GEOMAT SAC
Datos de GEOMAT SAC Razón Social:
Geodesia y Ordenamiento Medio Ambiental Territorial S.A.C
Nombre Abreviado:
GEOMAT S.A.C
R.U.C:
20492261361
Dire Di recci cción ón Co Come merc rcia ial: l:
Jr.. Cu Jr Cuzc zco o 42 425 5 Of Ofic icin inaa 71 711, 1, Li Lima ma-L -Lim imaa
Página Web:
www.geomat.com.pe
Correo:
[email protected] /
[email protected]
Repr Re pres esen enta tant ntee Leg Legal al::
Ing. In g. Car Carlo loss Abe Abell Cac Cacsi sire re Co Cont ntre rera rass
Teléfono:
(+51) 01-4271349
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Actividades que desarr desarrollamos ollamos GEOMATICA
CARTOGRAFIA
GEODESIA
TOPOGRAFIA
BATIMETRIA
CATASTRO
GESTION PREDIAL
FOTOGRAMETRIA
VUELOS AEROFOTOGRAFICOS
TELEDETECCION
IMÁGENES SATELITALES
ORDENAMIENTO TERRITORIAL
MEDIO AMBIENTE
GEOLOGÍA Y GEOTECNICA
La mas avanzada tecnología UAV en el Perú. Fotogrametría de precisión
FOTOGRAMETRIA
INTRODUCCION A LA FOTOGRAMETRIA Introducción
Este capítulo presenta los principios generales que forman la base de la cartografía digital y la fotogrametría.
Principios de Fotogrametría
Los principios fotogramétricos se utilizan para extraer información topográfica de fotografías e imágenes aéreas. La figura a la derecha ilustra la topografía accidentada. Este tipo de topografía se puede levantar por métodos fotogramétricos.
¿Qué es Fotogrametría? La fotogrametría es el "arte, la ciencia y la tecnología de obtener información confiable sobre objetos físicos y el medio ambiente a través del proceso de captura, medición e interpretación de imágenes fotográficas y patrones de imágenes electromagnéticas radiantes y otros fenómenos" (American Society of Photogrammetry 1980). La fotogrametría fue inventada en 1851 por Laussedat, y ha continuado desarrollándose durante el siglo pasado. Con el tiempo, el desarrollo de la fotogrametría ha pasado a través de las fases de fotogrametría plana de mesa, fotogrametría analógica, fotogrametría analítica, y ahora ha entrado en la fase de la fotogrametría digital (Konecny 1994).
Breve historia En la fotogrametrí ríaa anal aló ógica, comenzando con la medición estéreo en 1901, se usaron instrumentos ópticos o mecánicos, como el trazador
analógico,
para
reconstruir
la
geometría 3D a partir de dos fotografías supe su perp rpu ues esttas as.. El pri rin nci cip pal prod oduc uctto duran antte esta es ta fa fase se fu fuer eron on lo loss ma mapa pass to topo pogr gráf áfic icos os..
Fotogrametría Fotogr ametría Digital La fotogrametría digital es la fotogrametría aplicada a las imágenes digitales que se almacenan y procesan en una comput com putado adora ra.. Las imá imáge genes nes dig digita itales les se pu puede eden n esc escane anear ar des desde de fotografías o capturarlas dir ireectamente median antte cámaras digitales. Muchas
tareas
fotogramétricas
pueden
ser
altamente
automa aut omatiz tizada adass en fo fotog togra ramet metría ría dig digita itall (po (porr eje ejempl mplo, o, ex extr tracc acción ión automá aut omátic ticaa de DEM y ge gener neraci ación ón de ort ortof ofoto otoss dig digita itales les). ). Con el desarrollo de la fotogrametría digital, las técnicas foto togr gram améétr tric icas as es está tán n má máss es estr trec echa hame men nte in inte teggrad adas as en la tele te lede dete tecc cció ión n y en el SI SIG. G.
Imágenes o Fotos fuentes para Fotogrametria Los sistemas fotogramétricos digitales utilizan fotografías digitalizadas o imágenes digitales como fuente principal de información. Las imágenes digitales se pueden obtener de diversas fuentes. Éstas incluyen: • digitalización de fotogra fotografías fías impresas existentes. • utilizar cámaras digitales para capturar imágenes. • utilizar sensores a bordo de satélites como SPOT ,
Pleiades, Quickbird, Quickbird, Geoeye, Worldview Worldview para capturar imágenes estéreo.
¿Por qué usar fotogrametría? La fotografía aérea cruda y las imágenes satelitales tienen una gran distorsión geométrica que es causada por varios factores sistemáticos y no sistemáticos. Los procesos fotogramétricos eliminan estos errores con mayor eficiencia y proporcionan la solución más confiable para recolectar información geográfica a partir de imágenes sin procesar. La fotogrametría es única en términos de considerar la geometría formadora de imágenes, utilizar información entre imágenes superpuestas y tratar explícitamente la tercera dimensión: elevación. Las técnicas fotogramétricas permiten recopilar los siguientes datos geográficos: • Vectores 3D GIS • DTM, que incluyen TIN y DEM • Imágenes ortorectificadas • DSMs • Generación de curvas de nivel
Ahorro de tiempo y dinero En esencia, la fotogrametría produce información geográfica precisa y precisa de una amplia gama de fotografías e imágenes. Cualquier medida tomada en una fotografía o imagen fotogramétricamente procesada refleja una medida tomada en el suelo. En lugar de ir constantemente al campo para medir distancias, áreas, ángulos y posiciones de puntos en la superficie de la Tierra, las herramientas fotogramétricas permiten la recolección precisa de información de las imágenes. Los enfoques fotogramétricos para recopilar información geográfica ahorran tiempo y dinero y mantienen las máximas precisiones.
Adquisición de imágenes y datos. Durante la captura fotográfica o de imágenes, las imágenes superpuestas se exponen a lo largo de una dirección de vuelo. La mayoría de las aplicaciones fotogramétricas implican el uso de imágenes superpuestas. Mediante el uso de más de una imagen, la geometría asociada con la cámara / sensor, la imagen y la tierra se puede definir con mayor exactitud.
Durante la recopilación de imágenes, cada punto de la trayectoria de vuelo en la que la cámara expone la película o el sensor capta las imágenes se denomina estación de exposición (consulte "Figura 3-5: Estación de exposición" y "Figura 3-6: Estaciones de sición lo la
de
ta de
el ")
La estación de exposición fotográfica está situada donde la imagen es expuesta (la lente)
Líneas de Vuelo
Bloque de Fotografías Una tira de fotografías consiste en imágenes capturadas a lo largo de una línea de vuelo, normalmente con una superposición del 60%. Se supone que todas las fotos de la tira se toman aproximadamente a la misma altura de vuelo y con una distancia constante entre las estaciones de exposición. Se supone que la inclinación de la cámara respecto a la vertical es mínima.
Las fotografías de varias rutas de vuelo se pueden combinar para formar un bloque de fotografías. Un bloque de fotografías consiste en una serie de tiras paralelas, normalmente con un reborde lateral del 20-30%.
Bloque de Fotografías Traslape longitudinal Línea de vuelo 2
Bloque Aerofotográfico
Traslape lateral
Línea de vuelo 1
Dirección del vuelo
Estructura de una cámara
Orientación Interna La geometría interna de una cámara se define especificando las siguientes variables:
Punto principal longitud focal distorsión
de la lente
Sistemas de Coordenadas Conceptualmente, la fotogrametría consiste en establecer la relación entre la cámara (sensor utilizado para capturar las imágenes), las imágenes en sí y el suelo. Para entender y definir esta relación, cada una de las tres variables asociadas con la relación debe definirse con respecto a un espacio de coordenadas y un sistema de coordenadas.
Sistema de coordenadas de pixel Las coordenadas de archivo de una imagen digital se definen en un sistema de coordenadas de píxeles. Un sistema de coordenadas de píxeles es generalmente un sistema de coordenadas con su origen en la esquina superior izquierda de la imagen, el eje x apuntando a la derecha, el eje y apuntando hacia abajo y las unidades en píxeles, como se muestra por los ejes cy R in "Figura 3-9: Coordenadas de píxeles y coordenadas de imagen". Estas coordenadas de archivo (c, r) también pueden considerarse como la columna de píxeles y el número de filas, respectivamente.
Sistema de coordenadas de terreno Un sistema de coordenadas de tierra se define generalmente como un sistema de coordenadas 3D que utiliza una proyección geográfica conocida del mapa. Las coordenadas terrestres (X, Y, Z) generalmente se expresan en pies o metros. El valor Z es la elevación por encima del nivel medio del mar para un dato vertical dado. Este sistema de coordenadas se denomina de da de ti
(X Y Z)
te
pítulo
TEORIA DEL PLANEAMIENTO DE VUELO
¿QUE ES GSD? La dimensión en el terreno que representa el pixel de una aerofotografía se conoce como GSD (Ground Sample Distance). En este caso es 3 cm.
Teoría de planeamiento de vuelo El
parámetro
proyectos
principal
para
Aerofotográficos
es
todos el
los GSD
(distancia de muestreo del terreno) El
GSD solo puede ser influenciado por la
altitud del vuelo como se muestra en la Figura, siempre y cuando la distancia focal sea fija. El
GSD es directamente proporcional a la
altura de vuelo sobre el terreno. Si la altura del vuelo del gráfico de la derecha
es el doble de alto que el de la izquierda, el GSD de la derecha (azul) será el doble en ancho y largo que el de la izquierda (rojo).
Calculo de GSD − ℎ
=
donde:
Pixel
f es la distancia focal de la cámara.
H es la altura de vuelo sobre el nivel medio delmar
hB es la alturadel punto B del terreno, sobre el nivel medio del mar.
GSD, distancia de muesteo en terreno en metros.
Pixel, tamaño real en metros.
b
GSD
B hB
Efectos del tamaño del GSD En el suelo plano el área cubierta por una imagen crece en relación cuadrática a la altitud de vuelo . El área que puede ser cubierta durante un vuelo crece linealmente con un GSD creciente. Luego
del GSD otro parámetro importante para el planeamiento de vuelo es la necesaria superposición de imágenes. La Figura
anterior ilustra todas los parámetros relacionados a las superposiciones. Si elige un GSD pequeño, el tiempo transcurrido entre la toma de imágenes será más corto ,
por lo tanto la cámara tendrá que
tomar fotos con más frecuencia. Lo mismo pasa si la superposición es mayor en la dirección de vuelo. Ya
que todas las cámaras están restringidas a un tiempo mínimo entre la toma de imágenes, no todas las combinaciones entre
un GSD pequeño y una superposición alta son posibles. MAVinci Desktop le advertirá en caso esto ocurra. Cuando
el viento sopla en la misma dirección en la que vuela el UAV, la velocidad en tierra del UAV excederá lo esperado. En
estos casos la superposición puede ser más pequeña que la requerida. MAVinci Desktop no puede advertirle en este caso.
Altitud y Altura de vuelo Algunos conceptos:
UX5
Bramor
Phantom
Ebbe
Altitud
de vuelo: Es una altura absoluta, del centro del avión al nivel medio del mar.
Altura de vuelo: Es una
altura relativa, del centro del avión al terreno que sobrevuela. o l e u v e d d u t i t l A
En el gráfico observamos: El
RPAS de GEOMAT realiza una trayectoria con
altura de vuelo en lo posible constante adaptado
al relieve, es decir con altitud de vuelo variable. Los
demás RPAS (otros) realizan una trayectoria con altitud de vuelo constante no adaptado al relieve.
Nivel medio del mar
o l e u v e e t d n a a r t s u t n l o A c
o l e u v e e t d n a a t r s u n t l o A c
o l e u v e e t d n a a r t s u t n l o A c
Efecto del relieve del terreno en el Traslape y GSD de las Aerofotografía, debido a un vuelo horizontal (no adaptable al relieve y de altitud de vuelo constante)
Vuelo horizontal
Se obtiene GSD y Traslape planificado
Se reducen el traslape y el GSD
No hay traslape y el GSD es muy pequeño Demasiado traslape y el
Vuelo adaptable al relieve del terreno. Es más conveniente
Vuelo horizontal (altitud constante) Las
líneas de vuelo están a una misma altitud
En zonas elevadas el GSD disminuye
El
GSD aumenta y disminuye fuertemente en zonas profundas y elevadas del relieve respectivamente.
Produce
pérdida de precisión en las sectores profundos y elevados.
En elevaciones medias el GSD es el planificado En zonas profundas
Vuelo adaptado al relieve (altura constante) El GSD es el planificado
Las
líneas de vuelo están a distintos niveles y son ondulantes para adecuarse al relieve.
La
altura de vuelo entre RPAS (drone) al terreno que sobrevuela es constante.
El
GSD se mantiene en lo posible constante en zonas profundas o elevadas del relieve.
El GSD es el planificado
Conlleva El GSD es el
a obtener precisión planificada en todo los sectores.
Relación d la Altura de vuelo, GSD y escala cartográfica aplicable. El Aerofotografía
Cartografía permisible en función a GSD de Aerofotografía Escala Intervalo de Tolerancia Cartográfica esperada (metro) Cartográfica curvas (metro) Horizontal Vertical
Altura de vuelo
GSD (metro) (*)
120
0.033
1/500
0.5
0.100
0.125
240
0.067
1/1000
1
0.200
0.250
480
0.133
1/2000
2
0.400
0.500
600
0.167
1/2500
2.5
0.500
0.625
(*)GSD: Distancia de Muestreo Terrestre
cuadro indica claramente que a una altura de vuelo del 240 metros, el GSD que se obtendría es 6.7 cm. El cual permite generar topografía a escala 1/1000.
Para
generar topografía a escala 1/500, el GSD debe ser menor o igual a 3.3 cm. para ello, la altura de vuelo debe de ser 120 metros.
La calidad de las aerofotografías son muy importantes en fotogrametría RPAS DE GEOMAT
RPAS DE OTROS
Las fotografías del RPAS GEOMAT son altamente sensibles
Altitud de vuelo sobre el terreno en función a un GSD deseado. Distancia focal constante.
La precisión plano-altimétrica depende del GSD y los controles horizontales y verticales
TECNOLOGIA RPA (UAV) DE GEOMAT SAC
Sistema de levantamiento aerofotogramétrico empleando UAV SIRIUS (Tecnología Alemana)
Algunos conceptos sobre vehículos aéreos no tripulados Vehículo Aéreo no Tripulado (UAV)
Conocido comúnmente como un Drone. También referido como una Aeronave Pilotada a Distancia (RPA). Es pilotada sin un piloto humano a bordo. Su vuelo es controlado ya sea de manera autónoma por los ordenadores o piloto automático en el vehículo, o bajo el control remoto de un piloto en el suelo o en otro vehículo.
Sistema Aéreo No Tripulado (UAS)
Incluye la Carga / Sensor, la estación de control de tierra, comunicaciones, hardware, software y de Interacción Humano requerido para operar el UAV.
Radio Plane Controlled (RC)
Volado únicamente con fines de recreación, tales como aeromodelos.
Conceptos conforme a la NTC “Requisitos para las Operaciones de Sistemas de Aeronaves Pilotadas a Distancia” Resolución Directoral Nº 501-2015-MTC/12 AERONAVE PILOTADA A DISTANCIA ( Remotely Piloted Aircraft - RPA). Una RPA es una aeronave pilotada por un “piloto remoto” remoto”,, emplazado en una “est “estación ación de piloto remoto” ubicada fuera de la aeronave (es decir en
tierra, en barco, en otra aeronave, en el espacio) quien monitorea la aeronave en todo momento y tiene responsabilidad directa de la conducción segura de la aeronave durante todo su vuelo. Una RPA puede poseer varios tipos de tecnología de piloto automático pero, en todo momento, el piloto remoto puede intervenir en la gestión del vuelo.
Esta es una subcategoría de las aeronaves no tripuladas. Existen diversas denominaciones de estos vehículos según el origen y etimología y uso entre ellas las más conocidas son:
DRONE: denominación del ámbito militar. La etimología de ‘drone’ viene de dran o dræn, abeja macho o zángano, zángano, el cual hace referencia al zumbido
producido por sus motores, similares al de los zánganos volando. Para efectos de esta NTC se prescinde de esta denominación que en adelante deberá entenderse como RPA.
Tipos de RPA (UAV) de ala rotatoria
Tipos de RPA (UAV) de ala fija
Características Físicas
Componentes principales Antena GNSS
Material Ligero de Espuma (FOAM)
Hélice Plegable
Cámara Calibrada
Motor Accionado por Batería
Ventajas del RPA SIRIUS
Sensores (cámaras a bordo) Intercambiables
Flujo de Trabajo
La precisión plano-altimétrica depende del GSD y los controles horizontales y verticales
Trabajos en zonas montañosas El plan de Vuelo se adapta automáticamente con la altitud del modelo
Áreas de interés que requieren más de un vuelo: Plan de vuelo divide automáticamente y vuelve a unirse para el procesamiento posterior.
Lanzamiento manual
Navegado automáticamente por Piloto automático
Monitoreo del SIRIUS Durante el vuelo
Aterrizaje Automático, asistido o completamente Manual:
Aterrizaje Asistido
Aplicación de levantamientos aéreos longitudinales a un eje
Aplicación de levantamientos Urbanos
Vuelos en espiral
EXPERIENCIAS CON FOTOGRAMETRIA DE ALTA PRECISIÓN DE GEOMAT SAC
PROYECTO: “DETERMINACION DE OBSTACULOS DEL AEROPUERTO ALFREDO RODRÍGUEZ BALLÓN DE LA CIUDAD DE AREQUIPA”
Ojetivo PRINCIPAL Determinar los obstáculos que infrinjan la superficie delimitadora del espacio aéreo de
2.5% de pendiente del Aeropuerto Alfredo
Rodríguez Ballón de la ciudad de Arequipa empleando tecnología UAV.
SECUNDARIOS Ejecutar un vuelo fotogramétrico mediante el uso de
un Vehículo Aéreo no Tripulado – UAV.
Generar información topográfica a escala 1/2,000 de 175 Has. aprox. con intervalo de curvas
de nivel cada 0.5 m en la ciudad de
Arequipa. Establecer y materializar a lo
largo del área del proyecto, una Red de Control Horizontal y Vertical (Puntos para Georreferenciación).
Establecer una Red de Control Vertical en el Proyecto a partir
del Punto BM A-19.
Plan de Vuelo (vista en planta)
Plan de vuelo (vista inclinada)
Plan de Vuelo (vista inclinada)
Establecimiento de la Red de Control Horizontal y Vertical para el Proyecto CONTROL HORIZONTAL 12 puntos de control geodésico 24 puntos de apoyo fotogramétrico CONTROL VERTICAL Nivelación Geométrica a lo largo de la Red Geodésica
Control Horizontal y Vertical MEDICION DE PUNTOS GEODESICOS POR MÉTODO GNSS
NIVELACION GEOMETRICA DE PUNTOS GEODESICOS
Control Horizontal y Vertical MARCADO DE PUNTOS DE FOTOCONTROL “PFA19”
MEDICION DEL PUNTO DE FOTOCONTROL “PFA19”
Resultados del Control Vertical PLANILLA DE NIVELACIÓN GEOMETRICA
AJUSTE DE REDES DE NIVELACION GEOMETRICA
Foto índice de 1851 aerofotografías tomadas
EJEMPLO DE AEROFOTOGRAFIA
AJUSTE FOTOGRAMETRICO CON PAF Y ERRORES OBTENIDOS PUNTO
X error (cm)
Y error (cm)
Z error (cm)
P-FA01
-0.178724
2.72464
0.311256
P-FA02
2.152205
10.5778
0.872021
P-FA03
-1.57868
2.19975
1.88095
P-FA04
-0.953255
0.135529
4.39927
P-FA05
-1.483265
-0.422002
0.38977
P-FA06
-1.847405
0.176009
2.3721
P-FA06A
-1.601985
-1.67381
-2.71658
P-FA07
9.74805
-6.17981
9.60445
P-FA08
5.54115
6.69181
-1.37911
P-FA09
0.4449285
-3.32072
-0.889117
P-FA10
-1.28459
-4.02032
-1.13741
P-FA11
-0.90235
3.40054
2.18917
P-FA12
-7.58105
-5.86807
-0.199637
P-FA13
2.216005
13.4432
-2.83443
P-FA14
-4.966045
-1.67735
-3.75169
P-FA14A
1.147505
-4.35119
6.06971
P-FA16
0.938845
3.03266
1.56068
P-FA17
2.985315
-0.940171
-0.635026
P-FA18
-0.907385
-2.19092
1.61836
P-FA19
-5.6041
0.999186
-9.56421
P-FA20
-1.00931
0.698841
0.0545782
P-FA21
4.915245
-6.34584
7.01516
PUNTO Total
X error (cm ) Y error (cm ) 3.54216
4.92909
Z error (cm ) 3.84433
Parámetros de Orientación determinados para cada una de las 1851 fotografía
RESULTADOS FOTOGRAMETRICOS DE LA EXPERIENCIA DE ALTA PRECISIÓN DE GEOMAT SAC
Nube de Puntos (Densidad: 400 puntos/m2)
Ortomosaico de Fotografías (GSD 4 cm)
Modelo digital de elevación (DEM de GSD 10 cm)
Curvas de Nivel cada 50 cm
Planos Catastrales
Plano de planta y perfil con intersección de Superficie Delimitadora de Obstáculos
Ortofotomapa y perfil con intersección de Superficie Delimitadora de Obstáculos
Perfiles Longitudinales con superficie Delimitadora de Obstáculos
NORMA TECNICA DEL IGN ESPECIFICACIONES TECNICAS PARA LA PRODUCCION DE CARTOHGRAFIA BASICA A ESCALA 1:1000
3.12.1.1. GSD y altura de vuelo En función de la cámara digital empleada se deberá volar a una altura que asegure que el tamaño de pixel medio por pasada cumpla con las especificaciones del proyecto. Se realizara cada pasada a una altura de vuelo, tal que se cumpla simultáneamente las siguientes dos condiciones: 1) El tamaño del pixel medio para toda la pasada será de 0,10 m ± 10%.
5.3. Cálculo y ajuste del bloque Las tolerancias para los errores residuales serán los siguientes: Para Planimetría 0,2 M/1000 m Para Altimetría 0,3 H/1000 m Siendo M el denominador de la escala del plano y H la altura del vuelo en metros.
6.4. Precisiones finales en la Planimetría y Altimetría. A. Planimetría:
En la planimetría, la posición del 90 % de los puntos bien definidos no diferirá de la verdadera en más de 0,20 mm., y el 10 % restante no diferirá en más de 0,25 mm., a la escala del plano impreso. B. Altimetría: Las elevaciones del 95% de los puntos acotados en el mapa digital, no diferirá de la verdadera en más de ¼ del valor del intervalo de curva de nivel, el 5% restante nunca excederá del valor del ½ del intervalo de curva de nivel.
Estándares Cartográficos aplicados al Catastro Estándares Cartográficos aplicados al Catastro
Recomendación de obtención de cartografía Catastral
Vuelo Fotogramétrico
Imágenes de Satélite
MANUAL DE CARRETERAS ESPECIFICACIONES TECNICAS GENERALES PARA CONSTRUCCIÓN. EG-2013
