El río Yangtze es el salvavidas de Zhenjiang y una amenaza constante. Para prepararse para las inundaciones, las autoridades locales hicieron un mapa de drones realmente grande.
Zhenjiang es uno de los puertos más activos de China. Más de 140 millones de toneladas de carga pasaron por el puerto fluvial interior solo en 2013. Debido a su proximidad tanto al río Yangtze como al Gran Canal, Zhenjiang ha sido un importante centro de transporte durante siglos.
Pero los cursos de agua que tanta prosperidad traen a la prefectura se desbordan ocasionalmente.
Para comprender mejor los riesgos de inundación, fortalecer y mantener la ecología de la ribera y comprender la forma en que se desarrolla y utiliza la ribera, el Gobierno Municipal Popular de Zhenjiang encargó una ortofoto de alta resolución. Más de 400 kilómetros cuadrados fueron mapeados utilizando CMM dron y Pix4Dmapper.
La Oficina Municipal de Control de Inundaciones de Zhenjiang está a pocos pasos del río Yangtze. En julio de 2019, el personal podía ver claramente el río desde la oficina: no desde las ventanas, sino en una ortofoto masiva creada a partir de 21 000 imágenes, que representan 400 kilómetros cuadrados.
Mapeo de drones a gran escala para un proyecto a gran escala
La Oficina Municipal de Control de Inundaciones tenía un mandato claro: producir ortofotos de alta resolución de los 100 km de la costa del río Yangtze y 500 metros a cada lado. El área del proyecto se extendía desde el río Dadao en la ciudad de Jurong en el oeste hasta el pueblo de Xilaiqiao en la ciudad de Yangzhong, incluidas algunas islas en el río.
El área de 400 kilómetros cuadrados se cartografiaría con una distancia de muestreo terrestre de solo 8 cm.
Mientras mapeo de drones a gran escala se ha logrado antes, es un gran desafío para cualquier equipo. Con el dron Griflion M8, la Oficina Municipal de Control de Inundaciones creyó que tenía la herramienta adecuada para el trabajo.
Los drones de despegue y aterrizaje vertical (VTOL) combinan las ventajas de los drones de ala fija y multirrotor. Al igual que los drones multirrotor, los drones VTOL pueden despegar y aterrizar prácticamente en cualquier lugar, pero tienen la velocidad de vuelo más rápida y la mayor duración de la batería asociada con los drones de ala fija.
El equipo eligió un MMC Grifo M8 dron, equipado con una cámara de alta resolución y un sistema RTK/PPK para un mapeo preciso.
Comprobaciones previas al vuelo: asegurando resultados precisos
RTK/PPK es notablemente preciso, pero para un proyecto tan grande e importante, el equipo quería confirmar la precisión de sus resultados y una manera de ilustrar el éxito del proyecto.
Dos días antes de que comenzara el vuelo, el equipo del proyecto marcó puntos de control adicionales en toda el área de estudio. Siguiendo las mejores prácticas para un proyecto de mapeo de corredores, los puntos de control en tierra se colocaron cuidadosamente en un patrón compensado o en 'zigzag'. Se inspeccionaron todos los puntos de control en tierra, por lo que el equipo podía estar absolutamente seguro de sus resultados. El proyecto terminado contaba con un total de 160 puntos de control terrestre y puestos de control.
Poniendo el plan en acción
Temprano en la mañana, el dron cobró vida. Sus alas anaranjadas se extendían por dos metros y medio, destacándose contra el cielo.
Antes del despegue, el piloto subió la ruta planificada previamente al dron. Para garantizar una reconstrucción precisa y lograr la GSD de 8 cm requerida, el equipo estableció una superposición frontal del 75 % y lateral del 70 %.
El equipo rastreó el dron mientras completaba el primero de los 41 vuelos necesarios para el proyecto. Una hora después del lanzamiento, el Griflion regresó a salvo: además de garantizar la precisión, su estación base RTK lo ayudó a encontrar el camino a casa.
Después de una inspección rápida, el piloto metió el dron en el automóvil y condujo hasta el siguiente punto de lanzamiento. En los días siguientes, el proceso se repitió otras 40 veces.
Procesamiento diario de datos
Los vuelos de drones se repartieron durante 15 días, pero en la oficina, el personal no esperó a que se completaran los vuelos para comenzar a trabajar.
Minyi Pan de Pix4D explica: “Debido al alcance de este proyecto, era especialmente importante comenzar a procesar temprano. Conducir de regreso a un área de vuelo que ya se ha cubierto para volver a tomar las imágenes que faltan sería una pérdida de tiempo y energía. Encontrar cualquier problema potencial temprano podría ahorrarle mucho tiempo al equipo”.
Los miembros del equipo importaron los datos a Pix4Dmapper y verificaron la superposición de imágenes. La opción de procesamiento rápido de Pix4Dmapper permitió al equipo revisar incluso grandes conjuntos de datos rápidamente y el informe de calidad confirmó que los resultados eran confiables. Con un proyecto a gran escala a más largo plazo, el clima era un problema. A medida que la luz cambiaba de un día para otro, también lo hacía la luminosidad de las imágenes, lo que generaba bandas en las salidas combinadas.
“A veces, el clima estaba despejado un segundo y tormentoso al siguiente”, continúa la Sra. Pan. “En esta parte de China, los vientos de categoría seis o siete no son raros. Sin embargo, a pesar del mal tiempo y otros desafíos, estamos muy contentos con los resultados”.
Después de 15 días de vuelo, el equipo MMC cubrió 400 kilómetros cuadrados y capturó más de 21,000 imágenes de drones de alta calidad, con una resolución de 42 millones de píxeles. Una vez que el equipo verificó los datos de procesamiento rápido, se volvieron a procesar a un nivel superior.
Flujo de trabajo simple, resultados precisos
En una encuesta informal, la mayoría de nuestros usuarios coincidieron en que un proyecto "grande" tiene más de 10 000 imágenes.
El proyecto del río Yangtze constaba de más de 21.000 imágenes de 42 megapíxeles cada una.
Sin embargo, a pesar del tamaño del proyecto, el procesamiento en Pix4Dmapper fue sencillo.
Gracias al RTK/PPK y los puntos de control en tierra, el equipo pudo utilizar un flujo de trabajo estándar. "¡El clásico 'flujo de trabajo de tres pasos' le da la mayor parte del trabajo a la computadora!" añade la señora Pan. Las imágenes se unieron en una imagen continua, sin distorsiones y medible: una ortofoto.
El equipo logró excelentes resultados con la configuración estándar y descubrió que, si bien Pix4Dmapper tomó algo de tiempo para procesar un conjunto de datos tan grande, solo necesitó una intervención humana mínima.
El equipo se apoyó en rayCloud para marcar puntos de control en tierra. Después de marcar manualmente un par de puntos de enlace, el software toma el control y marca automáticamente el resto de los puntos. Si bien es posible que se necesite un pequeño ajuste manual, el equipo informó que la función es "muy conveniente y práctica".
Los resultados se verificaron en el Informe de calidad para garantizar que coincidieran con los requisitos del proyecto.
¿Por qué usar drones para mapeo a gran escala?
Los drones pueden parecer una opción inusual para un proyecto de este tamaño. Pero los aviones ligeros son prohibitivamente caros de volar y logísticamente difíciles. Las imágenes satelitales pueden parecer la respuesta, pero simplemente no tienen la resolución necesaria.
Si bien nuestros cielos están llenos de satélites, las imágenes disponibles no siempre están actualizadas. Un claro ejemplo es una cancha de baloncesto, que no estaba terminada cuando se capturaron las imágenes de satélite, pero es fácil de detectar en la ortofoto.
Las ortofotos tienen otra ventaja sobre las imágenes satelitales cosidas: precisión. Excepto en las raras áreas donde el terreno es perfectamente plano, unir imágenes introduce artefactos donde las fotos están desalineadas. Las ortofotos rectificadas tienen en cuenta la altura del terreno a través del DSM (modelo digital de superficie) para dar cuenta de ello. Las ortofotos producidas con imágenes de drones son más precisas.
El equipo estaba más que satisfecho con los colores de aspecto natural de las ortofotos y la buena superposición significaba que había muy pocas lagunas.
El agua es muy difícil de reconstruir como un ortomosaico. Aparecieron algunas "grietas" en el río, pero el equipo pudo tapar los agujeros con la herramienta de superficie en rayCloud, mejorando en gran medida la apariencia del modelo terminado.
El resultado final se entregó solo un mes después del primer vuelo del dron.
“Para la anotación de datos, la precisión y resolución de estas ortofotos supera con creces nuestras necesidades”, comentó el jefe de la Oficina Municipal de Control de Inundaciones. “Pix4D no solo es potente, sino también fácil de operar, rápido para comenzar y no requiere muchos conocimientos profesionales”.
Continuó: “Normalmente usamos pequeños drones para fotografiar pequeños ríos y lagos, nuestro propio trabajo. El personal puede realizar el procesamiento de datos para producir ortofotos de alta precisión. Este proyecto que utiliza Pix4D para procesar cientos de kilómetros cuadrados de datos ha tenido éxito, lo que aumenta nuestra confianza en la capacidad de procesamiento de grandes áreas”.
Los resultados están aquí, pero el proyecto continúa. La Oficina Municipal de Control de Inundaciones de la Ciudad de Zhenjiang planea actualizar regularmente la ortofoto del río Yangtze y extender la tecnología a más ríos y lagos en Zhenjiang. Con este proyecto como ejemplo, el equipo espera que más ciudades comiencen programas de drones similares. Además de mejorar la resiliencia del área a las inundaciones, puede significar que eventualmente se cartografíen los 6.300 kilómetros del río Yangtze.
