lunes, 23 de febrero de 2015

¿Drones y Topografía?


La fotogrametría con multirrotores y sus productos derivados son temas en boga entre los especialistas de las áreas especializadas en la adquisición de datos -Geomáticos, Topógrafos, Fotogrametristas, etc.- así como de las usuarias de los mismos -Biólogos, Geógrafos, Ingenieros, etc-.

Los productos que se pueden obtener de un mosaico fotográfico tomado desde una plataforma aérea portátil y sencilla como un multirrotor (Drone), resultan impresionantes y vastos para usuarios de servicios fotogramétricos tradicionales -con plataformas complejas como avionetas y cámaras especializadas en tomas fotogramétricas-, considerando que las fotografías se toman ahora con una cámara tan compacta y sencilla, pero a la vez poderosa, como una GoPro.

No es tema de discusión el demostrar como la fotogrametría tradicional, empleando equipo especializado, es infinitamente superior a la fotogrametría vía multirrotor, porque definitivamente lo es. Sin embargo, la facilidad de vuelo de los multirrotores (Los GPS integrados en los equipos permiten el vuelo estático sin siquiera tocar el control), su disponibilidad (anteriormente se debían de planear con antelación líneas de vuelo y todo un plan para la realización de tomas aéreas), su practicidad (existe software fotogramétrico que permite el proceso de mosaicos con un clic) y el costo de sus partes en conjunto (considerablemente menor) hacen de la fotogrametría multirrotor una opción hoy en día. 

La pregunta es, ¿Realmente la fotogrametría multirrotor llegó para sustituir a las técnicas tradicionales de adquisición de datos, ergo Topografía o Fotogrametría?

Existen muchas opiniones, y la gran mayoría resultan controversiales. Sin embargo, me atrevo a afirmar que la fotogrametría con multirrotor viene a complementar y enriquecer los estudios territoriales, sin embargo debe de realizarse por profesionales serios y nunca debe de considerarse como un mero sustituto a las complejas técnicas de topografía. A continuación mi justificación.


La teoría


Los fundamentos de la fotogrametría clásica  no han cambiado significativamente desde principios de 1900 con la aplicación de las primeras técnicas de estereoscopía. Desde aquel entonces, los expertos han experimentado -y logrado con éxito- montar cámaras en diversas plataformas que van desde globos a satélites y aviones, porque evidentemente, la mejor percepción que se puede tener del terreno es, desde arriba

Con base en los conceptos de estereoscopía sabemos que es necesario que las tomas fotográficas posean un área de traslape considerable, ya que sólo ahí se percibe la profundidad en la adquisición, característica visible -en la era dorada- a través de pares estereoscópicos y actualmente a través de anaglifos o polarización.


La fotogrametría hoy


Mientras el concepto permanece igual, las aplicaciones y desarrollos computacionales han prosperado en una actualidad enfocada en automatizar procesos y obtener una especialización cada vez menor del usuario, reflejado en herramientas sencillas y el famoso next, next. En materia fotogramétrica, es posible que un usuario que desconozca conceptos básicos, ingrese datos en un sistema y obtenga un resultado aceptable. Hasta aquí todo bien, pero ¿Cuál es el problema?

Los procesos fotogramétricos que ejecutan las aplicaciones comerciales para fotogrametría con multirrotores se basan en su totalidad en el procesamiento de datos ráster a través de la alineación de tomas fotográficas realizadas sobre un objeto -de entrada los conceptos básicos de jaw, pitch y roll son irrelevantes-, donde el usuario puede incluir datos de control terrestre tomados con un GPS o de bancos de nivel u objetos conocidos para mejorar el proceso (de hecho son necesarios para obtener un modelo georreferido a un sistema de coordenadas). A continuación el software desarrolla procesos -al claro estilo de caja negra- donde entrega como resultado un DTM o Modelo Digital del Terreno, es decir muestra todas las elevaciones existentes en una zona.


A partir de aquí es donde el usuario debe interpretar y generar los productos necesarios para el estudio, ya sea una ortofoto, curvas de nivel, nube de puntos (DTM) o un Mesh -parecido al clásico TIN-. Es precisamente en este paso donde se debe de conocer la teoría detrás de la técnica. Me explico a continuación.

Los resultados generados se producen a través del tratamiento de datos raster donde el píxel es la unidad básica de información. Los resultados que se entregan a través de ortofotos y otro tipo de imágenes en formato raster -hasta los mesh o modelos tridimensionales resultan una interpretación (render) de la información de elevaciones obtenida en pasos anteriores- son resultado del mosaiqueo e interpolación (o extrapolación) de los datos ingresados en el sistema. 
 La precisión o resolución del raster resultante depende de la densidad del DTM generado y se expresa normalmente en metros, sin embargo obtener una ortofoto de 5 cm no significa que objetos de 5 cm sean visibles, es bien sabido que un técnico o dibujante con buen ojo -e imaginación- podrá interpretar elementos que posean al menos, dimensiones del doble de la resolución espacial contenida, es decir objetos de 10 cm. 

En materia de georreferencia, es importante considerar esos 10 cm, porque al realizar puntos de control terrestre, es necesario vincular marcas sobre el terreno a las fotografías obtenidas, si el objeto más pequeño que se puede distinguir es de 10 cm, ¿Es posible obtener una precisión con GPS de mm? La respuesta es no, por lo que hay que considerar que siempre tendremos una precisión en su georreferencia menor, a la resolución espacial del pixel resultante.


Conclusión

Si bien la fotogrametría con multirrotores está creciendo en popularidad y pronto resultará un método preciso, exacto y económico para realizar levantamientos, aún queda mucho por investigar y desarrollar en ese campo. Así mismo, es importante que los levantamientos fotogramétricos con drones sean realizados por profesionistas o empresas serias que conozcan la teoría detrás de la técnica, toda vez que la Topografía y Fotogrametría son ciencias exactas que valoran la exactitud y precisión en su trabajo.