Manejo de VANT en Inspeccion de Sitios para Subestacion PDF

OBJETIVO ======== El presente instructivo tiene por objetivo describir el correcto uso de VANT durante el relevamiento de sitio de subestación en la etapa de pre -- inversión o inspecciones de subestaciones. ALCANCE ======= El alcance del presente instructivo comprende las actividades durante la...

OBJETIVO ======== El presente instructivo tiene por objetivo describir el correcto uso de VANT durante el relevamiento de sitio de subestación en la etapa de pre -- inversión o inspecciones de subestaciones. ALCANCE ======= El alcance del presente instructivo comprende las actividades durante la verificación de alternativas mediante el uso de VANT comúnmente llamados Drones. DEFINICIONES ============ - - - - - - - - - - - - **Sistema de coordenadas:** Son magnitudes que permiten determinar la posición de un punto en la superficie terrestre, existen diferentes tipos de sistemas de coordenadas dependiendo al campo de estudio, entre las más usadas y conocidas para nuestros fines son sistema de coordenadas UTM, sistema de coordenadas geográficas (latitud, longitud). - **IGM:** Instituto Geográfico Militar, es la única institución reconocida por el Estado para realizar trabajos en pro del desarrollo técnico en la temática geoespacial y geográfica. - - - DESCRIPCIóN =========== Relevamiento topográfico con VANT en sitios preliminares para subestaciones --------------------------------------------------------------------------- Los relevamientos topográficos o fotogrametría con VANT en sitios preliminares para subestaciones permiten obtener datos precisos del terreno de manera rápida y eficiente. Mediante el uso de VANTS con tecnología RTK, se capturan imágenes aéreas y datos de altimetría, que son procesados para generar ortomosaico de cada sitio. Esta información sirve para evaluar la viabilidad de los terrenos y facilitar la toma de decisiones en la selección de la ubicación más adecuada. ### Ruta de vuelo Para llevar a cabo vuelos automatizados con Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT), es decir, la planificación de vuelos en los que el VANT captura fotografías de manera automática siguiendo una secuencia y ruta previamente definida, es necesario conocer los parámetros requeridos para configurar este plan de vuelo y tomar en cuenta consideraciones previas en campo para ejecutarlo correctamente. Una vez que se ha analizado y determinado, por el grupo técnico, las alternativas factibles de terrenos que deben ser identificados en campo, se debe realizar planes de vuelo en gabinete de acuerdo a las alternativas seleccionadas mediante el programa Google Earth de la zona de proyecto. Antes de la creación de rutas de vuelo verificar los puntos 4.1.1, 4.1.2 y 4.1.3 del procedimiento 3-P-203-0 Relevamiento para selección de subestación con uso de VANT. #### Crear Ruta de Vuelo. Crear trayectorias en las que el VANT recorra y tome fotografías según requerimientos y conceptos para realizar fotogrametría con estas imágenes. Esto se realiza mediante la aplicación propia del VANT. Dicho proceso y parámetros se describirán a continuación: #### Aplicación DJI Pilot 2 - En la pantalla de inicio de la aplicación entrar a "Rutas de vuelo". - Elegir el tipo de tarea de "mapeado", este tipo de tarea se usa para realizar fotogrametría de áreas en específico, para evaluar sitios de subestaciones este modo es el más recomendado. #### Diseño de la Ruta. Utilizar el mapa de planificación y centrarse en la zona del posible sitio de la subestación, donde deberá diseñar el trayecto del VANT y el área que abordará. Fig 4. Diseño de ruta #### Altitud de la Ruta y GSD La altitud máxima permitida para volar un VANT según la DGAC ver Boletín reglamentario N° DGAC1072020 es de 120 metros sobre el nivel del terreno.  El GSD es un término aerofotogramétrico en el cual va relacionado con la altura de vuelo del VANT y las propiedades de la cámara, indica cuánta área del suelo representa cada píxel de la foto tomada. En trabajos de fotogrametría con mayor precisión se recomienda tener un GSD bajo, pero teniendo en cuenta que para tener un GSD más bajo necesariamente el VANT volará a menor altura de acuerdo a las características de la zona. #### Traslape de Imágenes Se recomienda un traslape longitudinal o lateral del 75% al 85% y un traslape transversal o frontal del 60% al 80%. Estas recomendaciones son ampliamente respaldadas por organizaciones líderes en el uso de VANTs y fotogrametría, como Pix4D, Drone Deploy, y Agisoft, quienes sugieren estos valores para garantizar una cobertura óptima y mejorar la precisión de los modelos generados.  ### Calibración de la Brújula Tras usar el control remoto en lugares con interferencias electromagnéticas, aparecerá un aviso de advertencia si la brújula del control remoto requiere calibración. Pulse en el aviso de advertencia para empezar a calibrar. En otros casos si bien no aparezca esta advertencia se recomienda según el Manual de Usuario Mavic 3 Enterprise calibrar el VANT. Para realizarlo debe seguir los siguientes pasos. 1. 2. 3.  4. Se muestra un mensaje cuando la calibración se haya realizado correctamente. ### Verificaciones Previo al Vuelo #### Comprobación del Nivel de Batería Presione el botón de encendido una vez para comprobar el nivel de batería. Todas las baterías que se usaran al momento del volar el VANT deben estar totalmente cargadas. Los niveles de carga se miden de acuerdo a las luces LED de la batería. El encendido de estos LEDS y sus significados se muestran a continuación:  - Las baterías no se pueden usar en entornos con temperatura inferiores a -10 °C. Ver Manual de Usuario Mavic 3 Enterprise. #### Verificación Previa al Vuelo del VANT Pulse el botón Entrar en la vista de cámara en la página de inicio del control remoto para acceder a la comprobación previa al vuelo. 1. Visualice la información de estado de la aeronave, el modo de vuelo, el nivel de la batería de vuelo inteligente, el nivel de batería del control remoto, el estado del punto de origen, el estado de RTK e información sobre el almacenamiento de la tarjeta microSD de la cámara. 2. Personalice los ajustes de la lista de comprobación previa al vuelo, como la altitud de RPO, la acción fuera de control o la advertencia de batería; actualice el punto de origen; y defina los ajustes del sistema anticolisión. Esta pantalla de comprobación de vuelo es útil para modificar rápidamente parámetros que ya se había definido previamente, y que una vez estando en el sitio de vuelo es necesario modificar. #### Relevamiento con estación base DRTK-2 Este relevamiento enlazado VANT y estación base DRTK-2 solo se realizará para obtener mayor precisión en los resultados una vez definida la mejor alternativa y tener las aceptaciones: técnica, social y arqueológica. Realizar el siguiente proceso: - - - - - - Ejecución del Vuelo ------------------- Una vez hecho todas las comprobaciones anteriores, se puede proceder con la ejecución del plan de vuelo del VANT. ### Estado de la tarea de vuelo Una vez iniciado el plan de vuelo se mostrará el progreso de la tarea de vuelo en la vista de cámara del control remoto. Pulse el botón *Pausa/Reanudar* para pausar o reanudar la tarea; pulse el panel para visualizar los detalles de la tarea de vuelo.  Fig 11. Vista de la cámara de la aeronave en vuelo Descarga y procesamiento de datos --------------------------------- Para la aerofotogrametría, hay varias aplicaciones y programas como Pix4Dmapper, Agisoft Metashape (anteriormente PhotoScan), DroneDeploy, RealityCapture y otros más, pero los que son ampliamente recomendados por profesionales en el campo son: Pix4Dmapper y Agisoft Metashape por las características para crear modelos 3D y ortomosaicos a partir de imágenes aéreas. Fig 12. Softwares para procesamientos fotogramétricos Cada imagen de entrada que se carga en un software de fotogrametría tiene información sobre objetos físicos tomados desde diferentes puntos de vista. Al combinar esa información, el software puede calcular las distancias y los ángulos exactos entre los objetos físicos y crear sus modelos digitales: modelos 2D o 3D. Una vez recogidos los datos se exportan a software especializados capaces de realizar procesamientos fotogramétricos y el posterior tratamiento de estos, creando una nube de puntos con coordenadas x,y,z, un modelo digital del terreno y composición de una ortoimagen georreferenciada. El flujo de trabajo es el siguiente:  Fig 13. Flujo de trabajo para procesamientos fotogramétricos A pesar de existir diferentes tipos de programas fotogramétricos, los requerimientos del software que se ocupan en este procedimiento requieren un mínimo de especificaciones para poder realizar el post proceso de acuerdo a los softwares mencionados. **Requerimientos óptimos recomendados para uso del Software** --------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------ **Sistema operativo:** Windows 10 de 64 bits y versiones posteriores. **Procesador:** Intel Core 13 th Gen Intel Core™ i7-13700K **Memoria RAM:** 32 GB **Tarjeta gráfica:** NVIDIA Geforce RTX 3070 **Disco duro:** 1 terabyte Para procesar los datos, previamente debe de conocerse el sistema de coordenadas que se ha utilizado en el proceso de captación de datos y la posición de cada una de las fotografías que se incorporen al proceso. Si las coordenadas registradas por el Dron son locales (GPS del Dron), se deberá configurar posteriormente en el software para no producir deformaciones en los resultados. Nuestro país ha optado por el Sistema UTM para el levantamiento sistemático de la Cartografía Nacional en sus diferentes escalas, esto implica que los levantamientos topográficos de tipo planimétricos estén georreferenciadas al sistema de coordenadas UTM. Fig 14. Zona UTM en Bolivia ### Filtrado de puntos Con el objeto de validar las imágenes que formarán parte de la segunda fase del proceso fotogramétrico, se debe tener en cuenta que a pesar de considerar y aplicar de forma correcta las indicaciones descritas, se propone realizar una selección o filtrado de las mismas, eliminando de forma manual las que no cumplan alguno de los criterios de idoneidad descritos anteriormente. (por ejemplo: si se tiene una fotografía mal alineada o con distinto ángulo a las demás del plan de vuelo, se recomienda eliminarla). ### Orientación y alineación de imágenes El rol del Dron en el trabajo de levantamientos topográficos es el de adquirir la data del campo mediante la toma georeferenciada de fotografías aéreas verticales consecutivas y homogéneas que se traslapan entre ellas a fin de crear pares estereoscópicos entre las fotos, gracias a ellos es posible realizar levantamientos topográficos de gran precisión en poco tiempo. Para poder dar uso al software se debe añadir las fotografías cargándolas para luego realizar la orientación de las fotografías de acuerdo a la zona de vuelo, lo que se hace es evaluar y posicionar cada fotografía desde donde fue tomada.  Fig 15. Alineación y orientación de imágenes El software utiliza algoritmos avanzados para detectar automáticamente características clave en cada imagen, como bordes, esquinas y texturas. Estos son puntos de interés que serán analizados. Cada punto detectado se describe mediante un conjunto de características que captura su apariencia. Esto permite que el software reconozca los mismos puntos en diferentes imágenes, incluso si hay variaciones en luz o ángulo. Finalmente se tiene que ubicar el modelo en el espacio y para ello se deben incorporar puntos de las coordenadas conocidas, llamados habitualmente puntos de control de apoyo. La necesidad de estos puntos de control no es tal en Drones con sistemas de posicionamiento en tiempo real como es el RTK, con el cual se obtienen precisiones centimétrica sin necesidad de puntos de control de apoyo terrestres. ### Nube de puntos densa El conjunto de los registros con las coordenadas x,y,z, se denomina nube de puntos. Según la resolución con la que se quiera trabajar se puede crear una nube de puntos más o menos densa. Cuantos más puntos, mayor información y mayor detalle, cuantos menos puntos menor resolución espacial. Esta nube de puntos permite analizar superficies y con ello analizar el terreno. Estas imágenes son procesadas por el software especializado que, tomando la información de calibración de la cámara, el punto donde se tomó la foto y las coincidencias entre las múltiples fotos, interpreta y genera la nube de puntos georreferenciada de la superficie del terreno sobrevolado. La nube de puntos es similar a los puntos que se toman en el terreno para un levantamiento manual, con la diferencia de la densidad del muestreo. Fig 16. Generación de nube de puntos densa #### Clasificación de puntos del terreno. Para obtener curvas de nivel solamente del terreno, es necesario clasificar los puntos que son solamente de este, para obtener la representación de la superficie de terreno real, y no así de los objetos que no forman parte de este.  Fig 17. Clasificación de puntos de terreno ### Construir Malla La malla se forma por una serie de triángulos que conectan la nube de puntos entre si generados anteriormente. Cada triángulo se define por tres puntos (vértices) y forma la superficie 3D del objeto.  Fig 18. Construcción de Malla ### Modelo de Teselas Se refiere a la representación de una superficie o área dividida en formas simples y regulares, como polígonos o triángulos, que se ensamblan para cubrir un espacio sin dejar huecos. Fig 19. Construcción de Modelo de Teselas ### Modelo digital de terreno El Modelo Digital de Elevaciones (MDE) representa, mediante una capa ráster, el relieve de la superficie tal y como se encuentra teniendo en cuenta las infraestructuras, edificaciones, vegetación, etc. Mientras que el Modelo Digital de Terreno (MDT) solo representa la superficie del relieve sin contar con las actuaciones antrópicas. Por ello se debe de trabajar con la superficie y eliminar o modificar aquellos puntos en los que toman objetos como árboles, edificios, etc. Existen 3 maneras para representar estos modelos para simplificar información: - Las **curvas de nivel** son líneas que unen puntos con la misma altura siendo los intervalos generalmente constantes. - Otro sistema es el de las **redes irregulares de triangulación**. Se crea a partir de la triangulación de un conjunto de vértices que forman una red de vectores conectados. Este método de representación ralentiza el proceso y no aporta mucho a la hora de analizar el terreno. - Por último, también se puede representar con formato **ráster**. Este formato es más cómodo ya que permite visualizar las diferentes altitudes en diferentes gamas de color.  Fig 20. Diferentes métodos de representación de un MDT, Curvas de nivel, rede de triangulación y ráster. Estos modelos, además de aportar la altitud de cada punto, contienen información que puede ser útil a la hora de analizar el terreno. Esta información se obtiene a partir del cálculo de diferentes variables a partir de procesamientos de algebra de mapas, como ser la pendiente, la orientación, la curvatura, la rugosidad, la visibilidad o la dirección del flujo. Fig 21. Modelo Digital de Elevaciones ### Curvas de nivel Ya completadas las etapas anteriores, se puede generar las curvas de nivel del terreno, de esta manera se podrá ver claramente todas las diferencias de nivel que existen.  Fig 22. Generación de curvas de nivel 0.20 m ### Ortomosaico Ya terminado el proceso de generación de curvas de nivel el software entrega un plano completo y detallado con todos los relieves de terreno además de cada altura del terreno según la posición de cada curva de nivel, esto permite contemplar y diferenciar en sumo detalle las zonas con más pendientes. Fig 23. Generación de Ortomosaico A partir de estos datos, un software de fotogrametría puede crear ortomosaicos georreferenciados, modelos de elevación o modelos 3D del área del proyecto. Estos mapas también se pueden utilizar para extraer información como distancias de alta precisión o mediciones volumétricas. En anexos se detalla un instructivo del Proceso fotogramétrico realizado en el software Agisoft Metashape. RESPONSABILIDADES ================= El piloto de VANT es el responsable de la realización segura de todas las operaciones y post proceso, además, debe conocer y seguir las regulaciones sobre el uso del VANT. Documentos referenciados ======================== Documentos externos ------------------- - Manual de Usuario Mavic 3 Enterprise - Manual de Usuario Estación Base DJI D-RTK 2 - Boletín reglamentario N° DGAC/107/2020. - 3-P-203-0 Relevamiento para selección de subestación con uso de VANT Registros --------- [[3-R-204 Plan](http://172.18.78.11/portalconocimientodelux/APLICACIONES/documentostde/files/Med%20Amb/Registros/1-R-1202%20Bitacora%20de%20vuelo%20VANT.xlsx) de Vuelo Alternativas de Sitios para Subestación] [3-R-205 Preparación de equipo y ejecución de vuelo] Anexos ------ Proceso fotogramétrico realizado en el software Agisoft Metashape ----------------------- --- ---- -------------------------------- **ELABORACIÓN** Rosario Baldelomar F   GP \_\_\_\_/\_\_\_\_/\_\_\_\_\_\_ **REVISIÓN** **Edward Sanabria O**   GP \_\_\_\_/\_\_\_\_/\_\_\_\_\_\_ **APROBACIÓN** Raul Rojas   GP \_\_\_\_/\_\_\_\_/\_\_\_\_\_\_ ----------------------- --- ---- -------------------------------- [\ ]