���������������������������������������������������������������������������������

 

 

An�lisis comparativo topogr�fico sobre levantamientos altim�tricos con RTK GNSS, Estaci�n Total y Drone en Manta

 

Comparative topographic analysis on altimetric surveys with RTK GNSS, Total Station and Drone in Manta

 

An�lise topogr�fica comparativa em levantamentos altim�tricos com RTK GNSS, Esta��o Total e Drone em Manta

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: javierbaque_3@hotmail.com

 

 

Ciencias T�cnicas y Aplicadas

Art�culo de Investigaci�n

 

* Recibido: 13 de octubre de 2022 *Aceptado: 28 de noviembre de 2022 * Publicado: 09 de diciembre de 2022

 

 

        I.            Ingeniero Civil, Mag�ster� en Gesti�n del Transporte con menci�n en Tr�fico, Docente de la Universidad Laica Eloy Alfaro de Manab�, Ecuador.

      II.            Ingeniera Civil, Egresada de la Universidad Laica Eloy Alfaro de Manab�, Ecuador.

   III.            Ingeniera Civil, Egresada de la Universidad Laica Eloy Alfaro de Manab�, Ecuador.

 

 

 

Resumen

En el proyecto se hace una comparaci�n de los resultados altim�tricos y planim�tricos entre RTK GNSS, Estaci�n Total y el Drone para brindar resultados confiables que cumplan los requerimientos necesarios para un levantamiento topogr�fico. El trabajo tienen como objetivo general comparar los m�todos de levantamientos topogr�ficos altim�tricos entre los equipos RTK GNSS, Estaci�n Total y el DRONE en 3 sitios de la ciudad de Manta.De igual forma tiene los objetivos espec�ficos de Analizar una fundamentaci�n te�rica del tema, realizar un levantamiento topogr�fico altim�trico en 3 zonas determinadas con los m�todos RTK GNSS, Estaci�n total y Drone, aAnalizar los resultados de los distintos levantamientos topogr�ficos realizados y omparar los resultados entre los equipos RTK GNSS, Estaci�n total y Drone. En base al levantamiento topogr�fico de los tres terrenos, con RTK GNSS, la Estaci�n Total y el DRONE, se podr�n determinar las diferencias existentes entre los tres levantamientos, para as� verificar cu�les ser�an los datos que m�s se asemejen entre s� y obtener la precisi�n general seg�n las caracter�sticas del terreno. Una de las conclusiones m�s importante es que la precisi�n absoluta de cada terreno se la puede obtener mediante softwares como PIX4D, Agisoft y DroneDeploy, en este trabajo se lo realizo con el programa Agisoft que trabaja incorporado los datos obtenidos del DRONE y RTK, porque ambos equipos trabajan de mejor manera incorporados.

Palabras claves: An�lisis comparativo; Topograf�a; Levantamiento altim�trico; RTK GNSS; Estaci�n Total y Drone.

 

Abstract

In the project, a comparison of the altimetric and planimetric results between RTK GNSS, Total Station and the Drone is made to provide reliable results that meet the necessary requirements for a topographic survey. The general objective of the work is to compare the methods of altimetric topographic surveys between the RTK GNSS, Total Station and DRONE equipment in 3 sites in the city of Manta. Likewise, it has the specific objectives of Analyzing a theoretical foundation of the subject, carrying out a altimetric topographic survey in 3 determined areas with the RTK GNSS, Total Station and Drone methods, aAnalyze the results of the different topographic surveys carried out and compare the results between the RTK GNSS, Total Station and Drone equipment. Based on the topographic survey of the three terrains, with RTK GNSS, the Total Station and the DRONE, it will be possible to determine the differences between the three surveys, in order to verify which data would be the most similar to each other and obtain the general precision. depending on the characteristics of the terrain. One of the most important conclusions is that the absolute precision of each terrain can be obtained through software such as PIX4D, Agisoft and DroneDeploy, in this work it was carried out with the Agisoft program that works incorporated with the data obtained from the DRONE and RTK, because both Teams work better together.

Keywords: Comparative analysis; Topography; Altimetric survey; RTK GNSS; Total Station and Drone.

 

Resumo

No projeto, � feita uma compara��o dos resultados altim�tricos e planim�tricos entre RTK GNSS, Esta��o Total e Drone para fornecer resultados confi�veis ​​que atendam aos requisitos necess�rios para um levantamento topogr�fico. O objetivo geral do trabalho � comparar os m�todos de levantamentos topogr�ficos altim�tricos entre os equipamentos RTK GNSS, Esta��o Total e DRONE em 3 locais na cidade de Manta. Da mesma forma, tem como objetivos espec�ficos Analisar uma fundamenta��o te�rica do assunto, realizando um levantamento topogr�fico altim�trico em 3 �reas determinadas com os m�todos RTK GNSS, Esta��o Total e Drone, aAnalisar os resultados dos diferentes levantamentos topogr�ficos realizados e comparar os resultados entre os equipamentos RTK GNSS, Esta��o Total e Drone. Com base no levantamento topogr�fico dos tr�s terrenos, com o RTK GNSS, a Esta��o Total e o DRONE, ser� poss�vel determinar as diferen�as entre os tr�s levantamentos, de forma a verificar quais dados seriam os mais semelhantes entre si e obter a precis�o geral, dependendo das caracter�sticas do terreno. Uma das conclus�es mais importantes � que a precis�o absoluta de cada terreno pode ser obtida atrav�s de softwares como PIX4D, Agisoft e DroneDeploy, neste trabalho foi realizado com o programa Agisoft que trabalha incorporado com os dados obtidos do DRONE e RTK , porque ambas as equipes trabalham melhor juntas.

Palavras-chave: An�lise comparativa; Topografia; Levantamento altim�trico; RTK GNSS; Esta��o Total e Drone.

 

Introducci�n

En la actualidad la tecnolog�a juega un papel muy importante en el mundo, debido a su desarrollado r�pido y en el �mbito topogr�fico uno de estos avances significativos son los drones los cuales est�n creciendo en el sector audiovisual. Son capaces de capturar grandes im�genes y videos de lugares de acceso dificultosos. Adem�s, ayudan a cubrir extensiones amplias de terrenos en menos tiempo.

El valor econ�mico est�ndar de un dron semiprofesional es de aproximadamente 1800 d�lares y est� capacitado para en un d�a 100 hect�reas de terreno. En cambio, hay drones de un valor alrededor de 15000 d�lares, son m�s modernos y alcanzan las 5000 hect�reas. Por ello son muy ventajosos, ya que a veces ciertos equipos topogr�ficos tendr�n dificultad para acceder a ciertas zonas no accesibles, esto permite que sea de gran ventaja sobre otros m�todos tradicionales.

Tambi�n se implementar� un m�todo diferencial como es el RTK GNSS, el cual tiene un receptor fijo que estar� en una localidad donde est�n las coordenadas conocidas, mientras que el receptor m�vil es aquel que se hallar� en movimiento para determinar las coordenadas en tiempo real.� Por �ltimo, se emplear� un aparato electro-�ptico como lo es la estaci�n total. Su utilizaci�n radica en la medici�n de precisi�n.

Todo esto da como problema a investigar la exig�idad de informaci�n sobre la precisi�n y el resultado de un levantamiento topogr�fico utilizando el RTK GNSS, la Estaci�n Total y DRONE en diferentes terrenos de la ciudad de Manta.

Para el planteamiento del problema se tiene que analizar que en la actualidad se est�n implementando nuevos instrumentos para realizar levantamientos topogr�ficos que facilitan una medici�n topogr�fica. No obstante, queda la inquietud sobre la importancia de precisi�n y de los resultados que se obtienen mediante el RTK, la Estaci�n total y el Drone.

Al respecto, la ciudad de Manta es una de las m�s importantes del pa�s en cuesti�n de turismo y negocios. Es por esto que se encuentra en un constante proceso de desarrollo, en cuanto a los trabajos de construcci�n avanzan significativamente y esto conlleva a que se realicen estudios necesarios para una construcci�n, es aqu� que se sit�an principalmente los trabajos topogr�ficos, los cuales actualmente se est�n realizando con nuevos m�todos para la obtenci�n de resultados m�s r�pidos requiriendo adem�s la precisi�n de los mismos.

Lo que lleva a firmar que para realizar un buen levantamiento topogr�fico es fundamental obtener la precisi�n en el campo de estudio. En base a lo mencionado se podr� realizar este proyecto de investigaci�n de tal manera que los resultados que se obtengan sean de mayor confiabilidad para el constructor.

Pero para ello, es importante recordar que desde la antig�edad hasta la actualidad el hombre ha buscado vivir en terrenos m�s c�modos en cuanto a la textura del suelo y a la topograf�a. A lo largo del tiempo se han implementado muchos instrumentos para facilitar las construcciones de residencias m�s estables y con escasez de posibles colapsos. Con el pasar de los a�os se fue desarrollando poco a poco la topograf�a. La cual hace referencia a un estudio que se realiza a la superficie de la tierra, sus formas y detalles, por eso es muy importante para evaluaciones de proyectos de obras tanto civiles como arquitect�nicas.

La obligaci�n que asume un top�grafo es realizar un levantamiento adecuado topogr�fico, planim�trico y altim�trico, se lo realiza antes de iniciar cualquier proyecto u obra para as� facilitarle la informaci�n al ingeniero o arquitecto proyectista.

Actualmente con la tecnolog�a se han implementado nuevos e innovadores m�todos para realizar un levantamiento topogr�fico. Sin embargo, existe la intranquilidad en cuanto a la importancia de la exactitud y los resultados que se consiguen mediante los distintos tipos de medici�n. Para este caso se trabajar� con equipos eficientes y que se usan en las �ltimas d�cadas y son el RTK GNSS, la Estaci�n Total y el Drone, para conocer cu�les son las ventajas y desventajas que nos pueda ofrecer.

El presente proyecto de investigaci�n se realiza con la finalidad de hacer una comparaci�n topogr�fica usando el RTK GNSS, Estaci�n Total y un Drone, para posteriormente determinar cu�l de estos instrumentos es m�s �ptimo en cuanto a tiempo y costos para un buen levantamiento topogr�fico; asimismo verificar el acercamiento de datos que tienen entre ellos, obteniendo la precisi�n seg�n el� terreno, en funci�n a sus caracter�sticas.

El objeto de estudio principal para la elaboraci�n de este proyecto, es poder comparar y certificar que el RTK GNSS, la Estaci�n Total y el Drone ofrezcan resultados confiables que cumplan con los requerimientos necesarios para un levantamiento topogr�fico.

El proyecto se enfocar� en una comparaci�n de los resultados altim�tricos y planim�tricos entre RTK GNSS, Estaci�n Total y el Drone de manera que brinden resultados confiables los cuales cumplan los requerimientos necesarios para un levantamiento topogr�fico.

Esto lleva a plantear como objetivo general comparar los m�todos de levantamientos topogr�ficos altim�tricos entre los equipos RTK GNSS, Estaci�n Total y el DRONE en 3 sitios de la ciudad de Manta.

 

Materiales y m�todos

Pero para llegar a esas conclusiones, es necesario primero revisar un conjunto de conceptos que ayudar�n a comprender mejor este trabajo de investigaci�n.

Uno de estos conceptos es la topograf�a, que es una de las ciencias m�s significativas para estudiar c�mo se comporta un terreno es la topograf�a, la cual previene y predice desastres naturales, puede detectar fuentes de energ�a, preparar terrenos para una construcci�n, controlar y conocer la contaminaci�n, para realizar estas importantes actividades donde emplea equipos laser, GPS y sat�lites.

La palabra topograf�a tiene como ra�ces topos, que significa "lugar", y grafos que significa "descripci�n". Esta representaci�n tiene lugar sobre superficies planas, limit�ndose a peque�as extensiones de terreno, utilizando la denominaci�n de geodesia para �reas mayores. De manera muy simple, puede decirse que para un top�grafo la Tierra es plana, mientras que para un geodesta no lo es. (Significados.com, 2016)

Se basa en un sistema de coordenadas tridimensional (X, Y y Z), donde X y Y comprenden a la planimetr�a, mientras que Z a la altimetr�a.

Actualmente conocer sobre topograf�a es muy importante para las diferentes �reas, donde la m�s imprescindible es el sector constructivo, porque si no existe el uso adecuado del mismo no se podr� obtener datos de las caracter�sticas del terreno, a la vez las edificaciones y puente ser�n inseguros.

La superficie del planeta presenta varias formas y esto debe de trasladarse a un mapa o a un plano, actividad que lleva miles de a�os siendo practicada. En la antig�edad los agrimensores egipcios med�an los l�mites de los terrenos y junto a los babilonios utilizaban cuerdas para calcular �ngulos y la verticalidad de los mont�culos. Los primeros instrumentos utilizados fueron la escuadra, el comp�s y la plomada. (Chirinos, s.f.)

De igual importancia es la planimetr�a, que estudia los instrumentos y m�todos para proyectar sobre una superficie plana horizontal, la posici�n exacta de los puntos del terreno, y construir de esa manera una gr�fica similar a la realidad. (Jhon ny, 2012)

Lo que lleva a la altimetr�a, que es donde se determina las alturas de los diferentes puntos del terreno con respecto a una superficie de referencia, que usualmente se asume como el nivel medio del mar. (Jhonny, 2012)

Ahora bien, para la aplicaci�n de estas t�cnicas, es necesario conocer los equipos que se implementar�n en la investigaci�n, donde destaca en primer lugar el RTK, que Real Time Kinematic, que se traduce como Posicionamiento Cinem�tico en Tiempo Real, y al�a la tecnolog�a de navegaci�n por sat�lites a un m�dem de radio o a un tel�fono GSM para obtener correcciones instant�neas. El posicionamiento con esta t�cnica se est� incorporando de a poco a las actividades que involucran an�lisis de registros hidrogr�ficos, explotaci�n minera, monitoreo de veh�culos y control preciso de maquinaria, entre otras aplicaciones. (Topoequipos, s.f.)

Actualmente el uso del RTK es cada vez m�s significativo, porque se ha convertido en un m�todo de levantamiento topogr�fico con una alta precisi�n, en �reas peque�as y su utilizaci�n se puede implementar donde se usen las estaciones totales convencionales. Lo cual incluye levantamientos con detalles, replanteo, aplicaciones COGO, entre otras.

Para el levantamiento topogr�fico con RTK se utiliz� el modelo V60 es un sistema GNSS RTK de dise�o m�s compacto y de mayor rendimiento, adem�s su dise�o robusto para resistir impactos y vibraciones. El V60 tiene industrial OLED pantalla en su panel de control de frente para mostrar toda la informaci�n y el estado del trabajo.

Los GNSS, sea cual sea su origen, su principal funcionamiento es el mismo. Estos sistemas se apoyan en una constelaci�n de sat�lites, no geoestacionarios, que orbitan alrededor de la Tierra, de modo que su posici�n en cada instante es conocida. Aprovechando este dato y realizando una medida de la distancia que nos separa de cada uno de ellos, se puede calcular una intersecci�n inversa que proporciona su posici�n.

De igual forma, �ltimamente se est�n activando por diversas partes del mundo las redes llamadas RTK o redes GNSS, las cuales permiten disponer de alta precisi�n sin tener que acudir a un de estaci�n base. La red RTK se basa en un conjunto de receptores GPS (o GNSS) permanentes, repartidos por un �rea extensa cuya se�al combinada se emplea para generar las correcciones diferenciales RTK que cualquier receptor clientes GPS pueda necesitar durante su trabajo. Hoy en d�a existen redes RTK operativas en muchos pa�ses (Reino Unido, Irlanda, Alemania, Espa�a partes de Am�rica y de Australia entre otros). Las redes RTK pueden variar en tama�o, desde peque�as redes locales con unas pocas estaciones de referencia, hasta docenas de estaciones cubriendo todo un pa�s.

Con estas redes, se pueden realizar levantamientos topogr�ficos en RTK que se trata de un tipo de levantamiento cinem�tico que resuelve las coordenadas de los puntos medidos en tiempo real.

En este m�todo, se necesita un Receptor de Referencia y uno M�vil. Ambos estar�n conectados a trav�s de un enlace de radio, de manera que la Estaci�n de Referencia retransmite los datos que recibe de los sat�lites al M�vil, que a su vez recibe tambi�n los datos directamente de los sat�lites a trav�s de su propia antena.

A partir de estos dos conjuntos de datos, es posible la resoluci�n de las ambig�edades y obtener una posici�n bastante precisa con respecto al Receptor (Estaci�n) de Referencia. Estas coordenadas ser�n diferenciales respecto de la Referencia, alcanzando precisiones entre 1 y 5 cent�metros.

El contacto entre ambos receptores debe existir siempre para alcanzar estas precisiones. Si el alg�n momento esta conexi�n se pierde (interferencia de �rboles o edificios), debe establecerse para seguir midiendo, ya que, de otra manera, la precisi�n bajar�a mucho en calidad. (DeTopografia., 2013)

Para a llevar a cabo este m�todo se siguen los siguientes pasos:

Se debe hacer la configuraci�n del equipo en modo RTK indicando al momento de crear el nuevo proyecto, en donde se va a almacenar la informaci�n, cu�l ser� el sistema de las coordenadas que manejar� el equipo.

Se deben ingresar las coordenadas del punto base (punto de control) desde donde se har� la correcci�n en tiempo real (Este m�todo me exige que debo tener un punto materializado con coordenadas conocidas para poder llevarlo a cabo).

Se debe hacer de igual manera la configuraci�n del equipo que estar� mostrando las coordenadas corregidas, pero indicando que este aparato ser� conocido como ROVER.

Antes de iniciar el levantamiento, se recomienda ubicarse con el rover en un punto con coordenadas conocidas para verificar la calidad de los datos.

Iniciado el levantamiento debe estar atento a la alarma que me indica que los equipos si est�n haciendo transferencia y est�n correctamente comunicados.

Nota: Este m�todo es muy �til al momento de realizar replanteos, adem�s puede ser usado en caso de tener que volver a terreno puesto que se disminuyen los tiempos y facilita el trabajo puesto que no se debe realizar el post-proceso.

En lo que se refiere a Estaci�n total, es un instrumento electro-�ptico utilizado en topograf�a, cuyo funcionamiento se apoya en la tecnolog�a electr�nica. Consiste en la incorporaci�n de un distanci�metro y un microprocesador a un teodolito electr�nico.

Algunas de las caracter�sticas que incorpora, y con las cuales no cuentan los teodolitos, son una pantalla alfanum�rica de cristal l�quido (LCD), leds de avisos, iluminaci�n independiente de la luz solar, calculadora, distanci�metro, trackeador (seguidor de trayectoria) y la posibilidad de guardar informaci�n en formato electr�nico, lo cual permite utilizarla posteriormente en ordenadores personales. Vienen provistas de diversos programas sencillos que permiten, entre otras capacidades, el c�lculo de coordenadas en campo, replanteo de puntos de manera sencilla y eficaz y c�lculo de acimutes (�ngulos) y distancias. (Todoequipos, 2014)

Otra tecnolog�a que se utilizar� en la investigaci�n es el Drone o UAV (unmanned aerial vehicle), traducido al espa�ol hace referencia a un veh�culo a�reo no tripulado. Son naves o veh�culos que dependiendo su modelo algunos reciben el nombre de cuadric�pteros, sexac�pteros u octac�pteros, dependiendo de si tiene 4, 6 u 8 h�lices. Se puede definir a un dron como un veh�culo que se controla por control remoto, que para elevarse utiliza la fuerza de giro de sus motores unidos a las h�lices.

El funcionamiento de un Drone es similar al de un avi�n o un helic�ptero. Se ponen en marcha los motores y las aletas se mueven para posibilitar el vuelo. Despu�s, con los mandos de control se va dirigiendo el vuelo, que depender� en gran medida de los conocimientos y la pericia del piloto. En algunos casos, es posible fijar un rumbo de forma autom�tica. Los modelos que lo permiten incorporan un GPS que permite ir corrigiendo el vuelo y ajustarlo hasta llegar al punto indicado. Estos se sumen usar para realizar rondas de observaci�n c�clicas, sin que haga falta un piloto que lo controle. Simplemente se observa lo que recoge la c�mara, que se env�a en tiempo real o se graba dependiendo del caso.� (Valencia, 2018)

Los Drones hacen levantamiento topogr�fico gracias a que se pueden equipar con c�maras fotogr�ficas y pueden recorren el terreno que se quiere estudiar en cuesti�n de minutos, con niveles de precisi�n �ptimos. Adem�s, si hay zonas poco accesibles o poco seguras para las personas es un elemento perfecto para llegar a ellas sin problemas.

Las im�genes que han captado las c�maras del Drone son procesadas mediante programas y herramientas espec�ficas. As� se obtienen nubes de millones de puntos que son un fiel reflejo de la realidad. Estas im�genes se pueden georreferenciar y escalar, adem�s de extraer coordenadas, distancias, vol�menes, perfiles� y a partir de ello realizar modelos 3D y ortofotos, por ejemplo. Con ello ya se puede empezar a trabajar en el proyecto, ya sean obras civiles, como intervenciones arqueol�gicas, intervenciones en miner�a o para gestionar cultivos, entre otras posibilidades. (Global, 2018)

Por ello, existen infinidad de usos y verticales que disfrutan de los beneficios de estas herramientas, donde destacan: Levantamientos topogr�ficos y modelos digitales de terreno precisos; C�lculo de vol�menes y movimientos de tierras; Gesti�n y actualizaciones catastrales; Cartograf�a digital; Seguimiento y monitorizaci�n de obras, inventarios, trabajos de subcontratas�; Estimaci�n y presupuestado de trabajos de mantenimiento en carreteras; Seguimiento y mantenimiento de infraestructuras ferroviarias; Generaci�n de mapas de alta resoluci�n de l�neas el�ctricas. (Insights, 2019)

En lo que se refiere a los materiales y equipos usados en campo fueron: clavos de acero de �'', estacas de madera con dimensiones de 5*5*40 cm, pintura aerosol roja y un combo.

Referente a los equipos utilizados como se mencion� anteriormente son: RTK GNSS modelo V60, Estacion Total "Stonex R1 Plus" y el Drone "Mavic Pro", cada uno de ellos con sus respectivos complementos. Junto a esto se utiliz� para la programaci�n del vuelo del drone el software o aplicaci�n para smartphone Pix4D, adem�s se requiri� para el procesamiento de la informaci�n de algunos softwares y programas como: AutoCAD, Civil 3D, Excel y el Agisoft Metshape Professional.

Luego de tener todos los materiales y equipos para realizar el trabajo de campo se empieza con la etapa de reconocimiento del trabajo, as� como la recolecci�n de datos. Esta etapa es fundamental ya que determinar� tanto el �rea a trabajar, la ubicaci�n de los puntos de control terrestre tambi�n llamado (georreferenciaci�n), y de tal modo la t�cnica para tomar los puntos tanto de forma directa con la Estaci�n Total y el RTK GNSS; y como t�cnica indirecta la aplicaci�n del drone y las tomas a�reas. Esta fase es muy crucial y a la vez decisiva porque se tendr� que analizar que m�todo es el m�s adecuado tanto econ�mico como t�cnico en sus resultados finales.

Consecutivamente se realiza la georreferenciaci�n, esta parte es muy importante ya que se establece la posici�n y ubicaci�n de los puntos de control con los cuales se enlaza el proyecto o la toma de datos de campo; as� mismo estas se vincular�n a los puntos de control terrestre para que sean considerados en la toma a�rea, previa se�alizaci�n.

Con respeto al lugar de ejecuci�n del proyecto, se realiz� en 3 terrenos en el cant�n Manta provincia de Manab�. Siendo los 3 terrenos uno llano ubicado en la playa Murci�lago, uno boscoso y otro con edificaciones, ubicado en la ciudad de Manta en la Universidad Laica Eloy Alfaro de Manab�.

El terreno se encuentra ubicado al frente de la facultad de arquitectura, donde se localiza un �rea que era un parque anteriormente y que actualmente es una zona con �rboles, la cual es adecuada para el proyecto.

 

An�lisis y Discusi�n de resultados

Resultados del levantamiento topogr�fico terreno 1

Se realiz� el trazo de la poligonal con el uso de un Drone, el cual tuvo un vuelo a 100 m de distancia desde la superficie, se adquieren las coordenadas planas por medio de la fotogrametr�a, donde se procesa la informaci�n obtenida en el software Agisoft PhotoScan o Metashape, para as� georreferenciarlas, obteniendo por medio de fotograf�as digitales los Orto mosaicos, nubes de puntos y DSM (modelo digital de superficie) y, con flujo de trabajos completamente autom�tico.

Para obtener una comparaci�n visual de pol�gonos entre los m�todos, se utiliz� el software AutoCAD Civil 3D, donde se montaron los 3 levantamiento con sus respectivas coordenadas, con ello se pudo determinar de manera visual y emp�rica, la diferencia que existen unas con la otras, especialmente en el lugar donde se generaban.� El color rojo Estaci�n Total y verde RTK.

Con la ayuda de este software, se obtuvo 3 pol�gonos que refleja la comparaci�n entre la diferencia de los datos obtenidos. En el cual se observa que es m�nima la variaci�n que existe, al ser un terreno llano se obtuvo una precisi�n mayor en las 3 poligonales. El error es m�nimo debido que las coordenadas con los 3 equipos su diferenciaci�n fue muy poca.

Al analizar costo en levantamiento topogr�fico, el costo de equipos y de personal usando el drone Mavic Pro en el primer terreno y las medidas con la estaci�n total, tienen los resultados m�s bajos, mientras que el RTK es m�s elevado. Sin embargo, en el costo solo de alquiler resulta m�s econ�mica la Estaci�n Total.

En lo referente al tiempo, en el levantamiento topogr�fico del �rea de estudio de la investigaci�n se realiz� en las condiciones presentadas a continuaci�n, condiciones comunes.

Los tiempos presentados por cada m�todo de levantamiento empleado, han sido tomados en base a las pruebas de campo obtenidas en el trabajo realizado, cabe aclarar que estos tiempos no incluyen: el reconocimiento del �rea, la Monumentaci�n, ni la obtenci�n de las coordenadas de referencia ocupadas.

 

Resultados del levantamiento topogr�fico terreno 2

Se efectu� el trazo de la poligonal con el uso de un drone, el cual tuvo un vuelo a 80m de distancia desde la superficie, se adquieren las coordenadas planas por medio de la fotogrametr�a, donde procesamos la informaci�n obtenida en el software Agisoft PhotoScan, para as� georreferenciarlas, obteniendo por medio de fotograf�as digitales los Orto mosaicos, nubes de puntos y DSM (modelo digital de superficie) y, con flujo de trabajos completamente autom�tico.

Para la obtenci�n de comparaci�n de manera visual se utiliz� el software AutoCAD Civil 3D, donde se enlazaron los 3 levantamiento con sus respectivas coordenadas, esto se observa en la ilustraci�n 29. Se puede apreciar que en este terreno particularmente la variaci�n fue mayor a la de la playa, debido a que es un �rea con edificaciones, cables y tipos de interrupciones de por medio. Las cuales interfieren en la se�al del RTK, siendo as� que se puede apreciar ciertas variaciones en unos puntos, pero en otros se nota que hay precisi�n. Cabe recalcar que la se�al del RTK se puede ver afectada con lo mencionado anteriormente, donde la precisi�n por ende ser� menor a la del terreno llano.

Para el c�lculo del costo de cada uno de los m�todos de levantamiento topogr�fico, se realiz� un aproximado en base a precios actualmente vigentes, as� como experiencia en campo de profesionales de esta �rea.

En que se refiere al tiempo, en el levantamiento topogr�fico del �rea de estudio de la presente investigaci�n se realiz� en las condiciones presentadas a continuaci�n, condiciones comunes.

Los tiempos no incluyen: el reconocimiento del �rea, la Monumentaci�n, ni la obtenci�n de las coordenadas de referencia ocupadas.

El tiempo empleado para el levantamiento topogr�fico y trabajo de oficina fue menor para la RTK�, siendo as� se establece que se puede alcanzar m�s �rea y obtener muchos m�s datos de inter�s para realizar el an�lisis, ya que el GPS se levanta la informaci�n de los puntos mientras se camina de forma direccional y r�pida, as� mismo el tiempo de posproducci�n, que con los conocimientos y software adecuados se pueden realizar en un corto per�odo de tiempo, no obstante el d�a que se obtuvieron los datos empez� una peque�a brisa, lo que ocasion� una falla temporal en cierto punto debido al enlace de comunicaci�n del receptor GNSS con la estaci�n. As� tambi�n como la interferencia de se�al, cables y construcciones mismas que pueden generar una falla en puntos.

 

Resultados del levantamiento topogr�fico terreno 3

Con respeto al Drone, se ejecut� el trazo de la poligonal con el uso de un dron, el cual tuvo un vuelo a 80m de distancia desde la superficie, se adquieren las coordenadas planas por medio de la fotogrametr�a, donde procesamos la informaci�n obtenida en el software Agisoft PhotoScan, para as� georreferenciarlas, obteniendo por medio de fotograf�as digitales los Orto mosaicos, nubes de puntos y DSM (modelo digital de superficie) y, con flujo de trabajos completamente autom�tico.

En estaci�n total, se realiz� el levantamiento por el m�todo de poligonal cerrada para obtener las coordenadas de los puntos deseados.

En lo referido a RTK, se realiz� el levantamiento por el m�todo de poligonal cerrada para obtener las coordenadas de cada punto.

Para obtener una comparaci�n� visual de pol�gonos, entre los m�todos se utiliz� el software AutoCAD Civil 3D, donde se ajustaron los 3 levantamiento con sus respectivas coordenadas.

Para el c�lculo del costo de cada uno de los m�todos de levantamiento topogr�fico, se realiz� un aproximado en base a precios actualmente vigentes, as� como experiencia en campo de profesionales de esta �rea.

El costo usando el drone Mavic Pro en el primer terreno y las medidas con la estaci�n total, tienen los resultados m�s bajos, lo cual el sistema utilizado para este caso el Drone para mejor precisi�n se recomienda usar junto con la Estaci�n Total.

El tiempo empleado para el levantamiento topogr�fico y trabajo de oficina fue menor para la RTK, esto nos da una idea que podemos abarcar m�s �rea y obtener muchos m�s datos de inter�s para realizar el an�lisis, ya que el GPS se levanta la informaci�n de los puntos mientras se camina de forma direccional y r�pida, as� mismo el tiempo de posproducci�n, que con los conocimientos y software adecuados se pueden realizar en un corto periodo de tiempo. Cabe recalcar que al ser un terreno con �rea boscosa se ocasionan tipo de falla o interferencias en los enlaces de comunicaci�n del receptor GNSS con la estaci�n.

 

An�lisis y resultados de los diferentes levantamientos topogr�ficos realizados en la ciudad de Manta

Los levantamientos topogr�ficos realizados en los diferentes terrenos de estudio, se basa en hacer una comparaci�n de los datos recolectados con la Estaci�n total, el RTK GNSS, y el Drone alcanzando a recopilar en gran detalle la informaci�n. Se realizar� la comparaci�n de los puntos de control de los 3 equipos para saber la precisi�n que los mismos. Adicional a esta comparaci�n se estableci� comparaciones de tiempo, costos, ventajas y desventajas de los terrenos con los equipos implementados.�

Al referirse a precisi�n es hacer referencia a una medici�n que se realiza con una herramienta o implemento, en el cual el resultado debe ser parejo cada vez que se lleva a cabo. Un ejemplo, si hay una balanza y quieres tomar el peso, as� te pares 3 o 5 veces, est� siempre dar� el mismo resultado. En el �mbito de la ciencia, matem�ticas, la precisi�n se torna tan importante para determinar si los datos que se obtienen son aceptables. La precisi�n se puede expresar estad�sticamente utilizando el rango de los valores, la desviaci�n media o la desviaci�n est�ndar.� Sin embargo, la desviaci�n est�ndar es posiblemente la medida que se utiliza m�s com�nmente para la precisi�n.

La precisi�n se�ala la reproducibilidad que exista en los resultados y se la define como la concordancia entre los valores o datos de dos o m�s medidas obtenidas de la misma manera (topograf�a) y para la misma muestra (cada terreno). La precisi�n en el presente trabajo se trabaja con la desviaci�n est�ndar.�

Para obtener el an�lisis de precisi�n en un estudio estad�stico, se lo realiz� de la siguiente manera:

�         Se calcula la media o el promedio de las coordenadas de los puntos de control tanto del RTK GNSS, Estaci�n Total y el Drone ultimando donde se localiza el punto medio de los datos.

�         La variaci�n est�ndar indicar� que tan dispersos se encuentran los puntos respecto a la media.

�         Por �ltimo, la desviaci�n est�ndar para definir la precisi�n de los datos recolectados.

�         Para la obtenci�n de los datos y de las expresiones de an�lisis de precisi�n en un estudio estad�stico, se lo realiz� con la ayuda del programa Microsoft Excel, el cual facilita los c�lculos porque trae integrada las f�rmulas que se usaran.

 

Conclusiones

El an�lisis de costos y actividades realizadas en cada sistema determinaron que el levantamiento topogr�fico con RTK GNSS, es el m�s eficiente en cuanto a tiempo, pero demanda de alta cantidad de costos y poca mano de obra, no obstante, es muy sensible en lo referente a la accesibilidad al �rea de estudio.

Los productos obtenidos con el uso de DRONE son mayores y mucho m�s detallados, pues se obtienen archivos en formato de imagen como es la ortofoto, sin embargo, en zonas donde se tiene una gran vegetaci�n, se puede estimar que los datos recolectados por aerofotogrametr�a presentan mayor error en la precisi�n debido a que el software empleado para el procesamiento de datos no puede distinguir los puntos del terreno de los puntos de vegetaci�n. As� mismo con la edificaci�n puede existir errores si no se observan los puntos de control y tiende a general mayor diferencia.

El uso de DRONE permite caracterizar de mejor manera cualquier �rea de estudio, brindando m�s detalles y mayor precisi�n, con informaci�n minuciosa y de exactitud en relaci�n a curvas de nivel y pendientes. Tambi�n es muy importante en conjunto a los datos de la ESTACI�N TOTAL y RTK GNSS, ya que permiten verificar la informaci�n topogr�fica con la ortofoto, siendo un importante validador de la informaci�n levantada.

Haciendo una comparaci�n entre los pol�gonos de colores y la ortofoto, la zona de la edificaci�n (terreno 2) es la que tiene mayores errores, seguidamente est� el terreno 3 o boscoso con una precisi�n media y en lugares llanos se puede obtener precisiones muy altas. Tal fue el caso del terreno 1 con mayor precisi�n que los otros dos.

Se concluye que las f�rmulas estad�sticas usadas, permitieron proponer hip�tesis acerca del comportamiento de los valores obtenidos, de forma mucho m�s acertada en comparaci�n a mirar solo un dato. Se aprecia que para cada valor del par�metro se tiene un error de estimaci�n por lo general diferente

Con los datos obtenidos de cada terreno se puede apreciar que el margen de error total es mucho menor en el terreno uno (llano), con los tres equipos ya que, en �l, no hubo dificultad de acceso, traslado, y precisi�n, caso contrario en el terreno dos (edificaciones) y tres (vegetaci�n), se obtienen valores un poco m�s altos, por presentar un nivel de dificultad mayor en cuanto acceso, por las obstrucciones, interferencias, entre otros.

La precisi�n absoluta de cada terreno se la puede obtener mediante softwares como PIX4D, Agisoft y DroneDeploy, en este trabajo se lo realizo con el programa Agisoft que trabaja incorporado los datos obtenidos del DRONE y RTK, porque ambos equipos trabajan de mejor manera incorporados.

Primer terreno conclusi�n por variables: Se determina escoger el equipo RTK, a pesar de su costo elevado, ya que en terrenos llanos beneficia en tiempo, accesibilidad, precisi�n y con relaci�n a la estaci�n ya que esta, requiere de cambios de posici�n, en cambio el RTK no necesita cambios puesto que cubre un di�metro entre 3 km a 5 km en terrenos despejados y es una ventaja para realizar el levantamiento en menor tiempo. Adicional se ha partido con coordenadas reales de la placa Inocar, en la imagen de la poligonal se ve que su precisi�n es muy exacta, ya que esto se pudo comprobar comparando el margen de error con el �rea real del terreno,� obtenido el n�mero m�s bajo 0,002488%, adem�s se aconseja trabajar con conjunto equipo DRONE ya que es un equipo que trabaja muy bien integrado con el RTK dando una aerofotograf�a del terreno.

Segundo terreno: Se determina escoger el equipo Estaci�n Total, por ser un terreno con edificaciones, ya que con el RTK se va a ver afectada un poco la se�al de los sat�lites en la toma de puntos por los edificios, se�ales, cables, entre otro. A pesar de que la estaci�n necesita de cambios de posici�n, se debe tener presente tratar de ubicarse en un punto donde se pueda tomar la mayor cantidad de puntos, en la imagen de la poligonal se ve que su precisi�n es muy exacta, esto se confirm� obteniendo el margen de error m�s bajo 0,037251%, en comparaci�n� con los otros equipos, adicional a esto se aconseja trabajar en conjunto con el equipo DRONE porque permite tener una ortophoto del terreno y se observa mejor el trabajo.

Tercer terreno: Se determina escoger el equipo Estaci�n Total, por ser un terreno con vegetaci�n lo que con el RTK se va a ver afectada un poco la se�al de los sat�lites en la toma de puntos por el factor de la vegetaci�n, en la imagen de la poligonal se ve que su precisi�n es muy exacta, esto se confirm� obteniendo el margen de error m�s bajo 0,067681% (el mismo se encuentra explicado en el ANEXO 2),� adicional a esto se aconseja trabajar en conjunto con el equipo DRONE porque permite tener una ortophoto del terreno, pero el drone en zona boscosa suele tener errores considerables, pero al integrarlo con otro equipo se mejora mucho la precisi�n.

 

Referencias

1.      DeTopografia. (2013, 3 25). T�cnicas de medici�n GPS en Topograf�a II . Retrieved from http://detopografia.blogspot.com/2013/03/tecnicas-de-medicion-gps-en-topografia.html

2.      Global. (2018, 06 29). LEVANTAMIENTOS TOPOGR�FICOS MEDIANTE DRON. Retrieved from https://www.globalmediterranea.es/levantamientos-topograficos-mediante-dron/

3.      Insights, A. (2019). Topograf�a con drones: qu� es y c�mo realizarla. Retrieved from https://www.aerial-insights.co/blog/topografia-con-drones/

4.      Jhonny, V. (2012, 01 12). DIVISI�N DE LA TOPOGRAF�A. Retrieved from http://ingeosolutions.blogspot.com/2012/01/division-de-la-topografia.html

5.      Significados.com. (2016, 05 05). Retrieved from https://www.significados.com/topografia/

6.      Todoequipos. (2014). �Qu� es una estaci�n total? Retrieved from http://www.topoequipos.com/dem/que-es/terminologia/que-es-una-estacion-total

7.      Topoequipos. (n.d.). �Qu� es RTK? Retrieved from http://www.topoequipos.com/dem/qu-es/terminologa/qu-es-rtk

 

 

 

 

 

� 2022 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

(https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/).x