 profesional
Las imágenes obtenidas con este DRONE vienen georreferenciadas, debido a esto el paso
inicial fue crear un foto-índice, que tiene como finalidad mostrar la ubicación, el orden en el que
3.2.2.1. Foto-índice
Para la creación de este foto índice se utiliza en software Global Mapper v.18 este es una
aplicación de sistemas de información geográfica, que permite gestionar datos espaciales
(Blue Marble Geographics, s.f.).
Los pasos para la creación del ortomosaico son los siguientes:
• Se cargan las imágenes al programa Global Mapper v.18.
• Una vez cargadas las imágenes estas se exportan en formato Kmz, que permite que las imágenes sean visualizadas en Google Earth.
Ilustración 16: Imágenes cargadas al software Global Mapper v.18. Fuente propia
• El foto-índice se genera, y cuando se da clic en cada una de las cámaras que aparecen en Google Earth se puede ver la foto tomada y sus característica.
3.2.2.2. Proceso en Agisoft PhotoScan
Este software tiene como función realizar el proceso fotogramétrico de imágenes digitales y genera datos espaciales en 3D (Agisoft LLc, 2006). A continuación se explicara cómo se lleva a cabo el proceso en Photoscan.
Ilustración 18: Foto-índice en Google Earth. Fuente propia
• Debido a que las imágenes de Dji Phanton Profesional quedan georreferenciadas, el paso inicial es cargar las imágenes al programa, estas imágenes tienen el sistema de
coordenadas geocéntricas., debido esto se realizó un proceso de prueba verificando que la
ubicación del vuelo coincidiera con la de la zona, exportando el archivo en un KMZ y
verificando en Google Earth, una vez verificada la información y la ubicación se procede
a realizar el proceso en coordenadas planas cartesianas con origen Choachi
Cundinamarca.
• Las fotografías se cargan al software y se alinean, esto permite poder exportar las cámaras a las que se les cambiara el sistema de coordenadas de Geocéntricas a planas
cartesianas.
• El programa permite exportar las cámaras solo después de que las fotografías estén alineadas, se genera un archivo de texto en formato Omega Phi Kappa8, este archivo se
transforma en un Excel para realizar la transformación de coordenadas.
8El omega, phi, kappa ángulos se definen como los ángulos utilizados con el fin de girar la (X, Y, Z) sistema de
coordenadas geodésicas y alinearla con la imagen del sistema de coordenadas. (PIX4D S.A, s.f.)
Ilustración 21: Alineación de fotografías. Fuente Agisoft PhotoScan
Ilustración 22: Archivo de las coordenadas de las cámaras generado por el software PhotoScan. Fuente Programa Notepad++
• Se pasan las coordenadas elipsoidales decimales al sistema sexagesimal para que el software Magna Sirgas pro pueda hacer la transformación a planas cartesianas, y
nuevamente se lleva al block de notas para realizar la configuración en grados, minutos,
y segundo.
Ilustración 24: Transformación de coordenadas geográficas decimales a sexagesimales. Fuente programa Excel.
• El archivo es cargado en el software Magna Sirgas pro 3.0 para realizar la
transformación correspondiente de coordenadas elipsoidales a coordenadas planas
cartesianas, con origen en choachi Cundinamarca 2012 (ver anexo 14)
• Luego de realizada la conversión, se remplazan estas nuevas coordenadas en el archivo de Excel, se copian en el block de notas y se guardan en formato TXT para poder importarlo en el Agisoft PhotoScan, y de nuevo se realiza la alineación de fotografías.
• Se procede a ubicar y referenciar los puntos de control en las imágenes, las coordenadas para estos puntos se pueden introducir de forma manual para cada uno o cargando el
archivo en formato TXT, en este caso como solo existen 7 puntos de control, se optó por
realizar este paso de forma manual. El programa posee una ventana donde se generan las
Marcas, aquí se crean una a una introduciendo las coordenadas Norte-Sur, Este-Oeste y la
cota de, luego se escoge la fotografía y se crea la marca. El programa automáticamente
selecciona y guía las imágenes en la que aparecen los puntos, de manera que se facilita la
ubicación, cada marcador se arrastra al centro del punto de control intentando tener la
mayor exactitud posible, a mayor número de marcas disminuyen los errores en metros y
en pixel.
• Las marcas deben ser lo más cercanas al centro del punto de control, cuando se han marcado los puntos en todas las imágenes, se hace una corrección a los errores que se
generan en metros y en pixeles, esto se lleva a cabo en la opción de optimizar.
Ilustración 27: Puntos de control. Tomado de Agisoft Photoscan
• Con esta optimización se procede a generar la nube de puntos densa, la malla y la textura del modelo.
Ilustración 29: Optimización de los errores en los puntos de control. Tomado de Agisoft PhotoScan.
Ilustración 32: Nube de puntos densa. Tomado de Agisoft Photoscan
Ilustración 31: Parámetros para la creación de la malla. Tomado de Agisoft Photoscan
Ilustración 35: Malla de triángulos. Tomado de Agisoft PhotoScan
Ilustración 34: Parámetros para la creación de la textura. Tomado de Agisoft PhotoScan
• Ccomo resultado de los procesos anteriores, se obtiene un modelo digital de terreno.
• Este software permite crear un modelo digital de elevación (DEM), que permite revisar el comportamiento del terreno.
Ilustración 37: Modelo generado. Tomado de Agisoft Photoscan
Finalmente se genera la ortofotografia del predio Tíbar perteneciente a la Universidad
Distrital Francisco José de Caldas.
3.2.3. Planeación del vuelo
Para la ejecución de los vuelosse utilizó un equipo VANT (Vehículo Aéreo No Tripulado) eBee
fabricado por la compañía SensenFly LTDA. La ruta de vuelo para este equipo se ejecuta en el programa eMotion 29
Con la visita a campo se determinaron los linderos reales del predio, debido a esto fue necesario utilizar el levantamiento del lote realizado en capo por otro grupo de estudiantes10 (formato DWG), para
determinar con exactitud la ruta de vuelo que se va a realizar.
Para generar las rutas de vuelo, el programa se ejecuta en modo simulador, de esta forma el software le permite al usuario conectarse directamente con Google Earth y visualizar el terreno real sobre el que se va a realizar el trabajo (Ilustración 41). Para lograr esto es necesario tener un polígono del lote que se generó de la siguiente manera:
• Se tomó el archivo DWG y se exportaron las coordenadas de los vértices del lote (anexo28).
• Estos vértices estaba en coordenadas Planas cartesianas con origen Choachi
Cundinamarca, por ende se llevó a cabo su transformación a coordenadas elipsoidales.
• Estas coordenadas se subieron al Software Google Earth, y sobre ellas se realizó el polígono del lote.
• Se exportó el polígono en formato KML, para que el programa eMotion lo reconozca.
9Se considera un software de estación en tierra, es creado por la compañía SenseFly y se utiliza para planificar,
simular, supervisar y controlar el vuelo de mapeo. (SensenFly LTDA., 2017)
10Levantamiento planímetro del predio tíbar realizado por los estudiantes Libardo Cuba, Camilo castellanos y
Jennifer Castro.
Teniendo el polígono real del lote en formato KML se procede a crear la ruta de vuelo en el
programa eMotion siguiendo los pasos nombrados a continuación.
• Se carga el archivo KML que contiene el polígono del lote (ilustración 42).
• Una vez cargado se crea otro polígono con una extensión mayor a la del predio, que finalmente será por donde transitara el avión (ilustración 43).
• Por último se genera la ruta de vuelo para el eBee (Ilustración 44).
Ilustración 43: Polígono del predio el Tíbar. Tomado de programa eMotion
Aunque con el eBee se realizaron 2 vuelos (NIR y RGB) solo se generó una ruta para ellos.
Una vez definido el polígono se definen los parámetros del vuelo:
• Resolución de 4.0 cm /px con una altura de vuelo de 114.5 metros
• Duración de vuelo de 00:15:40
• Traslapo lateral del 70%
• Traslapo longitudinal del 75%
• Distancia total de vuelo de 12.7 km
• Número de líneas de vuelo: 18
• Número de fotos: NIR 96 y RGB 99
Ilustración 45: Configuración de vuelo. Tomado de eMotion 2
Una vez definido los parámetros y creada la ruta de vuelo se genera un archivo este queda
guardado y se carga cuando se va a iniciar la labor en campo.
Para la realización de los vuelos, es necesario tener en cuenta las condiciones climáticas de la
zona en la fecha que se van a realizar las labores en campo, por ende consulta el sitio web de
IDEAM para saber el pronóstico del día 23 de octubre de 2016.
Ilustración 47. Pronostico del clima. Tomado de http://www.pronosticosyalertas.gov.co/
3.3. Realización de los vuelos
Los vuelos se llevaron a cabo el día 23 de octubre de 2016, ese día previo a la culminación de
estos se realizó un levantamiento por el método de RTK (Real Time Kinematic)11 a los puntos
de control, para verificar las coordenadas y modificar los puntos 3,4 y 5.
Este levantamiento se realizó con dos antenas GPS Topcom GR-5 doble frecuencia, y se
implementó como base a uno de los vértices de la poligonal realizada por los estudiantes
encargados del levantamiento planímetrico del predio12. Pero en el momento del levantamiento
las coordenadas introducidas a la base fueron navegadas.
11 RTK: Real Time Kinematic en español levantamiento en tiempo real.
12 Levantamiento planímetro del predio tíbar realizado por los estudiantes Libardo Cuba, Camilo castellanos y
Jennifer Castro.
Ilustración 49: Pronostico del clima. http://www.accuweather.com/es/co/bogota/107487/hourly-weather-forecast/107487?hour=369
Para la ejecución de los vuelos se debe verificar la siguiente lista de chequeo, antes durante y
después de este.
Ilustración 51: Lista de chequeo. Fuente propia
En campo se verifica el equipo con la lista de chequeo, y se carga el archivo de la ruta de vuelo al software eMotion2, es importante verificar la conexión del avión con el computador,
Ilustración 52: Lista de chequeo. Fuente propia
Ilustración 54: Verificación del equipo. Fuente propia.
Después de realizado el chequeo, el primer es el RGB. Se lanza el DRONE para su despegue, este lanzamiento se debe hacer en dirección contraria al viento, el equipo realizo el vuelo sin complicaciones con un aterrizaje óptimo y siempre monitoreado por el software eMotion 2.
De igual forma se realiza el lanzamiento para el despegue del vuelo NIR, este también se realiza satisfactoriamente.
Ilustración 57: Lanzamiento del eBee RGB. Fuente propia
Después de ejecutados los vuelos se terminó de verificar la lista de chequeo, y se descargan los datos.
3.4.Procesamiento de los vuelos eBee 3.4.1. Geo- etiquetado de las imágenes
Las imágenes que captura el DRONE eBee no cuentan con información geográfica; este
almacena la información en la caja negra, y genera un archivo en formato bbx con el que se
complementan los datos de las fotografías. El geo-etiquetado se realiza en el software eMotion.
• El paso inicial es crear un proyecto en el modo flight data manager y especificar si el vuelo se realizó o no en ese equipo.
• Se especifica el destino y se carga el archivo de formato bbx que se descargó de la caja negra de la aeronave, el software le atribuye información geográfica a las imágenes y
genera un archivo KML para ver el fotoíndice en Google Earth.
Ilustración 60: Archivo bbx del vuelo. Fuente Programa eMotion
3.4.2. Puntos de control
Como se mencionó antes la ubicación de los puntos de control 3,4 y 5 cambio, por lo que se
realizó un levantamiento con RTK y con coordenadas navegadas, para su transformación a
coordenadas reales se realizaron los siguientes pasos.
• Se realiza la descarga de los puntos de control levantados con RTK.
• Estas coordenadas son Planas de Gauss y se deben transformar a planas Cartesianas con origen Choachi 2012.
• Se realiza el cambio de la época actual a la de referencia.
• Se determina la diferencia entre las coordenadas navegadas y las reales.
• Finalmente el resultado de esa diferencia se le suma a todas las coordenadas de los puntos de control.
En la siguiente tabla se pueden observar las coordenadas del delta utilizado como base en el
levantamiento RTK y los puntos de control.
Tabla 9: Coordenadas del Delta 21 tomado como base para el levantamiento de los puntos de control con RTK
Época Norte Este Altura
Elipsoidal Origen Plancha
Altura Ortométrica
1995.4 990056.556 1017333.766 1973.917
Cundinamarca-Choachi -2012 247-I-B-3 1948.157
Datum Magna-Sirgas – ITRF94 – época 1995.4 - elipsoide de referencia GRS80 correspondiente WGS 84
Tabla 10: Coordenadas Elipsoidales de los puntos de control
Punto Latitud Longitud Altura
Elipsoidal
Altura Ortométrica
promedio
Punto de control 1 4°30'27.79142"N 73°55'9.47958"W 1861.649 1835.429 Punto de control 2 4°30'28.90135"N 73°55'11.63065"W 1864.762 1838.537 Punto de control 3 4°30'28.06107"N 73°55'13.18447"W 1876.782 1850.557 Punto de control 4 4°30'29.06448"N 73°55'14.19129"W 1893.269 1867.039 Punto de control 5 4°30'24.20464"N 73°55'17.39245"W 1969.648 1943.413 Punto de control 6 4°30'22.7247"N 73°55'16.93227"W 1974.107 1947.877 Punto de control 7 4°30'22.58041"N 73°55'10.37858"W 1955.371 1929.156
Datum Magna-Sirgas – ITRF94 – época 1995.4 - elipsoide de referencia GRS80 correspondiente WGS 84
Tabla 11: Coordenadas Planas cartesianas con origen Choachi Cundinamarca 2012 de los puntos de control
Datum Magna-Sirgas – ITRF94 – época 1995.4 - elipsoide de referencia GRS80 correspondiente WGS 84
Punto Norte Este Altura
Elipsoidal Orígen Plancha
Altura Ortométrica
promedio
Punto de control1 990216.842 1017557.128 1861.649
C
Punto de control2 990250.946 1017490.797 1864.762 1838.537
Punto de control3 990225.127 1017442.883 1876.782 1850.557
Punto de control4 990255.958 1017411.836 1893.269 1867.039
Punto de control5 990106.633 1017313.124 1969.648 1943.413
Punto de control6 990061.16 1017327.315 1974.107 1947.877
Tabla 12: Coordenadas Planas de Gauss de los puntos de control
Punto Norte Este Elipsoidal Altura Orígen Plancha Ortométrica Altura
Punto de control 1 990217.610 1017557.546 1861.649
C
Punto de control 2 990251.690 1017491.227 1864.762 1838.537
Punto de control 3 990225.869 1017443.333 1876.782 1850.557
Punto de control 4 990256.684 1017412.289 1893.269 1867.039
Punto de control 5 990107.382 1017313.638 1969.648 1943.413
Punto de control 6 990061.926 1017327.834 1974.107 1947.877
Punto de control 7 990057.537 1017529.867 1955.371 1929.156
Datum Magna-Sirgas – ITRF94 – época 1995.4 - elipsoide de referencia GRS80 correspondiente WGS 84
3.4.3. Proceso en Agisoft Photoscan
El procedimiento en el software Agisoft PhotoScan se encuentra expresado en el numeral
3.2.2.2. A continuación se describe el proceso de la corrección de la ortofotografia:
• Dentro del ortomosaico se seleccionan las zonas con menor calidad de imagen y se crea un rectángulo, es recomendable que este no abarque zonas extensas.
• Se da clic derecho y se escoge la opción asignar imágenes, inmediatamente se despliega una lista de imágenes que coinciden con la zona.
• Se escoge la imagen que mejor se juste ya que no se deben dejar espacios en blanco. De
3.4.3.1. Índice de vegetación
El NDVI13 o índice de vegetación se crea atreves de la ortofotografia NIR, con el fin de
apreciar la cantidad la calidad y el estado de la vegetación del predio.
• El primer paso consiste en abrir la paleta de colores de la ortofotografia NIR.
• Luego introducimos la ecuación en la pestaña de las formulas.
Ecuación 3 índice de vegetación
(𝑩𝑩𝑩𝑩 − 𝑩𝑩𝑩𝑩) (𝑩𝑩𝑩𝑩 + 𝑩𝑩𝑩𝑩) En donde
B1 = Rojo B2: Verde B3= Azul
• Por último se va a la opción palette y se selecciona a opción NVDI que permite crear el índice de vegetación.(anexo 20).
13 NVDI sigla en inglés Normalized Difference Vegetation Índex y que en español significa índice de vegetación de
diferencias normalizadas.
Ilustración 42: Ortofotografia final NIR. Tomado de PhotoScan
Ilustración 43: Ortofotografia final RGB: Tomado de PhotoScan
3.5.Recorte y vectorizacion de las ortofotografías
El proceso de recorte se realiza con el fin de eliminar información innecesaria, y que no afecta el
área de interés de la ortofotografia (anexo 17, 18,19 y 21), para realizar esto se utilizó el software
Global Mapper 18 y los pasos realizados se muestran a continuación:
• Para la realización del recorte y la vectorizacion es necesario la creación de un PRJ14, este se creó en el software ArcGies 10.4.1, con la información que brinda el certificado
del origen Choachi Cundinamarca 2012, tomado de la página del Instituto Geográfico
Agustín Codazzi, para esto se abre la caja de herramienta de ArcMap Arctoolbox, y se
selecciona la opción proyecciones y transformaciones , seguido de la herramienta
definir proyección , allí se crea el nuevo sistema de coordenadas proyectadas ingresando
la información del Origen.
14 El PRJ es un archivo que contiene información acerca de un sistema de proyección creado para realizar trabajos
Ilustración 634: Datos de la creación del PRJ. Tomado de ArcGies 10.4.1
• Con el sistema de proyección creado, se va a la configuración del Global Mapper 18 y se escoge la opción projections, luego load from file y finalmente se selecciona el PRJ, es
importante verificar que coincidan los parámetros.
• Se carga la ortofotografia y se selecciona el sistema de coordenadas, paso seguido se importa el archivo DWG que contiene el polígono del lindero del predio, con este se
delimita la zona de interés en este caso el predio el Tíbar.
• Se generaron 3 tipos de reporte en cada una de las ortofotografías: a) Corte rectangular
b) Corte exacto con el polígono del lindero del predio
c) Corte con un buffer de 15 metros
• Para el recorte a se genera un rectángulo sobre la imagen, este se selecciona,
posteriormente en el menú del costado izquierdo el archivo de la ortofotografia se da
doble click y se Selecciona el menú cropping y la opción crop to currently selected
polygon(s).
Ilustración 46: Ortofotografia recortada. Tomado de Global Mapper 18
• Se seleccionan los archivos de la ortofoto, y el del polígono de los linderos del lote y se exportan en este caso en formato ECW y TIF.
• Para cada recorte se debe cargar la ortofotografia nuevamente, si se va a generar el buffer se selecciona el polígono del lindero y se escoge la opción buffer y se especifica la
distancia en este caso 15 metros, y se siguen los el mismo proceso del corte en forma de
rectángulo.
• La vectorizacion se realizó el en programa ArcGies 10.4.1. esta se realizó para
determinar la diferencia que existe entre un levantamiento realizado con estación total15 y
la ortofotografia generada por un vuelo con DRONE, solo se llevó a cabo la vectorizacion
de las vías y las casas, y las comparación se realizó entre las vías del levantamiento y las
vectorizadas.
15 Levantamiento planímetro del predio tíbar realizado por los estudiantes Libardo Cuba, Camilo castellanos y
Ilustración 47: Creación de buffer. Tomado de PhotoScan
Ilustración 65: Corte polígono con buffer. Tomado de PhotoScan
4. Resultados
Como resultado se obtuvieron 3ortofotografías una de cada vuelo realizado, se generaron 2
mapas y un modelo de elevación de ellas, también se generó un índice de vegetación no
calibrado y 2 mapas de este. (Anexo 16,17 y 21).
Se hizo una comparación del resultado de los postprocesos de los tres vuelos realizados, así
como la vectorizacion de los vuelos con el levantamiento con estación total.
4.1. Comparación RMS y GSD Agisoft PhotoScan
Tabla 13: Resultados del RMS y GSD
Ítem Resultado NIR Resultado RGB Resultado RGB
(Phantom)
Error medio re-proyección
[pixeles] 1.09 5.07 2.1
Geo-localización y puntos de control
Tabla 14 Comparación GSD teórico y GSD obtenido en campo
Ítem Resultado NIR Resultado RGB Resultado RGB
(phantom)
GSD (cm) 5.35 5.11 6.03
GSD (cm) Teórico 4.0 4.0 Indefinido
4.2. Comparación de las cámaras
Tabla 15: Características de las cámaras
Tabla 16: Error medio de la ubicación de la cámara
Ítem Resultado NIR Resultado RGB Resultado RGB
(phantom)
Modelo de la cámara Canon PowerShot
ELPH110 HS DSC-WX220 FC 300X (3.61 mm)
Resolución 4608 x 3456 4896 x 3672 4000 x 3000
Longitud focal 4.3 mm 4.45 mm 3.61 mm
Tamaño de pixel 1.34 x 1.34 µm desconocido 1.56 x 1.56 µm
Pre calibrada No No No
Ítem Resultado NIR Resultado RGB Resultado RGB
4.3. Comparación puntos de control
Tabla 17: Punto de control 1
Tabla 18: Punto de control 3
Tabla 19: Punto de control 4
Tabla 20: Punto de control 5
Tabla 21: Punto de control 6
Tabla 22: Punto de control 7
4.4. Comparación de la vectorizacion con el levantamiento topográfico del predio
Esta comparación se realizó en el software AutoCAD Civil 3D, se escogieron puntos a lo
largo de la vía, se tomaron las diferencias en distancia y se realizó un promedio de estas,
en la siguiente tabla se observan los datos. (Anexo)
Ítem NIR RGB RGB (phantom)
Tabla 23: Distancia de cada uno de los puntos comparados, entre la vectorizacion realizada a la ortofotografia y el levantamiento realizado con estación total
Tabla 24: Datos estadísticos
Datos
Media 0.27124615
Error típico 0.05609149
Mediana 0.1422
Moda #N/A
Desviación estándar 0.28601161
Varianza de la muestra 0.08180264
Curtosis 0.55068677
Coeficiente de asimetría 1.27351292
Rango 0.9904
Número de punto Distancia
Mínimo 0.001
Nivel de confianza (95.0%) 0.11552259
RMSE16 0.053195747
Precisión de la poligonal 1:2500000
Ilustración 67 Vectorizacion VS levantamiento topográfico
16 RMSE: Root Mean Square Error, que en español traduce error medio cuadrático total, es la raíz cuadrada de la
5. Análisis de resultados
5.1. Comparación RMS Y GSD
Según la tabla de especificaciones y los valores obtenidos de los vuelos realizados Tablas 1 y 2 (pagina23), se define una escala de 1:1000 cómo mínimo por tener un GSD menor a 10
centímetros.
A la vez cumple con las especificaciones técnicasl del control terrestre por cada resolución y
exactitud posicional de los levantamientos para cada escala según lo estipulado en la siguiente
tabla.
De igual manera, el número de fotografías es un factor muy importante para la obtención de
errores ya que al tener más fotografías sobre un área, hay más datos e información sobre unos
puntos, al tener mayor información se puede garantizar más precision y este es uno de los
motivos del cambio del GSD. La ortofotografía obtenida con el drone phantom presenta el mayor
GSD mientras que los vuelos realizdas con el drone ebee, presentan valores de GSD muy
similares.
5.2. Comparacion de las cámaras.
En la tabla numero 15 (pagina 71 ), encontramos las características de las cámaras con las
que fueron tomadas las fotografías aéreas. Se evidencia la influencia entre el tamaño del píxel y
el GSD obtenido ya que es directamente proporcional. Ademas la calidad de la cámara, puesto
que la camara del phantom posee una característica que produce un aumento en el error en los
medida que se aleja del centro de la ortofoto se ve mas borrosa y a la vez aumenta el error por
tener menor información de buena calidad
5.3. Error medio de la ubicación de la cámara.
En la tabla 16 Error medio de la ubicación de la camara(pagina71) encontramos los errores
obtenidos según la georeferenciación de las fotografías obtenidas por las cámaras
Es importante recalcar la necesidad de realizar una instalación de puntos de control para
cualquier trabajo realizado con drone, ya que por medio de este se podrá hacer una
georeferenciación correcta disminuyendo este tipo de errores.
Los puntos de control presenta un error mayor en los del vuelo con eBee debido a la candidas
de imágenes, y en las fotografias tomadas en RGB los puntos de control son mas visibles y
faciles de encontrar que en las tomadas en NIR, ya que como se menciono anteriormente cuando
se trabaja en NIR se asignan colores rojos y sus degradaciones a todos los componentes de la
imagen de manera que los puntos quedan un poco camuflados en las fotografias.
5.4. Comparación puntos de control
En la siguientes tablas, se muestran las comparaciones de los errores de los puntos de control
de los tres vuelos realizados. Estos errores son determinados después de georreferenciar los
