Edificio de Ingeniería UCR, vuelos con VANT

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Desde el de mes de Octubre del 2016 se iniciaron los vuelos con VANT, sobre la zona de contsrucción del nuevo Edificio de Ingeniría de la UCR, que será el complejo de edificios universitario de mayores dimensiones en Centroamérica.

Este proyecto que se caracteriza por su complejidad, dadas las particularidades de cada una de las ingenierías, consta de cuatro edificios de los cuales dos estarán dedicados para aulas y área administrativa, otro para laboratorios de docencia y otro para laboratorios del Instituto de Investigaciones en Ingeniería (INII).

El área de construcción de este proyecto es de 34 000 m2 y fue adjudicado a través del concurso de ofertas de construcción a la empresa Volio y Trejos; dicha infraestructura tendrá un tiempo estimado de edificación de 409 días naturales. (Fuente: http://www.ucr.ac.cr)

Además de los vuelos con video, se realizaron planes de vuelo fotogramétricos, de los cuales se optiene granc antidad de información, entre ellos MDT, Ortofotos, nubes de puntos, curvas de nivel, datos volumétricos, entre otros.

Por Ing.Gustavo Lara Morales, Lic

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Parte 2, Resultados giras a Sede UCR en Esparza

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Trabajos de levantamiento de campo con VANT

El pasado día jueves 6 de Octubre 2016, con la primer gira a la Sede de Esparza  ( artículo Gira a nueva Sede UCR en Esparza), se realizó un levantamiento Fotogramético con un Vehículo Áereo No Tripulado en sus siglas VANT, mal llamado “Drone” que es un termino utilizado para fines militares.

Como ya se mencionó en el artículo referido, la finca se dividió en dos misiones de 9 minutos con la ayuda de la aplicación PIX4D para Android.

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Las dos misiones de vuelo se realizaron con éxito y se obtuvieron 471 fotografías aéreas, a una atura de 80m, con un traslape del 80%, con una resolucion resultante de 3.75 cm/pixel.

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Las fotografías se procesaron con el Software Agisoft PhotoScan, en coordenadas CRTM05, se procedío con el siguiente flujo de trabajo:

  1. Configurar Proyecciones y parámetros.
  2. Orientar Fotos.
  3. Cargar archivo de calibración de cámara.
  4. Ingresar Marcadores.
  5. Ubicar marcadores en las fotografías.
  6. Optimizar cálculo de orientaciones.
  7. Ingresar Medidas de distancias entre Marcadores.
  8. Optimizar cálculo de fotografías.
  9. Crear nube de puntos densa.
  10. Clasificación de puntos.
  11. Crear malla.
  12. Crear modelo de teselas.
  13. Crear modelo digital del terreno.
  14. Crear curvas de nivel.
  15. Crear ortomosaico.
  16. Generar informe
  17. Exportar diversos productos, para fines específicos.

Procedimientos

A continuación se muestran una serie de capturas de pantalla del procesamiento del Plan de Vuelo de la Sede de Esparza.

Se debe considerar que se utilizó una computadora con características muy profesionales, una Workstation Precision Tower 7910, con una tarjeta de video nVidia Quatro K5200 de 8GB, memoría RAM de 64GB y un procesador Intel Xeon E5-268W de 20 procesadores lógicos, esto debido a que los procesos fotogramétricos son muy exhaustivos.

 

Carga de Fotografías y configuración de parámetros iniciales

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r Carga y configuración de parámetros

 

 

En el proceso de orientación de puntos se obtuvieron 1,235.632 puntos, el cual tomó un tiempo de 3 horas y 34 minutos con la Workstation.

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Orientación de puntos

 

 

Al colocar los marcadores de control, que fueron los Hitos levantados con Estación Total por los estudiantes del curso Ingeniería del Terreno II Semestre del 2016, se obtuvieron correcciones de orientación, dando como resultados precisión fotogramétricas muy buenas. Los marcadores se colocaron de forma manual en cada una de las fotografías que contenían el punto de control, esto tardó alrededor de 30 minutos.

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Datos del Informe de Agisoft PhotoScan

 

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Marcadores de control y distancias

 

 

Al generar la nube de puntos densa se obtuvieron 31,162.719 puntos y se tardo 35 minutos.

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Nube de puntos densa

 

 

Clasificación de puntos, ésto se hace para diferenciar entre los puntos de terreno (los más bajos) y los demás puntos; se puede hacer una clasificación manual posterior a éste proceso para mejorar los resultados.

Agisoft PhotoScan - Clasificación.JPG

Clasificación de Puntos

 

 

Creación de la malla con los puntos de la nube denza, cabe destacar que después de clasificar los puntos, se puede seleccionar con cuales puntos se quieren procesar los datos, por ejemplo, se le puede ordenar al software que utilice sólo los puntos clasificados como Terreno para limpiar los datos de árboles, edificios y demás objetos.

Nota aclaratoria: Las siguientes gráficas muestran los procesos realizados con todos los datos sin descartar detalles de la clasificación.

 

Creación de la Malla utilizando todos los puntos de la nube denza.

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Malla con todos los puntos de la nube denza.

 

 

Modelos de teselas, es un proceso que ayuda a liberar “peso” al procesador de la computadora, cargando los datos en forma escalonada. El Modelo de Tesela le coloca textura a la malla creada anteriomente.

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Modelo de Teselas

 

 

Modelo Digital de Terreno en sus siglas MDT o DEM en inglés, con éste producto se puede realizar una gran cantidad de procesos con la ayuda de otros programas, como por ejemplo QGIS o ArcGIS. El archivo generado es de 86.1 MB.

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Modelo Digital de Terreno

 

Un producto del MDT son las curvas de nivel por ejemplo.

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Curvas de Nivel cada 1m

 

 

La imagen producto del Ortomosaico es una Ortofoto que con los puntos de control de campo, hacen que la ortofoto esté completamente ajustada y georeferenciada de manera horizontal, por lo que se puede hacer mediciones en ella.

Se pueden generar un producto llamado GeoTIFF, que es una imagen con gran cantidad de información asociada, el archivo generado es de 1.22GB.

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Ortomosaico

 

En el informe generado por Agisoft PhotoScan se puede leer mucha información técnica resultante de todos los procesos generados, los puede ver AQUÍ

Conclusiones

La integración de las nuevas tecnologías a la Ingeniería Topográfica, hacen cambiar el paradigma tradicional de como desarrollar los trabajos de campo.

Los resultados obtenidos después de seguir un procedimiento correcto, con la ayuda de datos GNSS y Estación Total en los puntos de control terrestre, demuestran que se pueden obtener productos de calidad, para la interpretación del terreno en el desarollo por ejemplo de Anteproyectos .

Los procesos Fotogrametrícos aquí expuestos con la ayuda de Agisoft  PhotoScan requieren de una PC con recursos avanzados, en éste caso se utilizó una Workstation Precision Tower 7910 y el tiempo total ronda las 6 horas, en una computadora convencional estos tiempos se duplican y hasta más.

El poder contar con el levantamiento de campo realizado por los estudiantes del curso Ingeniería del Terreno, fue de gran ayuda para poder validar los datos obtenidos.

Falta un análisis estadístico con los datos Fotogramétricos y los datos de campo con Estación Total, que pronto serán publicados.

 

Por Ing.Gustavo Lara Morales, Lic

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Parte 1, Resultados giras a Sede UCR en Esparza

El resultado de las 2 giras realizada a la nueva Sede de la Universidad de Costa Rica en Esparza serán mostradas en el presente artículo.

El área de la finca es de aproximadamente 15 hectáreas, un terreno con muy buenas condiciones para el desarrollo de infraestructura, investigación y docencia.

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Zona aproximada del límite de propiedad de la Sede

Trabajos de levantamiento de campo con Estaciones Totales

Día 1

Los trabajos de campo iniciaron el día jueves 6 de Octubre con la primer gira ( artículo anterior Gira a nueva Sede UCR en Esparza), donde se establecieron las áreas de trabajo para cada una de las 4 cuadrillas y las funciones que realizaría cada una, se iniciaron los trabajos a partir de 2 puntos con coordenadas conocidas ( marcas rojas ) suministradas por la Oficina Ejecutora del Programa de Inversiones, por medio del Ing. Rafael Villalobos Salazar.

La Cuadrilla 1, se encargó de darle coordenadas a todos los Hitos ya instalados en la Sede, para que todas las cuadrillas tuvieran puntos de amarre, recorriendo un largo trayecto .

La Cuadrilla 2, se encargó del lado Oeste con levantamiento de detalles y curvas de nivel.

La Cuadrilla 3, verificó las coordenadas de inicio y estableció puntos para que las demás cuadrillas iniciaran las labores, también inició con los levantamientos de detalles y curvas de nivel.

La Cuadrilla 4, se encargó del lado Este con levantamiento de detalles y curvas de nivel.

Todas finalizaron el día cumpliendo con las expectativas de avance de trabajo, por las condiciones climáticas, dificultad y complejidad inicial, por la cantidad de estructuras y vegetación.

El área en verde representa lo que se logró abarcar, las marcas celestes son hitos de cemento ya construidos a los que se les dió coordenadas.

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Área de trabajo primer gira.

Día 2

El día jueves 3 de Noviembre se continuó con los trabajos de levantamiento de campo, a partir de donde se había terminado el 6 de Octubre, el área a terminar es mayor, pero es un terreno mas abierto y con mejores visuales lo que permite un avance más rápido, a pesar de que la exposición al calor era mayor.

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Área de trabajo segundo día.

 

A continuación se muestra en las gráficas, las áreas que fueron abarcadas por cada una de las Cuadrillas, el área en metros cuadrados, el perímetro y la cantidad de puntos levantados en el campo.

Cabe destacar que la cantidad de puntos varia dependiendo de la dificultad del área a levantar y no demuestra que una cuadrilla halla trabajado más que otra.

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Cuadrilla N°1

Cuadrilla N°1:  Área = 27816.857 m^2, Perímetro = 2215.264 m, Puntos = 241

 

 

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Cuadrilla N°2

Cuadrilla N°2: Área = 63750.417 m^2, Perímetro = 1214.507 m Puntos = 339

 

 

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Cuadrilla N°3

Cuadrilla N°3:  Área = 33397.302 m^2, Perímetro = 1291.218 m Puntos = 415

 

 

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Cuadrilla N°4

Cuadrilla N°4:  Área = 34852.745 m^2, Perímetro = 936.628 2 m Puntos = 318

 

Gráfica que reúne los datos obtenidos por todas las cuadrillas en los dos días que se visitó la Sede de Esparza.

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Todas las Cuadrillas, las 2 Giras.

 

Resultados

El resultado del levantamiento de campo, fue muy completo, las cuadrillas trabajaron en conjunto y los datos fueron unidos, después de revisar y unificar todo.

Los Hitos medidos por la Cuadrilla 1, serán utilizados como marcas de control para el levantamiento fotogramétrico realizado con el VANT, siendo estos puntos de gran importancia.

La experiencia en el campo para los Estudiantes es invaluable e incalculable, ya que se exponen a  factores como el calor, vegetación alta, ganado, insectos y otras condiciones propias de una finca real que en las áreas verdes de la Sede Central no se presentan.

Se muestra el resultado de los levantamientos de campo procesados con AutoCAD Civil 3D y las curvas de nivel interpoladas a 1 metro.

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Puntos y curvas de nivel a 1m

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Curvas de nivel a 1m

 

 

Los trabajos de campo fueron registrados en video por el Phantom 3 Advance para evidenciar las dimenciones de la Sede y como cada cuadrilla trabajó en su área designada.

 

Continúa en el siguiente artículo, AQUÍ

 

Por Ing.Gustavo Lara Morales, Lic

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Gira a nueva Sede UCR en Esparza

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El pasado jueves 6 de octubre, se realizó una gira con el grupo de estudiantes del curso Ingeniería del Terreno, a cargo del profesor Ing. Gustavo Lara M. con el fin de realizar una práctica de campo en un ambiente con condiciones más realista de campo, la cuál tenía como objetivo, hacer un Levantamiento Topográfico de detalles y curvas de nivel en la nueva Sede y al mismo tiempo colaborar con la Oficina Ejecutora del Programa de Inversiones y como segundo objetivo, el poder realizar un levantamiento Fotogramétrico con a ayuda de un vehículo aéreo no tripulado  VANT.

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El trayecto tarda más de 2 horas, y las condiciones del lugar hacen que el trabajo sea pesado, una vez adaptados al clima, las 4 cuatro cuadrillas parten con Estaciones Totales y se les otorgan diversas funciones, entre las cuales fueron revisar y densificar los hitos establecidos para que otras dos cuadrillas iniciaran las labores de levantamiento de linderos, detalles y curvas de nivel.

La cuarta cuadrilla se le asigna la labor de recorrer toda la finca junto al administrador de la Finca y el Profesor, para posterior a ésto, revisar y colocar puntos con coordenadas en la totalidad de la finca, usando hitos ya establecidos y colocando puntos propios, para así poder integrar todas las cuadrillas en diversas áreas de la Finca.

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Se concluyó con la primera parte del trabajo, dejando para la próxima gira terminar con la totalidad de la Finca. Es una buena experiencia para los estudiantes y para el Profesor, contar con la posibilidad de realizar prácticas en condiciones difíciles, por que prepara a los estudiantes a determinar los tiempos de ejecución, el equipo a llevar, el costo, cantidad de personas necesarias y muchos otros factores, que son difíciles de establecer en las aulas.

El segundo objetivo

Se realiza mientras las cuadrillas de estudiantes trabajan en los levantamientos, con la ayuda de la asistente del curso Andreina Vásquez Castro y el piloto Gustavo Lara M, realizando el vuelo Fotogramétrico con un Phantom 3 Advanced.

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La finca es dividida en dos misiones de 9 minutos con la ayuda de la aplicación PIX4D, se determinan las condiciones del tiempo y velocidad del viento, los lugares de despegue y se procede con los planes de vuelo.

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Las dos misiones de vuelo se realizan sin ningún problema y se recolectan los datos para ser procesados mas adelante en la oficina y luego poder compartir la información y los procesos con los estudiantes del curso.

La intención en la siguiente gira es integrar a los estudiantes en el proceso de planeación y de post proceso de los datos en la oficina utilizando el software especializado Agisoft Photoscam.

Por: Ing. Gustavo Lara Morales, Lic.

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