DJI Phantom 4 RTK – El mejor dron para el levantamiento de construcciones

STRABAG emplea el DJI Phantom 4 RTK para el levantamiento de obras de construcción con el fin de crear modelos 3D precisos

La red de autopistas europea se extiende a lo largo de 80.000 km y atraviesa varios países. En 2017, Alemania ocupó el segundo lugar en Europa y en todo el mundo con 12.996 km de autopistas, lo que convierte al país en un punto de tránsito principal para millones de automóviles y camiones dirigidos hacia destinos en Europa oriental o meridional, generando una fuerte presión sobre las estructuras existentes.

El Ministerio Federal de Transporte de Alemania realizó un análisis exhaustivo del aumento de tráfico previsto desde 2010 hasta 2030, calculando un incremento del 12 % en el número de pasajeros-kilómetro y del 38 % en toneladas-kilómetro. Tras concluir la necesidad de renovación y extensión de la red de transporte alemana, el ministerio recomendó una inversión pública de 270.000 millones de euros para 2030 en su plan federal de infraestructura de transporte. Casi el 75 % de la inversión está destinada a cubrir la renovación y extensión de las autopistas y carreteras federales.

Para satisfacer la creciente demanda de mejores infraestructuras de transporte, los equipos buscaron nuevas tecnologías para aumentar la eficiencia. Durante este proceso, muchos contratistas han empleado drones en el sitio para crear mapas de emplazamientos con regularidad y realizar misiones de topografía más rápidamente.

STRABAG – Especialistas en la construcción de obras viales

La ejecución del plan del ministerio es una empresa desafiante que requiere planificación y coordinación a largo plazo entre las empresas y los especialistas del sector privado para completar estos proyectos de construcción vial a gran escala.

STRABAG SE, el sexto grupo de construcción más grande de Europa, y su filial alemana STRABAG AG son actores clave en la construcción de infraestructuras de transporte, que representan el 37 % del volumen de producción de STRABAG. Con más de 100 años de experiencia y más de 70.000 empleados en todo el mundo, STRABAG se ha ganado su posición líder en el mercado por buenas razones. Está a la vanguardia de la innovación tecnológica.

Los equipos de STRABAG trabajan en paralelo en 9.100 proyectos de construcción en toda Europa, con 4.900 de ellos en Alemania. Juntos, estos proyectos suman hasta 600 km de autopistas en construcción o renovación, lo que requiere flujos de trabajo y comunicaciones eficientes para mantener estos proyectos dentro de los plazos y el presupuesto. Por lo tanto, la planificación precisa del terreno desempeña un papel crucial en la gestión y el control de calidad de los proyectos de construcción.

La unidad de negocio de Levantamiento Digital y UAV de STRABAG ha implementado drones para clientes internos y externos con el fin de mapear proyectos, ahorrando tiempo y costes desde 2015. A medida que esta tecnología se ha implementado para un número creciente de clientes, han surgido nuevas aplicaciones que requieren una alta precisión. Para satisfacer estas necesidades, STRABAG ha añadido el nuevo Phantom 4 RTK a las herramientas de sus inspectores.

La construcción de la autopista A3 en Alemania cerca de la ciudad de Würzburg es uno de los proyectos actuales a largo plazo de STRABAG. Iniciado en 2014 y cuya finalización está prevista para 2021, STRABAG está ampliando la autopista de dos a tres carriles, construyendo un nuevo túnel de insonorización y reemplazando un puente deteriorado, entre otras obras. Estas mejoras se están implementando en varios kilómetros de la autopista, sobre terrenos complejos con pendientes pronunciadas y numerosas curvas cerradas. Con un proyecto a gran escala como el de Würzburg, que requiere muchos años, el levantamiento eficiente del sitio es una prioridad para el equipo de STRABAG, lo que les permite planificar y monitorear el progreso con precisión.

“El uso de drones para el mapeo de construcciones tiene muchas ventajas. Su integración cambia nuestro flujo de trabajo y simplifica muchos pasos operativos. Los métodos de topografía convencionales también proporcionan modelos 3D, pero los modelos digitales de terreno creados a partir de datos de drones ofrecen una mayor densidad de puntos; por lo tanto, la realidad se describe con mucho más detalle”, afirma Thomas Gröninger, responsable de la Unidad de Negocio de Levantamiento de Objetos Digitales y UAV.

DJI Phantom 4 RTK – Un punto de inflexión para el levantamiento de construcciones

Hoy en día, en STRABAG, los drones son una herramienta común para ciertos aspectos del mapeo de construcciones. Los drones han demostrado ser superiores a los métodos de topografía tradicionales anteriores en entornos específicos, por ejemplo, en proyectos con poca vegetación, disponibilidad de GPS y luz solar considerable. Sin embargo, obtener resultados de levantamiento precisos (es decir, hasta 3 cm de precisión) con un dron que no sea RTK/PPK requiere la colocación de hasta 40 puntos de control terrestre (GCP) por kilómetro cuadrado, lo que requeriría varias horas.

El nuevo DJI Phantom 4 RTK está equipado con un sistema de navegación y posicionamiento centimétrico integrado y un sistema de imágenes de alto rendimiento que admite tanto soluciones RTK como PPK. Para proporcionar imágenes con resultados de levantamiento excepcionales, el Phantom 4 RTK registra los parámetros de los objetivos calibrados de fábrica junto con la posición, la altitud y otros datos en cada foto, haciendo coincidir los datos de posicionamiento con el centro del sensor CMOS de la cámara mediante el nuevo sistema TimeSync. Al utilizar el módulo de posicionamiento RTK (GPS L1 L2, GLONASS L1 L2, Galileo E1 E5a y BeiDou B1 B2), el Phantom 4 RTK reduce potencialmente la cantidad necesaria de GCP a 0. Para fines de gestión de calidad, se aceptan ampliamente de 3 a 5 GCP por kilómetro cuadrado en la industria. Al usar el Phantom 4 RTK con una menor cantidad de GCP, los topógrafos pueden obtener un ligero aumento en la precisión y ahorrar al menos el 75 % del tiempo de configuración de los GCP.

Para aprovechar todas las ventajas del sistema totalmente integrado, los topógrafos en modo RTK utilizan servicios de red RTK. Para obtener resultados aún más precisos, especialmente en áreas con mala cobertura de red móvil, es posible conectar fácilmente la estación móvil GNSS de alta precisión D-RTK 2.

Diseñado para topógrafos

Para explicar en profundidad el funcionamiento interno del DJI Phantom 4 RTK, el dron captura los datos de observación satelital originales, así como los datos de efemérides, y los almacena en un archivo PPKRAW.bin en formato RTCM 3.2. Además, el Phantom 4 RTK convierte los datos satelitales sobre la marcha al formato RINEX (Receiver Independent Exchange Format) y escribe los datos en un archivo RINEX.obs. Gracias a la sincronización interna de la posición GNSS y de la cámara, el archivo Timestamp.MRK proporciona un registro de la posición de la imagen extremadamente preciso. Todos los datos relevantes para la operación se almacenan en una tarjeta Micro-SD en una sola carpeta para cada misión. La coherencia de los datos del Phantom 4 RTK ha reducido el tiempo necesario para validar los datos y los resultados en un flujo de trabajo de posprocesamiento eficiente con ajustes manuales mínimos o nulos.

Sin GCP, la precisión horizontal alcanzable es de hasta 3 cm y la precisión vertical de hasta 5 cm dentro de la red de referencia global WGS84 utilizada por el Phantom 4 RTK. En áreas sin cobertura de red móvil, el Phantom 4 RTK permite a los topógrafos utilizar PPK para la evaluación posterior, manteniendo la misma precisión que ofrece RTK.

“Al establecer la trayectoria de vuelo, es necesario seleccionar la altitud y la superposición. El P4R ofrece una aplicación integrada para la planificación de vuelos en el radiocontrol, que incluye todos los parámetros de topografía relevantes para que la planificación del vuelo sea fácil y eficiente”, afirma Philipp Mielke, jefe de equipo de Levantamiento de Objetos Digitales y UAV en STRABAG.

El Phantom 4 RTK ha sido diseñado para hacer que el mapeo con drones sea fácil, cómodo y eficiente, con la capacidad de volar hasta 30 minutos, permitiendo a los usuarios mapear una gran área en un solo vuelo. Incluso si el área es demasiado grande para ser mapeada con una sola carga de batería, la función de reanudación de operación de la aplicación GS RTK reanuda automáticamente la misión después de que se reemplaza la batería. El Phantom 4 RTK también ahorra más tiempo al volar más tiempo y con mayor velocidad. La capacidad de volar a una altura constante sobre terrenos complejos y funciones específicas de mapeo de corredores son grandes mejoras para los topógrafos. El SDK móvil de DJI habilita estas funcionalidades.

Procesamiento de datos

Los datos adquiridos se pueden integrar fácilmente en software de fotogrametría de terceros, ofreciendo nubes de puntos y modelos 3D aceptables por la industria. Philipp Mielke destaca que “las soluciones para cargar datos de drones desde una computadora portátil en el sitio a la nube para su procesamiento son otro paso para hacer que la topografía en el sitio sea innovadora. Hace que los topógrafos sean independientes de las distancias geográficas entre la obra y su oficina, permitiendo un procesamiento de datos inmediato y potente”. Al visualizar el modelo 3D en la nube poco después de que se hayan adquirido los datos, los ingenieros en el sitio pueden revisar los trabajos de construcción e inicializar las fases siguientes.

Gracias a los datos de levantamiento altamente detallados y completos, los topógrafos y los técnicos CAD pueden estar seguros de recopilar todos los datos de una sola vez sin tener que regresar al sitio de construcción para recopilar información adicional, ahorrando así tiempo. Después de procesar las nubes de puntos 3D de las fotos capturadas por los drones, los datos se posprocesan según los requisitos individuales del proyecto. Los flujos de trabajo iniciales típicos incluyen la clasificación de la nube de puntos para filtrar objetos no deseados como vegetación, vehículos y objetos artificiales, así como la vectorización y extracción de características. Los datos procesados se utilizan luego para el modelado digital de terrenos y superficies, cálculos de masa y volumen, y Building Information Modeling (BIM).

Además de los resultados 3D, es posible crear ortofotos 2D con software de terceros para proporcionar excelentes vistas generales de grandes obras de construcción desde una perspectiva aérea. Tanto los datos 2D como los 3D son también una buena base para iniciar proyectos pioneros, guiando la coordinación fluida y las revisiones.

Drones – Digitalización del sector de la construcción

Los modelos 3D generados por el dron ofrecen una variedad de opciones de análisis y evaluación. Dependiendo de la precisión requerida, los casos de uso más comunes son el monitoreo, la inspección, la documentación y el seguimiento del progreso de la construcción. Todo lo anterior se lleva a cabo con drones en la obra de Würzburg.

“STRABAG busca expandir el uso de drones para proyectos de construcción a nivel mundial. Actualmente empleamos a 170 topógrafos en Alemania y a 300 en toda Europa. El nuevo DJI Phantom 4 RTK es un dron versátil y fácil de usar con capacidades de red RTK integradas. Esta combinación permitirá a STRABAG equipar a más equipos con drones para hacer que los flujos de trabajo de levantamiento de construcciones sean más rápidos y eficientes”, resume Thomas Gröninger. “El DJI Phantom 4 RTK es una incorporación esencial al conjunto de herramientas del topógrafo y desempeñará un papel importante en el proceso de digitalización del sector de la construcción”.