Universidad de guayaquil FACULTAD DE CIENCIAS...

Universidad de guayaquil

FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

TRABAJO DE TITULACIÓN PREVIO A

LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE

INGENIERO CIVIL

GENERALES DE INGENIERÍA

LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO DE SOLARES MEDIANTE LA TECNOLOGÍA DE DRONES PARA FUTURAS OBRAS CIVILES

UBICADA EN EL CANTÓN DURÁN, COOPERATIVA FUERZA DE LOS POBRES.

AUTORES: ANTEPARA MEDINA KATTIA LISSETTE

HUACÓN ALVAREZ GÉNESIS KATHERINE

TUTOR: ING. FRANKLIN PARRA ORTEGA, MSc

GUAYAQUIL, SEPTIEMBRE 2019

ii

Agradecimiento

Agradecemos en primer lugar a Dios como mentor de nuestras vidas, por

iluminarnos y llevarnos con bien hasta este punto de nuestras vidas, y siempre de su

mano para llegar más lejos de lo que creemos y con su bendición.

A nuestros padres amados por acompañarnos en este camino lleno de altos y

bajos, pero siempre con su apoyo superando todo, este logro no es solo de nosotros,

es de todos los que forman parte de nuestra familia y amigos más cercanos.

A esta querida facultad que nos acogió con mucho cariño desde el primer día

que nos presentamos en el pre hasta este momento de la titulación y culminación de

la carrera de la Ingeniería Civil.

A los profesores que fomentaron el estudio, nos corrigieron y ayudaron a dar

siempre lo mejor.

iii

Dedicatoria

El presente trabajo de titulación lo dedicamos a Dios en primer lugar por permitirnos

llegar hasta este momento que es la culminación de una de nuestras primeras metas,

por ser el que inspire nuestros días y darnos las fuerzas para continuar con este arduo

proceso para nosotros los estudiantes.

A nuestros pilares fundamentales que son nuestros padres que siempre estuvieron

presentes durante este periodo de la carrera, a todos los familiares que pudieron

aportar con consejos y demás para este logro y a los amigos que pudieron darnos su

apoyo con instrumentos que requeríamos para poder culminar el trabajo de titulación.

A los profesores por guiarnos en el desarrollo de este trabajo de titulación, con sus

conocimientos y experiencia profesional.

v

Tribunal de Graduación

Ing. Fausto Cabrera Montes, M. Sc. Ing. Franklin Parra Ortega, M. Sc.

DECANO TUTOR

VOCAL VOCAL

viii

ÍNDICE GENERAL

Capítulo I

El Problema

1.1. Introducción ................................................................................................... 1

1.2. Ubicación del sitio de estudio ........................................................................ 3

1.3. Topografía y relieve ...................................................................................... 4

1.4. Planteamiento del problema.......................................................................... 5

1.5. Delimitación ................................................................................................... 6

1.6. Aporte científico de la investigación .............................................................. 6

1.7. Impacto socio económico de la investigación ............................................... 7

1.8. Organización y Contenido ............................................................................. 8

1.9. Objetivos ....................................................................................................... 9

1.9.1 Objetivo general ........................................................................................ 9

1.9.2. Objetivos específicos ............................................................................... 9

1.10. Justificación ................................................................................................. 10

Capítulo II

Marco Teórico

2.1. Ubicación de la cooperativa “Fuerza de los Pobres” ................................... 11

2.2. Infraestructura y servicios básicos .............................................................. 12

2.3. Condiciones climatológicas ......................................................................... 12

2.4. Definición de los vant .................................................................................. 13

2.5. Definición de fotogrametría ......................................................................... 13

2.6. Levantamiento topográfico con drones ....................................................... 14

2.6.1. Ventajas del levantamiento topográfico mediante dron ........................ 14

2.7. Puntos de control ........................................................................................ 16

2.8. Elementos de referencia como puntos de control ....................................... 19

2.9. Características de los puntos de control ..................................................... 19

2.10. Ejecución del vuelo ..................................................................................... 20

ix

2.11. Descripción del dron Phantom 4 pro. .......................................................... 21

2.12. Cámara del Phantom 4 Pro. ........................................................................ 21

2.13. Batería del Phantom 4 Pro. ......................................................................... 21

2.14. Descripción del dron Phantom 4 ................................................................. 22

2.15. Especificaciones principales del Phantom 4 Advanced .............................. 22

2.16. Características de la cámara del drone Phantom 4 Advanced.................... 23

2.17. Modos disponibles para fotografía .............................................................. 24

2.18. Controlador remoto ..................................................................................... 24

2.19. Características del GPSMAP 78 S .............................................................. 25

2.20. Descripción ................................................................................................. 25

2.21. Requerimiento de puntos de control ........................................................... 26

2.22. Sistema GNSS Trimble R10 ........................................................................ 27

2.23. Traslape ...................................................................................................... 29

2.23.1. Traslape longitudinal ............................................................................ 29

2.23.2 Traslape lateral ..................................................................................... 29

2.24. Topografía ................................................................................................... 31

2.24.1. Definición de topografía ....................................................................... 31

2.24.2. Tipo de levantamientos topográficos ................................................... 32

2.24.3. Estación total ....................................................................................... 33

2.24.4. Trípode ................................................................................................ 34

2.24.5. Prisma .................................................................................................. 35

2.24.6. Jalón .................................................................................................... 35

2.24.7. Nivel topográfico .................................................................................. 36

2.25. Agisoft ......................................................................................................... 37

2.25.1 Definición de Agisoft Photoscan. .......................................................... 37

2.25.2 Topografía y mapeo. ............................................................................. 38

2.25.3 ArcGIS. ................................................................................................. 39

2.25.4 Funciones de ARCGIS. ......................................................................... 40

x

Capítulo III

Metodología

3.1. Inspección técnica en campo ...................................................................... 41

3.2. Planificación de vuelo ................................................................................. 42

3.3. Puntos de control ........................................................................................ 44

Capítulo IV

Análisis de Resultados

4.1 Resultados de Agisoft Photoscan ................................................................... 65

4.2 Curvas de nivel ............................................................................................... 69

4.3 Resultados de levantamiento con estación total ............................................. 69

4.4 Datos de nivelación realizada en el terreno ................................................. 73

Capítulo V

Conclusiones y Recomendaciones

5.1. Conclusiones ................................................................................................ 77

5.2. Recomendaciones ........................................................................................ 79

BIBLIOGRAFIA

Anexos

xi

Índice de Ilustraciones

Ilustración 1: Vista Satelital de Coop. Fuerza de los Pobres ................................... 3

Ilustración 2: Vista Satelital de Coop.Fuerza de los Pobres ..................................... 3

Ilustración 3: Canal de tierra lleno de maleza .......................................................... 4

Ilustración 4: Sistema de Aguas servidas (Pozo) ..................................................... 4

Ilustración 5: Cooperativa Fuerza de los Pobres .................................................... 11

Ilustración 6: Ubicación de punto de control PC4 al lado de la fábrica Poligráfica . 20

Ilustración 7: Dron Phantom 4 Pro ......................................................................... 21

Ilustración 8: Dron Phantom 4 advanced ............................................................... 22

Ilustración 9: GPSMAP 78S Garmin ....................................................................... 25

Ilustración 10: Sistema Gnns/Gps/Glonass/Galileo marca Trimble, modelo R10 ... 27

Ilustración 11: Características Técnicas marca Trimble, modelo R10 .................... 28

Ilustración 12:Fotografía superpuesta donde se visualiza el traslape .................... 30

Ilustración 13: Traslape frontal, transversal o lateral. ............................................. 30

Ilustración 14: Estación total Topcon ...................................................................... 33

Ilustración 15: Prisma topográfico .......................................................................... 35

Ilustración 16: Jalones para Prisma ....................................................................... 35

Ilustración 17: Función del Nivel topográfico .......................................................... 37

Ilustración 18: Topografía y Mapeo con Dron ........................................................ 39

Ilustración 19: Arcgis Aplicación ............................................................................. 40

Ilustración 20: Obstáculos de mayor altura en el área de estudio .......................... 42

Ilustración 21: Planificación de Vuelo ..................................................................... 43

Ilustración 22: Vista Aérea de la invasión ............................................................... 43

Ilustración 23: Punto de control IGM, PAD-05, Planta BalanfarinaAGRIPAC S.A. . 45

Ilustración 24: Comparación de cotas con el GPS Navegador ............................... 45

Ilustración 25: Ubicación de Placa IGM, Estación de Servicio PRIMAX ................. 46

Ilustración 26: Ubicación de Placa IGM, Planta Balanfarina AGRIPAC S.A ........... 47

Ilustración 27: Punto de control PC1 Entrada a Urbanización. Panorama ............. 48

Ilustración 28: Ubicación de punto de control PC2 Bomberos Durán Cuartel #6 ... 48

Ilustración 29: Ubicación de punto de control PC3 en Pozo séptico, calle S/N ...... 49

Ilustración 30:Punto de control PC4 al lado de la Fábrica Poligráfica. ................... 49

Ilustración 31: Ubicación de punto de control PC5 Ciudadela Panorama. ............. 50

xii

Ilustración 32: Pantalla de Agisfot PhotoScan ........................................................ 51

Ilustración 33: 1° Paso Añadir fotos ....................................................................... 52

Ilustración 34: Orientación de Cámaras ................................................................. 53

Ilustración 35: Orientación de las cámaras ............................................................. 53

Ilustración 36:Orientacion de cámaras ................................................................... 54

Ilustración 37: Puntos de Paso ............................................................................... 54

Ilustración 38: Georreferenciación de coordenadas ............................................... 55

Ilustración 39:Puntos de Control nivelados con Nivel topográfico. ......................... 56

Ilustración 40: Nube densa de puntos .................................................................... 56

Ilustración 41: Malla de color del terreno ................................................................ 57

Ilustración 42: Representación de elementos con elevación en el campo. ............ 58

Ilustración 43: Malla final con elementos eliminados .............................................. 58

Ilustración 44: Modelo digital DEM ......................................................................... 59

Ilustración 45: Ortomosaico Final ........................................................................... 60

Ilustración 46: Modelo 3D del levantamiento topográfico ....................................... 60

Ilustración 47: Generación de curva de nivel ......................................................... 61

Ilustración 48: Creación de curvas de nivel ............................................................ 61

Ilustración 49: Curvas de Nivel, con teselado. ....................................................... 62

Ilustración 50: Levantamiento topográfico con estación ......................................... 62

Ilustración 51: Puntos importados de la Estación Total .......................................... 63

Ilustración 52: Digitalización del levantamiento topográfico ................................... 64

Ilustración 53: Sección de canal Nivelado .............................................................. 64

Ilustración 54: Curvas de nivel sin eliminar elevaciones en modelo 3D ................. 65

Ilustración 55: Detalle de curvas de nivel sin eliminar elevaciones en modelo 3D . 66

Ilustración 56: Curvas de nivel eliminando elevaciones en modelo 3D .................. 67

Ilustración 57: Ejemplo de eliminación de elementos con altura ............................ 68

Ilustración 58: Elemento eliminado. ....................................................................... 68

Ilustración 59: Detalle de las curvas de nivel al eliminar los elementos de altura .. 69

Ilustración 60: Canal con secciones y nivelado con nivel topográfico. ................... 70

Ilustración 61: Exportación del ortomosaico en KMZ. ............................................ 71

Ilustración 62:Relieve de modelo digital ................................................................. 72

Ilustración 63: Levantamiento en 2D AutoCAD. ..................................................... 72

Ilustración 64: Recorrido de Nivelación. ................................................................. 75

xiii

Índice de Tablas

Tabla 1: Coordenadas de Monografía de puntos de control geodésico, IGM. ......... 44 Tabla 2: Coordenadas de los puntos de Control GCP. ............................................ 47 Tabla 3: Libreta de nivelación .................................................................................. 73 Tabla 4: Libreta de nivelación arrastre de cota ........................................................ 74 Tabla 5: Presupuesto referencial de equipos para levantamiento convencional ..... 76 Tabla 6: Presupuesto referencial de equipos para levantamiento con dron ............ 76

xiv

RESUMEN

El área en la cual se llevó a cabo el presente trabajo de titulación corresponde al

sector “Fuerza de los Pobres” ubicado en el cantón Durán, el sector es un conjunto

de invasiones en las que las personas se apoderan de terrenos sin delimitación

específica y sin ente regulador, ocasionando problemas ya que los terrenos son

invadidos para diferentes usos y estos no tienen regularidad creando servidumbre ya

que en ciertos casos las personas construyen viviendas sobre canales y no tienen

alguna referencia de la faja de afectación o al momento de diseñar alguna vía existen

casas u obstáculos que impiden su ejecución. Las invasiones son más comunes en

sectores rurales donde no se han implantado sistemas de agua potable (AAPP),

aguas lluvias (AALL) y aguas servidas (AASS) que son los servicios básicos para un

predio.

Se realizó el levantamiento de dicho terreno mediante dos métodos, el primer

método fue levantado con estación total y nivel topográfico y el segundo método

mediante la tecnología de dron (UAV), al tomar una muestra del terreno con la

estación total y nivel topográfico se obtuvieron puntos y cotas del terreno que los

mismos llevándolos a digitalizar en el programa AutoCAD se convirtieron en datos

más detallados teniendo en cuenta los sistemas dentro del terreno, tanto como de

AALL y AASS, además de su sistema eléctrico, mientras que al tomar la muestra con

el dron procesando su información en el software Agisoft PhotoScan se obtuvo un

resultado más general donde se muestran los límites de predios con más exactitud.

Y además que también se obtienen un modelo digital del terreno.

PALABRAS CLAVES: LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO – DRON – PLACAS IGM – PUNTOS DE CONTROL.

xii

ABSTRACT

The area in which the present titling work was carried out corresponds to the “Force

of the Poor” sector located in the Durán canton, the sector is a set of invasions in which

people seize land without specific delimitation and without Regulatory entity, causing

problems since the lands are invaded for different uses and these do not have

regularity creating servitude since in certain cases people build houses on canals and

do not have any reference to the area of affectation or when designing any road there

houses or obstacles that prevent its execution. Invasions are more common in rural

sectors where drinking water systems (AAPP), rainwater (AALL) and sewage (AASS)

have not been implemented, which are the basic services for a property.

The land was surveyed using two methods, the first method was surveyed with a

total station and topographic level and the second method using drone technology

(UAV), when taking a sample of the land with the total station and topographic level

were obtained. points and dimensions of the land that led them to digitize in the

AutoCAD program became more detailed data taking into account the systems within

the field, as well as AALL and AASS, in addition to its electrical system, while taking

the sample with the drone processing its information in the Agisoft PhotoScan

software, a more general result was obtained where the property limits are shown

more accurately. And also that a digital terrain model is also obtained.

KEY WORDS: TOPOGRAPHIC SURVEY - TOPOGRAPHY - DRONE - IGM PLATES - CONTROL POINTS.

1

Capítulo I

El Problema

1.1. Introducción

El uso de herramientas tecnológicas para la compilación de información y la

ejecución de procesos dará como resultado datos que son utilizados por entes

reguladores, por este motivo tienen que ser de carácter confiable, verídico y

comprobados, ya que son útiles para la toma de decisiones, estos datos deben estar

ajustados a los cuerpos legales para trabajar en conformidad con el marco

institucional que rige su ejecución.

La situación presentada en el Cantón Durán en Ecuador en el transcurso de los

años hasta la actualidad, acerca del tema catastral, definición de linderos, predios,

líneas de fábricas, etc. Demuestran lo necesario que es poner en acción las nuevas

tecnologías, medidas de control y monitoreo continuo acerca del catastro del cantón.

Intentando de esta manera regular a la comunidad para un correcto catastro,

divisiones de solares, servidumbres, diseño de alcantarillados, diseño de calles para

los lugares rurales y urbanos, entre otros.

Es de suma importancia reconocer que en este cantón no se hace la correcta

ejecución de un mecanismo actualizado o tecnologías para recopilar, procesar y

transmitir datos correctos, los cuales, en caso de un litigio, proyectos futuros que

requieran de desalojos, permitan conocer los puntos topográficamente referenciados

de los predios o la actividad en cuestión sea un apoyo para determinar una posible

solución y exista una base de datos en la cual se pueda trabajar con mayor seguridad.

2

Este proyecto busca realizar el levantamiento y recopilación de datos y factores

que influyan dentro de la topografía y su correcta ejecución mediante de la tecnología

de drones que es una de las tecnologías más novedosas, ya que se encuentra

también el método convencional.

En este trabajo de titulación se lleva a cabo también con la realización de la

nivelación del terreno con nivel topográfico ida y vuelta de los puntos de control para

la obtención de cotas reales y precisas del terreno y de los puntos de control ubicados

en el mismo.

Un aspecto a considerar en este trabajo de titulación es que se realizó en una zona

donde se puede explicar con mayor detalle los parámetros a considerar en un

levantamiento topográfico , como por ejemplo si existe sistemas de servicios

básicos, las líneas de fábrica, las mensuras, la limitación de predios, las calles de

tierras, las escorrentías, canales, entre otros ya que al realizarlo en un lugar

despejado solo se puede comparar sus limitaciones y ningún otro detalle en

específico porque el mismo no contaría con requerimientos urgente como lo tienen

estas zonas invadidas.

3

1.2. Ubicación del Sitio de Estudio

El presente trabajo de titulación se realizó en el cantón Durán, Sector Fuerza de

los pobres ubicado en el Km 3 Vía Durán – Tambo, a 15 minutos de la ciudad de

Guayaquil, en la zona industrial del cantón.

Ilustración 1: Vista Satelital de Coop. Fuerza de los Pobres

Fuente: (Google Earth, 2018)

Ilustración 2: Vista Satelital de Coop.Fuerza de los Pobres

Fuente: (Google , Earth, 2018)

4

1.3. Topografía y Relieve

La Cooperativa “Fuerza de los pobres” se encuentra ubicada frente a una via

principal via a Duran-Tambo que tiene 14mtrs de ancho, la misma tiene 22 calles

secundarias de tierra, estás presentan su terreno como plano y con muy poca

pendiente, tiene pozos para el desecho de aguas servidas, cuenta con un canal

longitudinal a su derecha, este recibe las aguas pluviales del intenso invierno.

Ilustración 3: Canal de tierra lleno de maleza

Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón

Ilustración 4: Sistema de Aguas servidas (Pozo).


5

1.4. Planteamiento del Problema

En la actualidad la recopilación de datos para el catastro, como: delimitación de

linderos, áreas de predios, sistemas de servicios existentes, entre otros datos, obligan

a mejorar la calidad de la matriz y base de datos existente en la Municipalidad del

cantón Durán, específicamente para el sector Fuerza de los pobres.

Para mejorar la obtención del catastro del sector Fuerza de los pobres se debe

recopilar todos los datos existentes en el lugar a estudiar, en este caso son:

manzanas, solares, y diferentes elementos que se encuentren inmerso en el área de

estudio, mediante esto se combate el problema de asentamientos ilegales

(invasiones) que hoy en día es frecuente en dicha comunidad, además nos permite

optimizar el tiempo y ejecución del trabajo.

En el trabajo diario del levantamiento catastral existen varias maneras incorrectas

de realizarlo. el catastro que son las siguientes:

• Antiguos colaboradores realizaban el trabajo con cinta, flexómetros y algunos

solo al ojo como dice el léxico ecuatoriano sin ningún aval ni correcta información,

muchas veces por ahorrarse el dinero solicitan el trabajo a personas que desconocen

la raíz del trabajo y contratan a un personal incompetente que no se ha preparado en

esta rama.

• Falta de conocimiento de equipos actualizados, por ejemplo, tenemos una

herramienta muy importante que son los puntos del control, los mismo son utilizados

6

para los vuelos y colocar puntos estacionar fijos que permiten la limitación del área a

medir o el área involucrada para el trabajo, estos con el debido proceso dan de

resultado coordenadas.

1.5. Delimitación

El presente trabajo de titulación se limita al desarrollo del levantamiento topográfico

de solares ubicados en el sector Fuerza de los pobres en el cantón Durán mediante

la tecnología de drones, para el cual se realizará el levantamiento del terreno y se

procesará la información tomada en los programas específicos y así obtener los

resultados con precisión óptima.

Luego del análisis, se comparará los resultados obtenidos del levantamiento con

dron y los resultados del levantamiento con el sistema convencional con estación total

y nivel topográfico, explicando las ventajas y desventajas de ambos procesos, para

con los resultados finales tener una información confiable para el desarrollo de futuras

obras civiles.

1.6. Aporte Científico de la Investigación

El aporte científico de este trabajo de titulación es establecer los linderos reales en

áreas urbanas consolidadas y la utilización de un equipo actualizado que cumpla con

los parámetros y requerimientos de la comunidad del cantón Durán.

Donde se procesa la información obtenida por el dron para obtener datos reales

7

modelando en 3D se obtienen imágenes con alta calidad, dinámicas, además de su

alta resolución y detalles más específicos de lo que contienen los predios de las

invasiones dando facilidad a la delimitación del terreno y ayuda a realizar un diseño

que corresponda a las condiciones presentes en el terreno.

Con el equipo utilizado para el levantamiento topográfico se experimentó una

limitación con el dron Phantom 4 en contraste con los métodos convencionales, con

el mismo no se pueden observar los diferentes obstáculos vistos en planta como por

ejemplo los volados de las estructuras los cuales cubren las líneas de fábrica de los

diferentes predios.

1.7. Impacto Socio Económico de la Investigación

Ante la importancia y magnitud que tiene el proyecto con el levantamiento mediante

el equipo de drones pretende optimizar el tiempo y levantar una información que

cumpla con las normas y especificaciones que el ente regularizador solicite y no se

vean expuestas a una información errónea y estás no sirvan para dar una solución al

problema.

Se quiere poner en práctica un método actualizado que tenga la aceptación de las

normas vigentes. Si bien a nivel general, la topografía se la maneja de una forma

convencional, llamando “convencional” al trabajo realizado con estación total y nivel

topográfico. Se realiza la comparación entre ambos métodos para determinar cuál es

el mejor procedimiento a realizar a la hora de hacer un trabajo topográfico.

8

1.8. Organización y Contenido

El presente trabajo de titulación se ha desarrollado en cinco capítulos en los cuales

se desarrolla el contenido con la finalidad de alcanzar todos los objetivos propuestos.

En el primer capítulo se fija el plan del estudio donde se establecen los criterios

fundamentales del estudio, su importancia, su limitación y los objetivos.

El segundo capítulo se basa en el marco teórico, que se compone básicamente de

la descripción de los conceptos utilizados en los métodos de recopilación de

información en campo a través de la utilización de técnicas y equipos topográficos.

El tercer capítulo corresponde al procedimiento para realizar el levantamiento, se

explica paso a paso el proceso para desarrollar dicho levantamiento con tecnología

de punta como lo es el dron y el proceso que se realiza para digitalizar y presentar

una topografía realizada con estación total.

El cuarto capítulo comprende el análisis comparativo de un levantamiento realizado

con la tecnología de dron y el levantamiento realizado con el sistema convencional ya

conocido como es la estación total y el nivel topográfico.

El quinto capítulo se refiere a las conclusiones y recomendaciones del proyecto, en

el cual se analizan los resultados de las comparaciones de los estudios realizados,

las ventajas y desventajas que nos brindaría un levantamiento con tecnología

avanzada y actualizada a la sociedad y además el presupuesto comparando el valor

agregado que nos genera el levantamiento topográfico actualizado vs el

levantamiento topográfico convencional.

9

En los anexos del estudio hemos incluido el detalle fotográfico del levantamiento

topográfico de nuestro proyecto de titulación ubicado en la “Cooperativa Fuerzas de

los pobres” en el cantón Durán, con el método convencional que se realizó con la

estación total, el nivel topográfico y el Método utilizando la tecnología de punta de los

drones, las monografías de las placas IGM colocadas en el presente año (Febrero,

2019) por el Instituto Geográfico Militar, proporcionadas por el Municipio del Cantón

Durán y el informe técnico obtenido por el dron.

1.9. Objetivos

1.9.1 Objetivo General.

Realizar el levantamiento topográfico de solares mediante el uso de tecnología de

drones para establecer los linderos en futuras obras civiles, aplicado en el sector

Fuerza de los pobres, Durán.

1.9.2. Objetivos Específicos.

• Aplicar tecnología de punta para realizar los diferentes procesos de la

topografía y la representación del terreno.

• Realizar un análisis comparativo entre los resultados de levantamiento

topográfico mediante la tecnología de drones y levantamiento convencional con

estación total y nivel topográfico.

• Realizar un levantamiento topográfico y realizar un modelo a escala y geo-

referenciado para presentar el correcto funcionamiento de los elementos sobre los

datos existentes en el campo, en condiciones ambientales favorables.

10

• Implementar una plataforma o base de datos capaz de almacenar y mostrar la

información obtenida por los drones, cumpliendo con el objetivo de contar con

información útil para investigaciones y el desarrollo de nuevos proyectos en el cantón.

1.10. Justificación

Los proyectos de Ingeniería deben ser ejecutados de una manera rápida,

manteniendo la calidad y principalmente sin afectar los costos del mismo, para lo cual

es importante implementar tecnología de punta que es práctica y de uso eficaz, para

economizar tiempo ya que esta herramienta como lo son los drones permite realizar

levantamientos con un menor tiempo en contraste con el levantamiento realizado con

el método tradicional y de mejor calidad este parámetro el cual va a estar dirigido este

Proyecto de Titulación.

Los drones, equipados con cámaras fotográficas recorren el terreno de estudio en

cuestión de minutos, con niveles de precisión óptimos.

Las imágenes captadas con la cámara del dron son procesadas mediante

programas como Agisoft PhotoScan Profesional 10.5, ArcMap 10.5 y sus respectivas

herramientas. Así se obtienen nubes de miles de puntos que son un fiel reflejo de la

realidad. Estas imágenes se georreferencian y escalan, además se extraen

coordenadas, distancias, volúmenes, perfiles y a partir de ello se realizan los

respectivos modelos 3D, curvas de nivel y ortofotos. Con los resultados de este

trabajo se puede empezar a trabajar en proyectos de obras civiles.

11

Capítulo II

Marco Teórico

2.1. Ubicación de la Cooperativa “Fuerza de los Pobres”

La cooperativa Fuerza de los Pobres está ubicada en el Cantón Duran, provincia

del Guayas. Se limita al Norte y al Este con el Canal de tierra; al Sur y Oeste con

varias empresas, como Multihierro, El Cuerpo de Bomberos #6, frente a donde está

siendo construido el Nuevo Hospital de Duran, esta parte del cantón es llamada “Zona

Industrial”, a continuación, se muestra una de sus calles de tierra, y al final donde se

visualiza el árbol se encuentra el canal de tierra.

Ilustración 5: Cooperativa Fuerza de los Pobres.


12

2.2. Infraestructura y Servicios Básicos

Esta Cooperativa al encontrarse en una zona de invasión no dispone de asfaltado

de calles y los mismos se encuentran deteriorados, en época de invierno las calles se

llenan de lodo, no tienen centros de salud, centros de educación, tampoco cuenta con

algún puesto de vigilancia de la policía, por lo que zona no predispone de seguridad,

no posee zonas recreativas como canchas y parques.

Además, no goza de alcantarillado sanitario y pluvial, más sin embargo la

cooperativa se abastece con energía eléctrica y agua potable por medio de tanqueros.

Se debe aclarar que el único manejo que se realiza con aguas servidas de la zona,

es por medio de pozos sépticos y cada uno es construido por los mismos habitantes

sin especificaciones técnicas por lo que al ser mal construidas causan

empozamientos a su alrededor.

2.3. Condiciones Climatológicas

Durán tiene un clima tropical. En invierno hay en Durán mucho menos lluvia que

en verano. De acuerdo con Köppen y Geiger clima se clasifica como Aw. La

temperatura media anual en Durán se encuentra a 25.7 °C. Hay alrededor de

precipitaciones de 929 mm.

13

2.4. Definición de los Vant

Un vehículo aéreo no tripulado (VANT), UAV (del inglés unmanned aerial vehicle)

o comúnmente dron, es una aeronave que vuela sin tripulación. Un VANT es un

vehículo capaz de mantener de manera autónoma un nivel de vuelo controlado y

sostenido, y propulsado por un motor de explosión, eléctrico o de reacción.

(Wikipedia, Vehículo áereo no tripulado, 2019)

2.5. Definición de Fotogrametría

Es la recopilación de fotografías de un elemento perteneciente al área a estudiar o

espacio de terreno, se puede alcanzar mensuras y modelar los elementos del mismo.

La fotogrametría se realizaba solo con los mejores equipos del mercado

encargados de los aviones tripulados los mismos tomaban fotos, posteriormente

llegan al mercado aviones de menor dimensión de fácil uso con cámaras y GPS

Navegadores, estos presentan errores que se tiene que modificar.

El software en el cual se hacen las modificaciones correspondientes permite:

retocar la ubicación de las fotos presentándolas Georreferenciadas y la inclinación de

los elementos en el terreno, dando como producto final imágenes precisas y

ortomosaicos.

14

2.6. Levantamiento Topográfico con Drones

En la ejecución de un levantamiento topográfico se puede visualizar con claridad

la descripción detallada de un terreno en específico. En un levantamiento se

escenifica la cantidad de cuerpos presentes, enfocados en las características de

terreno (tipo de suelo, pendientes, canales, ríos, entre otros) inclusive los fabricados

por el hombre como las obras de ingeniería (estructuras, vías, ductos entre otros).

Con lo antes mencionado se puede determinar las diferentes ubicaciones de los

puntos en un mapa planímetro (plano horizontal) y altimétrico (plano vertical).

Con el conjunto de todos los datos obtenidos se puede analizar de una forma más

clara la superficie en la cual se dispone a trabajar.

2.6.1. Ventajas del Levantamiento Topográfico Mediante Dron.

• El detalle obtenido por la tecnología de punta como lo es el dron nos permite

conocer las problemáticas que presenta el terreno ante de realizar una obra

civil.

• El uso de drones ha supuesto una revolución en estos trabajos. Los

levantamientos topográficos con drones permiten obtener modelos digitales

del terreno (DEM) mucho más detallados y precisos y de mejor calidad que

las técnicas topográficas convencionales. (Geomecánica, 2018)

15

• La probabilidad de cometer errores en el levantamiento topográfico con la

información que obtiene de los drones es mínima. La fusión de la tecnología

de los drones y la topografía ha constituido un gran avance para la

construcción de gran cantidad de infraestructuras, edificaciones (tanto

públicas, como privadas o de carácter industrial) y en muchos otros

sectores. (Global Mediterránea Geomática, 2018)

• Se consigue una cantidad de información que antes no se podía estudiar

porque los drones son capaces de llegar a lugares de difícil acceso. Y de

una manera mucho más rápida y segura que los métodos tradicionales. Los

drones son capaces de cubrir entre 100 y 5.000 hectáreas de terreno en un

día, con lo que se consigue un importante ahorro de tiempo y de costes.

(Geomecánica, 2018)

• Otra ventaja de los levantamientos topográficos mediante dron es la

posibilidad de generar representaciones en 3D. Además, como son

imágenes de alta resolución y están disponibles inmediatamente la calidad,

precisión y rapidez en los resultados finales se incrementa. (Geomecánica,

2018)

Los aviones no tripulados que contienen las cámaras fotográficas realizan una ruta

seguida conocida como un plan de vuelo, el mismo se realiza en cuestión de minutos

dependiendo del área y de las baterías que obtenga el dron con niveles de precisión

que se pueden corregir con GPS de mayor precisión.

16

El dron tiene una ventaja muy buena ya que cuando la zona a trabajar o a estudiar

es de difícil acceso, el mismo realiza el vuelo sin problemas para llegar a la ubicación

deseada.

Las imágenes que se captan con la cámara del dron se procesan a través

programas como lo es Agisoft PhotoScan con sus respectivas herramientas de

trabajo, se obtiene nubes de miles de puntos que dan como resultado un reflejo de la

realidad, en el procesamiento de las imágenes se georreferencian, además de extraer

coordenadas, distancias, volúmenes, perfile y a partir de ello realizar modelos 3D y

ortofotos. Con los resultados de este trabajo se puede empezar a trabajar en

proyectos de obras civiles.

2.7. Puntos de Control

Los puntos de control sirven para dar una Geo-referencia a un trabajo ya sea de

topografía realizada con estación total como con dron, los mismos son colocados

dentro del levantamiento, se utilizan mínimo dos puntos de control, tomadas con

correctos equipos con precisiones milimétricas salen con coordenadas geográficas

exactas.

Definiendo mejor a los puntos de control son puntos fijos que permiten el arranque

de una topografía referenciando los puntos de la estación, para esto se utilizan (clavos

de cemento o de zinc) o de un mapeo georreferenciando las fotos, aquí se utilizan

unos elementos más grandes que se puedan visualizar mejor en la imagen como

gigantografías o placas.

17

De tal modo, mientras se procesan las imágenes con herramientas de

fotogrametría, se puede percatar del error entre los puntos de control y los puntos

obtenidos de la estación o del dron y se establece una comparación ubicando el

trabajo en los puntos de control donde existen coordenadas reales milimétricas

dependiendo de los equipos.

Los tradicionales vuelos de drones permitirán generar un mosaico o modelo 3D sin

problemas pero, debido a la potencial imprecisión de localización de las imágenes,

nuestros modelos pueden quedar desplazados geográficamente en las componentes

X, Y, Z o ser deformados en escala. Esta situación nos permite visualizar el modelo

de manera cotidiana, pero no será la vía correcta a la hora de realizar mediciones o

cálculos de volúmenes. (Gis and Beers, 2016)

Factores como la intensidad de señal GPS durante los vuelos, la inestabilidad de

la aeronave, el nivel de altitud de vuelo, la orientación de la cámara o la posterior

alineación de las imágenes nos aseguran ciertas limitaciones en la precisión de la

posición el mosaico y el modelo 3D construido por nuestros drones. (Gis and Beers,

2016)

Las dianas o puntos de control servirán, para tomar como referencia, coordenadas

precisas y tratar de ajustar el modelo a la realidad de una manera más próxima y fiel.

Sin embargo, no todos los vuelos requieren del uso de dianas por el territorio. Aquellos

vuelos en los que no sean necesarias mediciones precisas, no requerirán del uso de

dianas de forma estricta. Situaciones que impliquen la obtención de productos de

http://www.gisandbeers.com/agisoft-photoscan-ortomosaicos-para-drones/

18

componente geométrica requerirán del uso de GCP o dianas y el cálculo de sus

coordenadas mediante GPS diferencial o sistemas afines. (Gis and Beers, 2016)

Tres son las premisas clave para trabajar nuestros puntos de control:

• Obtener coordenadas precisas de los GPS y en su correspondiente sistema

de referencia con la mayor recepción de los satélites eso es muy importante.

• Identificar claramente el punto de control a través de objetos distinguibles

en la imagen de mapeo y la distancia a la que se encuentren las antenas o

placas a las que se hace referencia.

• Distribuir estratégica y correctamente las dianas.

Adicionalmente se tiene en cuenta el área, ya que entre más área mayor cantidad

de puntos de control se debe tener, para resaltar lo suficiente con los elementos que

se encuentran en la superficie y debe observarse muy bien con el ortomosaico.

Para esto se debe realizar un recorrido en el terreno antes de colocar los puntos

de arranque o puntos de control, ya que estos no deben ser colocados bajo líneas de

alta, casas de dos plantas, lugares donde se encuentren muchos edificios, en medio

de dos montañas o antenas satelitales, lo mencionado con anterioridad impide la

buena recepción de los satélites, esto se toma en cuenta debido a que cuando hay

mayor recepción de satélites el software utilizado para la descarga de GPS genera

los datos con mayor precisión y bajan con facilidad.

19

2.8. Elementos de Referencia como Puntos de Control

Una de las medidas más fácil de puntos de control es basándose en elementos

fijos dentro del levantamiento como postes, paredes, armarios, cámaras de AALL-

AASS O AAPP en sectores que tengan los servicios básicos, o marcan una cruz de

un color rojo para que la pueda visualizar la cámara del dron, lo antes mencionado

tiene que estar con coordenadas específicas.

Disponemos de la posibilidad de realizar compras de este tipo de señalética en

diferentes formatos o fabricarlas nosotros mismos. Ya sean láminas de plástico,

contrachapado, planchas de metal o sencillos pañuelos de color. La sistemática de

estas señales permite identificar un punto concreto mediante contrastes cromáticos y

formas que nos ayudarán a la hora de realizar las mediciones y la corrección de

puntos durante la alineación y posicionamiento del mosaico. (Gis and Beers, 2016)

2.9. Características de los Puntos de Control

El objeto de referencia, la simbología o las tramas empleadas deben contrastar lo

suficiente como para ser visualizadas con nitidez en las imágenes resultantes. De lo

contrario será difícil localizarlas durante la georreferenciación. (Gis and Beers, 2016).

20

Ilustración 6: Ubicación de punto de control PC4 al lado de la fábrica Poligráfica.


Como mejor de los casos se puede confeccionar los puntos de control,

imprimiéndolas en gigantografías o plasmarlas en una placa y usarlas en el campo.

2.10. Ejecución del Vuelo

Para la ejecución del levantamiento topográfico con tecnología de drones es de

gran importancia considerar la climatología de la zona donde se realizó este

levantamiento, este parámetro es impredecible, por este motivo se debe tener en

cuenta para que no sea motivo de un mal funcionamiento de la cámara del dron al

momento de captar las imágenes, además de consideran las infraestructuras, líneas

de alta tensión y demás que se encuentre en la zona de estudio para que luego estas

sean procesadas con éxito.

21

2.11. Descripción del Dron Phantom 4 Pro

Ilustración 7: Dron Phantom 4 Pro.

Fuente: (HD, 2019)

El DJI Phantom 4 Pro es rápido a prueba de choques, este dron tiene mejoras en

su manipulación y vista de imágenes, lo más destacable es el nuevo sistema para

evitar obstáculos en 5 direcciones que le permiten evitar cualquier cosa que se pueda

encontrar durante el vuelo. (HD, 2019)

2.12. Cámara del Phantom 4 Pro

El Phantom 4 Pro tiene una cámara 4K con un sensor de imagen de 1 pulgada,

que filma videos 4K a 60 cuadros por segundo.

2.13. Batería del Phantom 4 Pro

La batería del 4 Pro tiene una autonomía de vuelo de unos 30 minutos, aunque en

realidad esta sobre 27 minutos reales, aun así, la duración de vuelo es de una

duración optima. La carga de la batería tiene una duración de 1,5 horas, el rendimiento

de vuelo es ágil y su velocidad de punta que puede llegar a los 72 Km/h. (HD, 2019)

https://amzn.to/2FP413j

22

Lo más destacable de este modelo son las nuevas funciones de piloto automático;

tiene modos como el Punto de interés, Terrain follow y Tripod mode entre otros. (HD,

2019)

2.14. Descripción del Dron Phantom 4

El dron de DJI con calidad 4K y fotos hasta de 20MP con un sensor de 1 pulgada,

Dron de cuatro hélices de DJI modelo Phantom 4 Advance. Para grabaciones de video

en 4K o fotografías de alta resolución con hasta 30 minutos de autonomía de vuelo

con una sola batería. (FOTO321.COM, 2019)

Ilustración 8: Dron Phantom 4 advanced.

Fuente: (FOTO321.COM, 2019)

2.15. Especificaciones Principales del Phantom 4 Advanced

• Sensor CMOS de 1" pulgada

23

• Grabación de video H.264 4K a 60 fps o H.265 4K a 30 fps a una

velocidad de bits de 100 Mbps

• Grabación de fotografías en rafaga de 14 fps.

• Gimbal de 3 ejes. Inclinación de -90 to +30° y Paneo de -30 to +30°

• Grabación con modo Draw para seguir una ruta prefijada a la misma

altura y concentrarte en la grabación o filmación de imágenes. Opción

Modo Forward y Modo Free disponibles.

• Evita obstáculos por delante entre 0.7 a 15 metros.

• Máxima distancia operativa de 7 Km

• Hasta 72 Km/h de velocidad punta.

• Altitud máxima operativa de 6000 metros.

• Sistema de transmisión de video: Lightbridge

• Frecuencia operativa 2.4 GHz

• Dimensiones de 289.5 x 289.5 x 196 mm

• Peso de 1368 gramos

2.16. Características de la Cámara del Drone Phantom 4 Advanced

• Sensor CMOS de 1" de 20 MP

• Objetivo FOV: 84 ° con apertura de f/2.8 - 11. Mínima distancia de enfoque

de 1 metro a Infinito en Autofoco.

• Rango ISO video: 100 a -3200 Auto / 100 - 6400 Manual

• Rango ISO Foto: 100 a -3200 Auto / 100 - 12800 Manual

• Velocidad del obturador. Electrónico de 8 a 1/8000 seg. Mecánico de 8 a

1/2000 segundo

24

• Aspectos de relación de tamaño de imagen para fotografía: 3:2 (

5472×3648), 4:3 (4864×3648) y 16:9 (5472×3078)

• Video bitrato máximo de 100 Mbps

• Soporta archivos FAT32 (≤ 32 GB ) y exFAT (> 32 GB)

• Soporta archivos de foto en JPG (JPEG), DNG (RAW)

• Soporta formatos de video MP4/MOV (H.264/AVC; H.265/HEVC)

2.17. Modos Disponibles para Fotografía

• Foto a Foto

• Fotos con sensor de 1" pulgada de hasta 20 MP

• Disparo en ráfaga. Número de fotos: 3 / 5 / 7 / 10 / 14

• Compensación de la exposición automática 3 / 5 a 0.7 EV

• Intervalo de 2 / 3 / 5 / 7 / 10 / 15 / 20 / 30 / 60 segundos

2.18. Controlador Remoto

• Frecuencia operativa: 2.400 - 2.483 GHz

• Máxima distancia de transmisión 2.400 - 2.483 GHz, FCC: 7000 metros, CE:

3500 metros, SRRC: 4000 metros

• Rango de temperatura operativa 0º a 40º C

• Potencia de transmisión (EIRP): 2.400 - 2.483 GHz, FCC: ≤26 dBm; CE: ≤17

dBm, SRRC: ≤20 dBm

• Bateria de 6000 mAh

• Voltaje operativo de 1.2 A ⎓ 7.4 V

25

2.19. Características del GPSMAP 78 S

Ilustración 9: GPSMAP 78S Garmin.

Fuente: (GARMIN, 2019)

Marca: Garmin

Línea: GPSMAP

Modelo:78S

Mapas precargados: Sí

Tipo: Portátil

Tamaño de la pantalla: 2.3 in

Sistema de uso: Portable

Resolución de la pantalla: 160 px - 240 px

Tipo de memoria: Interna

Memoria interna: 4 GB

Duración de la batería: 16 h

(GARMIN, 2019)

2.20. Descripción

Kit Topográfico Garmin Premium "llave en mano", el GPSMAP78s incluye

barómetro y brújula que mejora la precisión y facilita la medición al tener más

26

referencias, ensamblado y listo para usarse. Además, cables, adaptadores, GPS,

mapa topo, configuración topográfica de hasta 50 cms de precisión. (Garmin,2019)

2.21. Requerimiento de Puntos de Control

Los dispositivos de posicionamiento de los drones no tienen coordenadas

exactas, la combinación de todos los factores climáticos o posición inadecuada de

puntos de control puede dar lugar a lecturas con errores de decenas de metros en el

plano horizontal. Tampoco es raro encontrar dispositivos que generan alturas que

difieren en medio centenar de metros respecto de la realidad. Además, una lectura en

el mismo punto generará localizaciones diferentes en diferentes momentos del

tiempo. (Gis and Beers, 2016)

La forma de compensar todo lo anterior es utilizar puntos de control. Para ello es

necesario disponer de un GPS de alta precisión (RTK, PPK). Estos se ven menos

afectados por los problemas anteriormente citados. (insights, 2019)

Una vez determinadas las localizaciones de los puntos de control, sus

identificaciones en las fotografías nos dan la situación exacta de varias zonas del

mapa. Esta información se extiende a todos los píxeles de la ortofotografía resultante

de forma que la geolocalización de cada uno de sus píxeles es más precisa. (insights,

2019)

Para los puntos de control y obtener las coordenadas geográficas exactas se suele

utilizar un GPS RTK (Real time Kinematic GNSS) o PPK (Post-ProcessedKinematic),

27

Estos equipos son herramientas de precisión complejos y que requieren ciertos

conocimientos. (insights, 2019)

2.22. Sistema GNSS Trimble R10

Ilustración 10: Sistema Gnns/Gps/Glonass/Galileo marca Trimble, modelo R10, Con tecnología RTX (corrección RTK por satélite).

Fuente: (optical, 2019)

El sistema GNSS Trimble R10, está diseñado para que los profesionales de la

topografía sean más eficientes en su trabajo, con nuevas y exclusivas tecnologías

como: Trimble HD-GNSS, Trimble SurePoint y Trimble xFill, integrados en un diseño

versátil que garantiza una captura de datos más rápida y fácil, Trimble R10 lleva

integrado un motor de procesamiento avanzado Trimble HD-GNSS ofrece una

evaluación más precisa de las estimaciones de los errores que la tecnología GNSS

comparada con los GPS navergadores o de menor categoría del R10. La tecnología

Trimble SurePoint proporciona medidas más rápidas, mayor precisión y mayor control

de calidad, además de corregir la inclinación del R10 con respecto al bastón. (optical,

2019)

28

Ilustración 11: Características Técnicas marca Trimble, modelo R10, con tecnología RTX

(corrección RTK por satélite).

Fuente: (optical, 2019)

29

2.23. Traslape

2.23.1. Traslape Longitudinal.

Es el porcentaje de recubrimiento entres dos fotos en la dirección de la línea de

vuelo (60%) estas imágenes se trasponen unas a otras provocando un traslape en el

cual no se pueden tomar coordenadas exactas ya que los puntos en esa zona no son

claros. (FROMENT, 2007)

2.23.2 Traslape Lateral.

Porcentaje de recubrimiento entre dos fotos de líneas adyacentes (25 a 30%).

(FROMENT, 2007)

Habitualmente la zona a cubrir por el vuelo es de una extensión tal que no puede

ser cubierta de una sola vez en la trayectoria del VANT, por lo que se hace necesario

realizar varias pasadas con trayectorias paralelas entre sí; lo cual hace necesario que

se produzca un traslape lateral y frontal entre las imágenes. (Jimenez, 2017)

El traslape entre imágenes tiene por finalidad poder aplicar el principio en la visión

estereoscópica de las imágenes aéreas. En vuelos fotogramétricos convencionales

es necesario tener un traslape lateral y frontal mínimo del 50 %, pero en vuelos con

VANTs Eisenbeiss et al., (2005) indican que es necesario tener por lo menos un

traslape frontal y lateral del 70 %, que permita hacer coincidir los puntos clave en

múltiples imágenes y con ello aumentar la exactitud y fiabilidad de los resultados.

(Jimenez, 2017)

30

Ilustración 12:Fotografía superpuesta donde se visualiza el traslape.

Fuente: (Cofibsig, 2017)

Ilustración 13: Traslape frontal, transversal o lateral.

Elaboración: (Ingeniería civil y geología, 2019)

31

2.24. Topografía

2.24.1. Definición de Topografía.

La Topografía es una disciplina cuya aplicación está presente en la mayoría de las

Actividades humanas que requieren tener conocimiento de la superficie del terreno

donde tendrá lugar el desenvolvimiento de esta actividad. En la realización de obras

civiles, tales como acueductos, canales, vías de comunicación, embalses etc., en la

elaboración de urbanismos, en el catastro, en el campo militar, así como en la

arqueología, y en muchos otros campos, la topografía constituye un elemento

indispensable. (Lopez, 2011)

Podemos suponer que la Topografía tuvo su inicio desde el momento en que la

especie humana dejó de ser nómada para convertirse en sedentaria. La necesidad

de establecer límites precisos e invariables en el tiempo entre las propiedades

seguramente hizo surgir los primeros métodos e instrumentos topográficos

elementales. Las primeras referencias por escrito sobre el uso de la topografía se

remontan a la época del imperio egipcio, hacia el 1.400 a.C., donde fue utilizada para

determinar linderos entre propiedades en los valles fértiles del Nilo. Los instrumentos

y métodos que los egipcios utilizaban en la topografía fueron adoptados por los

romanos, tras su ocupación de Egipto, y completados con la trigonometría,

desarrollada por los griegos. Los romanos usaron en forma extensa esta disciplina en

sus obras civiles, tales como acueductos y caminos. Un ingeniero y topógrafo romano,

Sextus Julius Frontinus, escribió entre otras obras el primer tratado de topografía, del

32

cual se han conservado algunas copias de sus partes, ya que el original se perdió. La

modernización de la topografía se inicia a principios del siglo XVII, con el desarrollo

del anteojo astronómico, ideado por el astrónomo alemán Johannes Kepler y con la

cadena desarrollada por el matemático inglés Edmund Gunter, la cual introdujo el

primer estándar en la medición de distancias. A partir de este siglo los aportes en

métodos topográficos, cálculos numéricos e instrumentos fueron constantes, hasta

alcanzar su madurez a principios del siglo XIX. En el siglo XX, la topografía se

enriqueció con el aporte de la Fotogrametría, para realizar el levantamiento de zonas

extensas, así como con instrumentos tales como el computador, el distanciómetro

electrónico y los niveles láser, así como con el Sistema de Posicionamiento Global.

(Lopez, 2011)

2.24.2. Tipo de Levantamientos Topográficos.

• De terrenos en general - Marcan linderos o los localizan, miden y dividen

superficies, ubican terrenos en planos generales ligando con levantamientos

anteriores, o proyectos obras y construcciones.

• De vías de comunicación - Estudia y construye caminos, ferrocarriles,

canales, líneas de transmisión, etc.

• De minas - Fija y controla la posición de trabajos subterráneos y los relaciona

con otros superficiales.

• Levantamientos catastrales -Se hacen en ciudades, zonas urbanas y

municipios, para fijare linderos o estudiar las obras urbanas.

• Levantamientos aéreos -Se hacen por fotografía, generalmente desde

http://www.monografias.com/trabajos12/pmbok/pmbok.shtml

http://www.monografias.com/trabajos12/fundteo/fundteo.shtml

http://www.monografias.com/trabajos55/calidad-ambiental-subterraneos/calidad-ambiental-subterraneos.shtml

http://www.monografias.com/trabajos13/fotogr/fotogr.shtml

33

aviones y se usan como auxiliares muy valiosos de todas las otras clases de

levantamientos. (Lopez, 2011)

La teoría de la topografía se basa esencialmente en la Geometría Plana y Del

Espacio, Trigonometría y Matemáticas en general, hay que tomar en cuenta las

cualidades personales como la iniciativa, habilidad para manejar los aparatos,

habilidad para tratar a las personas, confianza en sí mismo y buen criterio general.

(Lopez, 2011)

2.24.3. Estación Total.

Se denomina estación total a un aparato electro-óptico utilizado en topografía,

cuyo funcionamiento se apoya en la tecnología electrónica. Consiste en la

incorporación de un distanciómetro y un microprocesador a un teodolito electrónico.

(WIKIPEDIA, Estación total, 2019)

Ilustración 14: Estación total Topcon.


http://www.monografias.com/trabajos4/epistemologia/epistemologia.shtml

http://www.monografias.com/trabajos28/geometria/geometria.shtml

http://www.monografias.com/trabajos13/coseno/coseno.shtml

http://www.monografias.com/Matematicas/index.shtml

https://es.wikipedia.org/wiki/Topograf%C3%ADa

https://es.wikipedia.org/wiki/Distanci%C3%B3metro

https://es.wikipedia.org/wiki/Microprocesador

34

Algunas de las características que incorpora, y con las cuales no cuentan los

teodolitos, son una pantalla alfanumérica de cristal líquido (LCD), leds de avisos,

iluminación independiente de la luz solar, calculadora, distanciómetro, trackeador

(seguidor de trayectoria) y en formato electrónico, lo cual permite utilizarla

posteriormente en ordenadores personales. Vienen provistas de

diversos programas sencillos que permiten, entre otras capacidades, el cálculo

de coordenadas en campo, replanteo de puntos de manera sencilla y eficaz, y cálculo

de acimutes y distancias. (WIKIPEDIA, Estación total, 2019)

2.24.4. Trípode.

Se denomina trípode a un armazón que cuenta con tres pies y que se utiliza como

sostén de diversos instrumentos o dispositivos. El concepto procede del latín tripus,

aunque su origen etimológico más lejano se encuentra en la lengua griega. (Gardey,

2015)

Un Trípode topográfico es el soporte para diferentes instrumentos de medición

como teodolitos, estaciones totales, niveles o tránsitos. Cuenta con tres pies de

madera o metálicas que son extensibles y terminan en regatones de hierro con

estribos para pisar y clavar en el terreno. Deben ser estables y permitir que el aparato

quede a la altura de la vista del operador 1,40 m - 1,50 m. Son útiles también para

aproximar la nivelación del aparato. (Wikipedia, 2019)

https://es.wikipedia.org/wiki/Cristal_l%C3%ADquido

https://es.wikipedia.org/wiki/Diodo_LED

https://es.wikipedia.org/wiki/Luz_solar

https://es.wikipedia.org/wiki/Ordenador

https://es.wikipedia.org/wiki/Software

https://es.wikipedia.org/wiki/Coordenadas

https://es.wikipedia.org/wiki/Punto_(geometr%C3%ADa)

https://es.wikipedia.org/wiki/Azimut

https://definicion.de/lengua/

35

2.24.5. Prisma.

Los prismas para topografía creados por leica geosystems están diseñados para

lograr el mayor alcance con la mayor precisión. ... desde prismas circulares hasta

accesorios para prismas, pasando por prismas 360º, o prismas de precisión.

(geoterraproductos, 2019)

Ilustración 15: Prisma topográfico

Fuente: (Geoterra, 2019)

2.24.6. Jalón.

Ilustración 16: Jalones para Prisma

Fuente: (Lopez, 2011)

El Jalón originariamente una vara larga de madera, de sección cilíndrica o

prismática rematada por un regatón de acero, por donde se clava en el terreno. En la

actualidad, se fabrican en chapa de acero o fibra de vidrio, en tramos de 1,50 m. ó

http://es.wikipedia.org/wiki/Vara

http://es.wikipedia.org/wiki/Madera

http://es.wikipedia.org/wiki/Cilindro

http://es.wikipedia.org/wiki/Prisma

http://es.wikipedia.org/wiki/Acero

http://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_de_vidrio

36

1,00 m. de largo, enchufables mediante los regatones o roscables entre sí para

conformar un jalón de mayor altura y permitir una mejor visibilidad en zonas boscosas

o con fuertes desniveles. Se encuentran pintados (los de acero) o conformados (los

de fibra de vidrio) con franjas alternadas generalmente de color rojo y blanco de 25

cm de longitud. Los colores obedecen a una mejor visualización en el terreno y el

ancho de las franjas se usaba para medir en forma aproximada mediante

estadimétrica. (Lopez, 2011)

Los jalones se utilizan para marcar puntos fijos en el levantamiento de planos

topográficos, para trazar alineaciones, para determinar las bases y para marcar

puntos particulares sobre el terreno. Normalmente, son un medio auxiliar al teodolito,

la brújula, el sextante u otros instrumentos de medición electrónicos como la estación

total. También son usados en la arqueología. (Lopez, 2011)

2.24.7. Nivel Topográfico.

El nivel topográfico, también llamado nivel óptico o equialtímetro es un instrumento

que tiene como finalidad la medición de desniveles entre puntos que se hallan a

distintas alturas o el traslado de cotas de un punto conocido a otro desconocido.

(Wikipedia, Nivel topográfico, 2019)

Para trabajos más exigentes existen niveles con nivel de burbuja partida, retículo

de cuña, placas plano paralelas con micrómetro y miras de INVAR milimetradas, con

los cuales se pueden alcanzar precisiones de unos 7 mm por kilómetro de nivelada

con la metodología apropiada, se pueden hacer nivelaciones con un error de

http://es.wikipedia.org/wiki/Estadimetr%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Plano_topogr%C3%A1fico

http://es.wikipedia.org/wiki/Plano_topogr%C3%A1fico

http://es.wikipedia.org/wiki/Teodolito

http://es.wikipedia.org/wiki/Br%C3%BAjula

http://es.wikipedia.org/wiki/Sextante

http://es.wikipedia.org/wiki/Instrumentos_de_medici%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Estaci%C3%B3n_total

http://es.wikipedia.org/wiki/Estaci%C3%B3n_total

https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=L%C3%ADnea_de_cota&action=edit&redlink=1

https://es.wikipedia.org/wiki/Nivelaci%C3%B3n

https://es.wikipedia.org/wiki/Error_de_medici%C3%B3n

37

aproximadamente 1.5 cm por kilómetro de nivelada. (Wikipedia, Nivel topográfico,

2019)

Ilustración 17: Función del Nivel topográfico

Fuente: (Wikipedia, Nivel topográfico, 2019)

2.25. Agisoft

2.25.1. Definición de Agisoft Photoscan.

Agisoft photoscan es un software de escritorio para procesar imágenes digitales y,

mediante la combinación de técnicas de fotogrametría digital y visión por computador,

generar una reconstrucción 3d del entorno. (SL, s.f.)

Existen dos versiones diferentes. la versión estándar está pensada para usuarios

casuales que desean generar nubes de puntos a partir de múltiples imágenes. la

38

versión profesional incluye funcionalidades específicas para la generación de

productos geomáticos. esta edición le permite obtener ortofotos georreferenciadas de

alta resolución y modelos digitales de terrenos de con densidad y detalle. si se desea

es posible generar la textura fotográfica. es una herramienta topográfica y

cartográfica. todo ello utilizando sistemas de referencia cartográficos estándar. (SL,

s.f.)

Por sus características, PhotoScan Profesional, es adecuado para la

documentación fotogramétrica de edificios, yacimientos y objetos arqueológicos,

compitiendo y en ocasiones superando en eficacia y calidad de resultados LIDAR

terrestres y aéreos. (SL, s.f.)

2.25.2. Topografía y Mapeo.

Basado en la tecnología de vanguardia desarrollado por Agisoft, permite un

procesamiento muy rápido, proporcionando al mismo tiempo resultados precisos

(hasta 3 cm para antena, y hasta 1 mm para fotografía de corto alcance). Agisoft

PhotoScan es capaz de procesar una cantidad considerable de fotos

aproximadamente 2500 fotos, procesando en local, sin la necesidad de transmitir los

datos a otra empresa externa, por lo que es la solución ideal para procesamiento de

datos sensibles. (SOLUTIONS, 2019)

El paquete de software tiene un proyecto lineal basado en flujo de trabajo que es

intuitivo y puede ser fácilmente dominado incluso por un no especialista, mientras que

las fotogrametrías profesionales tienen control completo sobre la precisión de los

39

resultados, con informe detallado que se genera en el fin del procesamiento.

(SOLUTIONS, 2019)

Ilustración 18: Topografía y Mapeo con Dron

Fuente: (Dronar, 2018)

2.25.3. ArcGIS.

Actualmente arcgis no es sólo una tecnología para elaborar mapas sino que es

también una infraestructura basada en la nube que posibilita la colaboración y el uso

compartido de la información geográfica. así pues, arcgis ha evolucionado desde una

única herramienta para el análisis y el procesamiento de datos espaciales a todo un

conjunto de aplicaciones relacionadas entre sí destinadas al manejo y el tratamiento

de la información geográfica, siendo su característica más reseñable el ser un sig

diseñado para trabajar a nivel multiusuario. (innova, 2019)

La tecnología arcgis está compuesta de una gama escalable de productos software

que comparten la misma arquitectura de componentes (arcobjects) y que permiten

crear, administrar, manipular, editar, analizar y distribuir la información geográfica.

cada uno de los productos está pensado y diseñado para ejecutar cada una de las

fases de un proyecto sig. (innova, 2019)

https://geoinnova.org/cursos/curso-arcgis-10-online-certificado-gratis/

40

2.25.4. Funciones de ARCGIS.

Entre todas estas herramientas encontramos funcionalidades que permiten:

• Crear datos geográficos con digitalización asistida.

• Dibujar y editar entidades en un mapa.

• Trabajar con dispositivos móviles actualizando los datos en tiempo real.

• Sintetizar datos de diferentes fuentes.

• Almacenar la información en una base de datos geográficos.

• Realizar operaciones de análisis espacial.

• Diseñas y calcular redes.

• Automatizar geo procesos.

• Crear visualizaciones de propiedades espaciales en 2D y 3D.

• Maquetar mapas y controlar la salida de datos.

• Publicar la información geográfica para que esté accesible para cualquier

usuario. (innova, 2019)

Ilustración 19: Arcgis Aplicación

Fuente: (Dronar, 2018)

41

Capítulo III

Metodología

3.1. Inspección Técnica en Campo

La inspección Técnica se realiza para ver la dificultad que presenta el terreno.

Para trabajar con estación total y Nivel topográfico se ve la seguridad que brinde la

zona y si hay que tomar medidas extras, para proceder realizar el trabajo, así mismo

se toma en cuentan los equipos a utilizar por ejemplo si en el terreno existe mucha

maleza se necesita machetes para poder realizar la toma de puntos, si existen canales

deben los colaboradores ir con la vestimenta adecuadas como son botas pantaneras

dieléctricas, en algún caso se encuentren elementos de los sistemas de AALL, AASS

Y AAPP enterrados y se puedan desenterrar con una pala también la presencia de

animales, son muy comunes sufrir por la picadura de algún insecto y este genere una

complicación en la hora de realizar el trabajo.

Para trabajar con el dron se debe tener en cuenta en la parte altimétrica, las

antenas satelitales, líneas de alta tensión, los edificios de varios pisos, esto es muy

necesario ya que, a mayor altura de vuelo, depende la cantidad de baterías a usar, el

número de vuelos y el tiempo que tome el levantamiento.

42

Ilustración 20: Obstáculos de mayor altura en el área de estudio.


3.2. Planificación de Vuelo

Para la planificación de vuelo, se toma en cuenta los obstáculos de mayor altura,

como antenas satelitales, edificios entre otros, el área a mapear ya que de eso

depende las baterías que se necesiten en la ejecución del trabajo.

En la siguiente ilustración se puede observar que se va a levantar 39 has, se

utilizara una batería y el periodo de tiempo que se tomara el dron mapeando.

43

Ilustración 21: Planificación de Vuelo.


Ilustración 22: Vista Aérea de la invasión.


44

3.3. Puntos de Control

Los puntos de control son elementos muy importantes al momento de realizar

el levantamiento ya que son los puntos de arranque por lo que deben estar bien

establecidos estos para lograr un trabajo con mayor precisión.

Además, se debe tener una referencia de un ente regulador como lo es el IGM,

donde ellos realizan la colocación de placas IGM en los lugares solicitados, Duran si

cuenta con placas IGM, las placas tienen una fecha actual de posicionamiento en el

mes de febrero del 2019.

Las placas IGM dan información de coordenadas exactas georreferenciadas con

un dispositivo de alta complejidad como lo es el GPS modelo R10.

Las placas IGM más cercanas al área de estudio con una distancia entre 1.7km

hasta 2.2 km, estas sirvieron para la nivelación y la geo-referenciación del

levantamiento con el dron.

Tabla 1: Coordenadas de Monografía de puntos de control geodésico, IGM.


CÓDIGO UBICACIÓN NORTE ESTE ALTURA

PAD-14

Esquina NE

del bordillo

del parqueo

a la salida de

la Estación

de Servicio

PRIMAX

Durán -

Tambo

9757198.97 631105.623 4.5309

PAD-05

Esquina de

alcantarilla

ubicada al

lado

izquierdo del

ingreso a la

Planta

Balanfarina

AGRIPAC S.

A

9757646 629360.57 3.3601

COORDENADAS UTM

WGS84 - ZONA 17S

45

Se realiza una comparación como ejemplo tomando las coordenadas con GPS

Navegador las coordenadas de una de las placas más cercanas al área de estudio.


Ilustración 24: Comparación de cotas con el GPS Navegador.


Ilustración 23: Toma de punto de control IGM, PAD-05, Planta Balanfarina AGRIPAC S.A.

46

En la ilustración a continuación se puede observar que las coordenadas enteras

comparadas a las de la placa colocadas por el Instituto Geográfico Militar, Obviando

los decimales son exactamente igual, por lo que no son medidas milimétricas.

Coordenadas de Placa PAD-05: (9757646 N, 629360.57 E)

Coordenadas de GPS Navegador:(9757646 N, 629360 E)

Utilizando la Placa IGM-PAD-14 como referencia y punto de partida para la

nivelación del canal que se encuentra al costado de la invasión para realizar la

comparación, con una cota de 4.5309

Ilustración 25: Ubicación de Placa IGM, Estación de Servicio PRIMAX


47

Ilustración 26: Ubicación de Placa IGM, Planta Balanfarina AGRIPAC S.A


A continuación, se presentan los puntos de control tomados con el GPS navegador

GPSMAP 78S que cuenta con un error desde 50cm hasta 3mtrs y niveladas con Nivel

topográfico, arrastrando la cota desde la PLACA PAD-14.

Tabla 2: Coordenadas de los puntos de Control GCP.


CÓDIGO UBICACIÓN NORTE ESTE ALTURA

PC1

Entrada a

Urbanizació

n Panorama

al lado

izquierdo,

frente al

parque.

9757906 630704 3.795

PC2

Bomberos

Durán

Cuartel #6.

9758363 630269 4.227

PC3

Dentro de

la zona de

estudio, en

pozo

séptico,

calle S/N.

9758430 630448 3.566

PC4

Final de la

zona de

estudio, al

lado

derecho de

la Fábrica

Poligráfica.

9758632 630506 3.683

PC5

Ciudadela

Panorama

Mz 22- 23.

9758515 630604 3.428

COORDENADAS UTM

WGS84 - ZONA 17S

48

Las coordenadas de los puntos de control fueron tomadas con un GPS Navegador,

Garmin GPS MAP 78S, con el propósito de georreferenciar con coordenadas más

precisas el levantamiento realizado con el dron Phanton 4.



Ilustración 27: Ubicación de punto de control PC1 Entrada a Urbanización Panorama.

Ilustración 28: Ubicación de punto de control PC2 Bomberos Durán Cuartel #6.

49

Ilustración 29: Ubicación de punto de control PC3 en Pozo séptico, calle S/N

Elaboración: Antepara Kattia y Huacón Génesis.

Ilustración 30:Ubicación de punto de control PC4 al lado derecho de la Fábrica Poligráfica.

Elaboración: Antepara Kattia y Huacón Génesis.

50


3.3 Proceso del Software Agisoft PhotoScan

Agisoft es una herramienta de gran ayuda para el procesamiento de las imágenes

tomadas con el dron, a primera vista vemos un software básico, (Ilustración 32), el

software que se usa en este trabajo de titulación se encuentra en la versión 1.5.0 (64

bits), idioma (español), o poder usar la versión de prueba por 30 días. Para el presente

trabajo se usan los siguientes pasos a seguir para generar ortofotografía además de

modelos 3D, curvas de nivel entre otros.

Ilustración 31: Ubicación de punto de control PC5 Ciudadela Panorama Mz 22-23.

51


Dicho proceso se realizó usando una computadora PC con las siguientes

características:

Sistema Operativo: Windows 10 home 64 bits.

Fabricante del sistema: Asus.

Procesador: Intel ® Core ™ i7-7700U CPU @ 3.60GHz, (32 CPUs).

Características: Disco sólido, y tarjeta Nvidia Geforce 1050 MX.

Es importante procesar los datos en una máquina con las características

necesarias que piden los fabricantes de los softwares de fotogrametría, si no se

cuenta con una PC de las características presentadas, será muy difícil realizar los

procedimientos siguientes:

Ilustración 32: Pantalla de Agisfot PhotoScan.

52

Primer paso, en Agisoft se crea un archivo con la herramienta “Guardar como”, se

insertan las fotos en la pestaña Flujo de trabajo y se procede a insertar las fotos

descargadas del dron.


Como segundo paso se realiza una alineación de las imágenes con el fin de buscar

puntos espaciales coincidentes por el solapamiento o traslape de las imágenes.

Realizar la orientación de fotos es necesaria para que se organicen las fotografías y

las oriente según sus coordenadas:

Ilustración 33: 1° Paso Añadir fotos.

53


Ilustración 35: Orientación de las cámaras.


Ilustración 34: Orientación de Cámaras.

54

Se debe activar pre-selección de referencia y al mismo tiempo se activa pre-

selección genérica, ya que trabajar con las coordenadas de las fotografías y las

coordenadas de los puntos de control, En la pestaña “avanzado” dejar por defecto, el

tiempo que tarda este proceso depende de la cantidad de fotografías y respuesta de

la máquina PC.

Ilustración 36:Orientacion de cámaras


Ilustración 37: Puntos de Paso


55

En la ilustración 37 se observa que automáticamente se genera una Nube de

puntos de paso (Nube de puntos no densa), donde nos indica que encontró

coincidencia entre ella y que se encuentran orientadas correctamente.

Dependiendo del sistema de trabajo, tenemos que georreferenciar las imágenes

insertadas al sistema de coordenadas que nuestro proyecto requiere, para este

proceso seleccionamos la opción convertir coordenadas y finalmente seleccionamos

el sistema WGS84/UTM zone17S.


En el programa Agisoft, para la obtención del producto cartográfico de nuestro

trabajo de titulación, la fotogrametría, a partir de un dron es muy importante considerar

la precisión, para ello agregamos los puntos de control usando un Gps navegador

Garmini GPSmap 78s.

Las cotas de los puntos de control fueron obtenidas a partir de una nivelación

donde el punto de partida fue la Placa IGM PAD-14, estás fueron arrastradas con un

error de 8 milímetros, que es menos de 1cm y entra en el rango de error permisivo.

Ilustración 38: Georreferenciación de coordenadas.

56

Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón .

En el tercer paso creamos una nube densa de puntos que comenzará a reconstruir

nuestro modelo de una manera más realista, creando millones de puntos y estos son

necesarios para crear la malla que es el siguiente paso.

Ilustración 40: Nube densa de puntos.


Ilustración 39:Puntos de Control nivelados con Nivel topográfico.

57

En el cuarto paso se genera la malla, que es la que reemplaza la nube de puntos,

esta se fundamenta en resolución de pixel de acuerdo al mosaico que podremos igual

a la resolución de modelo en digital de la superficie a estudiar.

Ilustración 41: Malla de color del terreno.


Adicionalmente se procede a eliminar todas las estructuras con elevaciones

existentes en el terreno, por ejemplo: carros, casas, edificios, árboles, arbustos, entre

otros. Ya que estos impidan una correcta generación de curvas de nivel por que se

genera un error en la superficie del terreno ya que el programa reconocerá todas

estructuras y marcaran curvas de nivel muy cerradas.

Este procedimiento se realiza en la malla de alambre, ya que en esta malla se

puede identificar de mejor manera los elementos existentes del terreno ( Ilustración

42), y es uno de los procesos más delicados por lo que su proceso es más extenso.

58

Ilustración 42: Representación de elementos con elevación existentes en el campo.


Ilustración 43: Malla final con elementos eliminados.


59

Se procede a cerrar los agujeros de la malla, que son los espacios de los elementos

eliminados, en un 100%, para que no presente error al momento de procesar el

modelo digital del terreno

En el quinto paso se crea el modelo digital del terreno DEM, que posee escala,

alturas aproximadas, el cual puede ser exportado como archivo extensión TIF, DXF,

entre otros, para poder trabajar con otras aplicaciones y software como pueden ser

ArcGis, AutoDesk Civil 3D, para suavizar las curvas de nivel y están se procesen con

mayor facilidad y calidad.

Ilustración 44: Modelo digital DEM.


En el sexto paso, podemos concluir el procedimiento de obtención del ortomosaico

en el programa Agisoft Photoscan (Ilustración 45), con el cual se va a trabajar y tener

información detallada del campo de manera visual, con los puntos de control ya

referenciados.

60

Ilustración 45: Ortomosaico Final.


Ilustración 46: Modelo 3D del levantamiento topográfico.


61

Ilustración 47: Generación de curva de nivel

Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón.

Ilustración 48: Creación de curvas de nivel.


62

Se generan las curvas de nivel para ver una representación de las curvas de nivel

las cotas del terreno

Ilustración 49: Curvas de Nivel, con teselado.


3.3 Levantamiento Topográfico con el Método Convencional

Ilustración 50: Levantamiento topográfico con estación.


63

Se procedió a realizar el levantamiento convencional con estación total obteniendo

una nube de puntos, donde se obtienen las coordenadas del GPS Navegador para

referenciar el levantamiento.

Una vez tomado todos los puntos en campo, en este caso se obtienen una muestra

de tres manzanas del área en estudio, se procedió a realizar el trabajo en oficina

donde se digitalizan todos los elementos detallados del campo para obtener una

información real del campo.

Ilustración 51: Puntos importados de la Estación Total.


64

Ilustración 52: Digitalización del levantamiento topográfico.


Ilustración 53: Sección de canal Nivelado.


65

Capítulo IV

Análisis de Resultados

4.1 Resultados de Agisoft Photoscan

En la Ilustración 54 se puede observar el resultado del procesamiento de

generación de curvas de nivel, realizado en el software Agisoft Photoscan, con la

presencia de los elementos que tienen alturas considerables en la superficie de

estudio, obteniendo como producto curvas de nivel alteradas, ya que estas no hacen

referencia al nivel del terreno y producen exceso de curvas que se alejan a la realidad

del campo.

Ilustración 54: Curvas de nivel sin eliminar elevaciones en modelo 3D.


66

Ilustración 55: Detalle de curvas de nivel sin eliminar elevaciones en modelo 3D.


Estas curvas de nivel no son aconsejables de usar en algún proyecto de ingeniería

civil, debido a que estos requieren niveles exactos para realizar un análisis y proceder

a diseñar alguna obra civil en específica, ya sea esto en las especialidades de

Alcantarillado sanitario, pluvial y la conducción de agua potable a la zona o proyectos

viales.

En la ilustración 55 se detalla de una manera más cercana las curvas de niveles

que genera el software Agisoft, importando el DEM en extensión DXF e importándolo

en AutoCAD sin eliminar los elementos que están fijos en el terreno, se observa como

las curvas de nivel se cierran en pequeños bloques generando exceso de curvas.

En la ilustración 56 se aprecia mejor las curvas de nivel debido a que estas no se

encierran en bloque como en la ilustración 55 y permiten un mejor manejo de curvas

de nivel, en la ilustración 57 y 58, se muestra un ejemplo de eliminación de un

elemento en este caso es un carro se lo elimina, se cierra agujeros para que estos no

67

provoquen una distorsión al momento de generar las curvas y estas no se amontonen

en un solo boque.

Ilustración 56: Curvas de nivel eliminando elevaciones en modelo 3D.


68

Ilustración 57: Ejemplo de eliminación de elementos con altura.


Ilustración 58: Elemento eliminado.


69

4.2 Curvas de Nivel

En la Ilustración 59 se puede visualizar mejor las curvas de nivel y sus cotas viendo

la variación de nivel del terreno, pero no se llega a una cota exacta como se realizó

en la nivelación del canal que divide la Cooperativa Fuerza de los pobres y la

Urbanización Panorama el canal recibe las escorrentías de la cooperativa y la

descarga del sistema pluvial de la urbanización, conociendo que la Urbanización si

cuenta con los servicios básicos.

Ilustración 59: Detalle de las curvas de nivel al eliminar los elementos de altura en la superficie.


4.3 Resultados de Levantamiento con Estación Total

Al realizar la nivelación se obtiene más detalle de las cotas y una precisión

milimétrica, por lo que determinar las cotas es más factible hacerlo con el método

convencional, en la ilustración 60 se observan las secciones del canal viendo su

ancho y su profundidad.

70

Ilustración 60: Canal con secciones y nivelado con nivel topográfico.


En la ilustración 61 se importó el archivo en KMZ, para abrirlo en Google Earth,

una herramienta muy útil en la actualidad en el momento de ubicaciones, ya que este

funciona con las coordenadas parecidas a las del GPS Navegador por lo que al

momento de importarla no produce errores en coordenadas y pega exactamente en

la ubicación donde fue realizado el trabajo.

Esta ilustración nos confirma que el levantamiento del drone fue realizado en

coordenadas UTM, y esta tan cerca de la realidad como el google Earth y nos permite

tener una actualización, ya que el google Earth es del 2018, y se ve el progreso de la

invasión y el incremento de construcciones.

71

Ilustración 61: Exportación del ortomosaico en KMZ.

Elaboración: Google Earth,2018.

En la ilustración 62 y 63 se observa que el dron procesa datos más exactos como los

relieves, pero en el ortomosaico no se puede visualizar lo que el levantamiento en estación si

es las líneas de fábricas, llamando a líneas de fábrica a los frentes de predios y cerramientos,

hay personas que sobre pasan su terreno y se pasan a las acercas o están afectado por la

faja de algún proyecto de vía o a su vez están sobre algún canal.

72

Ilustración 62:Relieve de modelo digital.


Ilustración 63: Levantamiento en 2D AutoCAD.


73

4.3 Datos de Nivelación Realizada en el Terreno


Arrastre de BM Placa Terpel Al Canal

Punto V. Atrás V. inter V. Adel H+I Cota

PLACA 0.940 5.471 4.531

PC1 1.372 1.439 5.404 4.032

PC2 1.169 1.429 5.144 3.975

PC3 1.105 1.086 5.163 4.058

PC4 1.180 1.082 5.261 4.081

PC5 1.341 1.252 5.350 4.009

PC6 1.408 1.348 5.410 4.002

BM1 1.461 3.949

PC7 1.099 1.478 5.031 3.932

PC8 1.060 1.484 4.607 3.547

BM2 1.369 3.238

PC9 1.431 1.409 4.629 3.198

FC1 1.737 2.892

S1 3.148 1.481

S2 3.250 1.379

FC2 1.189 3.440

FC3 1.480 3.149

S3 3.253 1.376

PC10 1.550 1.372 4.807 3.257

FC5 1.589 3.218

S5 3.668 1.139

FC7 1.509 3.298

S7 3.609 1.198

PC11 1.311 1.257 4.861 3.550

FC9 1.567 3.294

SL9 3.959 0.902

PC12 1.309 1.428 4.742 3.433

FC11 1.637 3.105

S11 3.782 0.960

PC13 1.271 1.263 4.750 3.479

FC13 1.348 3.402

S13 3.632 1.118

BM3 1.383 3.367

PC14 1.385 1.441 4.694 3.309

FC15 1.467 3.227

S15 3.617 1.077

S16 3.396 1.298

FC16 0.981 3.713

PC15 1.359 1.148 4.905 3.546

3.271 1.634

1.271 3.634

PC16 1.365 1.367 4.903 3.538

3.489 1.414

2.055 2.848

PC17 0.739 1.861 3.781 3.042

3.068 0.713

2.070 1.711

PC18 1.465 0.849 4.397 2.932

PC19 1.551 1.386 4.562 3.011

1.611 2.951

3.068 1.494

PC20 1.923 1.849 4.636 2.713

3.354 1.282

1.611 3.025

3.348 1.288

1.989 2.647

Tabla 3: Libreta de nivelación

74

Tabla 4: Libreta de nivelación arrastre de cota.

G


Punto V. Atrás V. inter V. Adel H+I Cota

BM3 1.328 4.695 3.367

PC1 1.467 1.722 4.440 2.973

PC2 1.248 1.041 4.647 3.399

POZO 1.081 3.566

POZO 1.082 4.648 3.566

PC1 1.369 1.424 4.593 3.224

PC2 1.503 1.071 5.025 3.522

PC3 1.488 1.422 5.091 3.603

FABRICA 1.408 3.683

POZO 1.372 4.938 3.566

PC1 1.362 0.745 5.555 4.193

CLV EST1 1.202 4.353

BOMBERO 1.328 4.227

BM1 1.319 5.268 3.949

CANCHA 1.473 3.795

BM3 1.261 4.628 3.367

CASA 1.2 3.428

Arrastre de BM Placa Terpel Al Canal

75

Ilustración 64: Recorrido de Nivelación.


76

En el presupuesto referencial de equipos del levantamiento topográfico realizado por el

método tradicional con estación total y nivel topográfico (Tabla. 4) se tiene un referencial de

70 dólares para un estudio de 3 manzanas, en nuestra zona de estudio, Cooperativa Fuerza

de los pobres en el cantón Durán, se realizó el levantamiento de 39 has, en la cual el área de

estudio corresponde a 34 has con 50 manzanas aproximadamente. Con esto se tiene un

presupuesto referencial de los equipos a utilizar es de 1166,66 dólares de la realización de

levantamiento topográfico con el método tradicional.

Tabla 5: Presupuesto referencial de equipos para levantamiento con estación total y nivel topográfico


En el levantamiento topográfico de la Cooperativa Fuerza de los pobres el presupuesto

referencial de equipos para el levantamiento con tecnología avanzada como lo es el dron es

de 1025,00 dólares, este valor corresponde al área del levantamiento total que se realizó, 39

hectáreas.

Tabla 6: Presupuesto referencial de equipos para levantamiento con estación total y nivel topográfico


DESCRIPCION UNIDAD CANTIDADTARIFA

HORA

COSTO

HORA

NUMERO DE

HORAS

COSTO

UNITARIO

Estación total Topcon Hora 1.00 6.25 6.25 8.00 50.00

Nivel topográfico Hora 1.00 2.50 2.50 8.00 20.00

Prisma Hora 2.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Trípode Hora 2.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Mira Hora 1.00 0.00 0.00 0.00 0.00

TOTAL 70.00

DESCRIPCION UNIDADNUMERO DE

HAS

COSTO

UNITARIO

COSTO

TOTAL

Dron Phantom 4 Ha 39.00 15.00 585.00

GPS Garmin Maps 78s GLB 0.00 0.00 15.00

Puntos de control GCP UNIDAD 5.00 5.00 25.00

Colocación de puntos GPS UNIDAD 2.00 200.00 400.00

TOTAL 1025.00

77

Capítulo V

Conclusiones y Recomendaciones

5.1. Conclusiones

En el presente trabajo de titulación del levantamiento topográfico de solares

mediante la tecnología de drones ubicadas en el cantón Durán, cooperativa Fuerza

de los pobres se concluye lo siguiente:

• El levantamiento con la tecnología de drones es muy rápida y dinámica, se

obtienen imágenes reales de la superficie del terreno, haciendo más fácil la

visualización de elementos presentes con sus detalles como los linderos de las

manzanas, las casas construidas y en construcción, entre otros lo que permiten

realizar un catastro más real y minucioso a la hora de utilizar un proyecto de

obra civil.

• Se analizó la comparación entre el levantamiento topográfico con dron y el

levantamiento convencional con estación total y nivel topográfico, se determinó

que en planimetría ambos ofrecen nubes de puntos detallando los elementos

existente y que con GPS de alta calidad de referenciación se pueden obtener

coordenadas de precisión milimétricas, mas no en el altimetría ya que las curvas

de nivel no indican exactamente la cota real de la superficie del terreno como lo

hace un nivel topográfico partiendo de una Placa IGM donde hay una altura

referencial que la certifica el ente regulador. (Instituto Geográfico Militar).

78

• La combinación de ambos métodos de levantamiento topográfico, es decir el

producto de imágenes captadas por la cámara del dron georreferenciadas en un

ortomosaico con un modelo digital 3D de la superficie del terreno y la nivelación

correcta con cotas reales, es un trabajo de mayor confiabilidad. Ambos necesitan

complementarse de otras plataformas para obtener un resultado final ya que por

sí solos no pueden brindar un resultado específico.

• El levantamiento topográfico con la tecnología de drones y su correcto

procesamiento, acompañado de una georreferenciación con alta precisión ,

ofrece un registro real de la superficie del terreno y sirve como referencia para

futuros proyecto de ingeniería Civil, debido a que estos importándolos a una

plataforma como por ejemplo AutoCAD, ya quedan plasmados con datos

preliminares a un diseño, porque estos cuenta con coordenadas reales, y

utilizando las cotas niveladas con nivel topográfico, quedarían además con

alturas reales.

• El lugar de estudio donde se realizó el levantamiento topográfico fue elegido ya

que los elementos que existían en el mismo, permiten dar un mayor detalle de

los dos métodos, el levantamiento con dron y el levantamiento con estación total

ofrece, esto no sería posible realizarlo en una zona donde no haya presencia de

estructuras, habitantes, entre otros. porque se encontraría un lugar vacío o lleno

de vegetación cabe recalcar que en este solo se vería la presencia de árboles y

no lo que hay en la superficie como tal, esto sirve más en la zona agrícola, ya

que ellos utilizan a los drones para diferentes trabajos como por ejemplo

Fumigaciones, considerando que esta zona es de menos complejidad ya que l

superficie es plana, caso contrario demoraría más el levantamiento topográfico.

79

5.2. Recomendaciones

En el presente trabajo de titulación del levantamiento topográfico de solares

mediante la tecnología de drones ubicadas en el cantón Durán, cooperativa Fuerza

de los pobres se recomienda lo siguiente:

• Utilizar un dron con más complejidad, como lo es el Wintra de Trimble, este

avión no tripulado permite una mejor resolución y precisión con respecto a las

coordenadas, ya que tiene GPS incorporado con un error muy menor,

comparado a los drones Phantom 4.

• Utilizar puntos de control fijos y a nivel en los cuales se pueda volver y si se

necesita un replanteo, se puedan obtener las coordenadas sin que tener que

realizar de nuevo el proceso de colocarlos, esto podría ser con Placa de hierro

fundido.

• Realizar la colocación de puntos GPS con un equipo de alta calidad y no con

un navegador, esto puede ser con un GPS R10 marca Trimble, este tiene

precisiones milimétricas, y necesitan un tiempo de posicionamiento, el periodo

en el que el GPS tiene que tener la recepción de los satélites es igual a la

distancia de donde está el punto a la placa IGM o la antena que genere datos

Rinex, esto último no tiene acceso cualquier persona natural, por lo que

encarece el trabajo pero es de mejor calidad y precisión.

• Implementar puntos de control que contrasten con el entorno de la superficie

del terreno, no es recomendable colocar un color amarillo en un suelo arcilloso,

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los puntos de control tienen que ser lo suficientemente grandes para que se

visualicen en la imagen receptada por el dron y que al procesarla se pueda

ubicar su centro, y no tener complicaciones al momento de georreferenciar el

levantamiento en el software indicado.

• Complementar los dos métodos optimizando tiempo y con una mejor calidad

de trabajo ya que al obtener el modelo digital del dron y la nivelación con el

nivel topográfico, se llega a un trabajo de mejor resolución y los límites de los

solares se ven con exactitud y al momento de diseñar la obra civil, servirá el

registro de las cotas arrastradas de las placas.

• Realizar una inspección técnica para visualizar los elementos existentes en el

campo y para planificar el vuelo de manera segura, se analizan las líneas de

alta tensión, el clima promedio, edificios, entre otros.

• Tomar en cuenta el traslape, este es muy importante al momento de realizar el

vuelo ya que si necesitas por ejemplo 20 has, tendrás que volar 29 has, y esto

es debido a que las fotos se superponen y al límite de la superposición de las

fotos tienen una distorsión por lo que la zona del traslape no es aconsejable

usar, porque contiene errores de superposiciones y las coordenadas no son

correctas.

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https://es.wikipedia.org/wiki/Veh%C3%ADculo_a%C3%A9reo_no_tripulado

ANEXOS

MONOGRAFÍA DE PLACA PAD.14 DEL IGM

MONOGRAFÍA DE PLACA PAD.05 DEL IGM

Universidad de Guayaquil

Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas

Escuela de Ingeniería Civil

UNIDAD DE TITULACION Telf: 2283348

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FICHA DE REGISTRO DE TESIS/TRABAJO DE GRADUACIÓN

TÍTULO Y SUBTÍTULO: Levantamiento topográfico de solares mediante la tecnología de drones para futuras obras civiles ubicada en el cantón Durán, Cooperativa Fuerza de los Pobres.

AUTOR(ES) Antepara Medina Kattia Lissette / Huacón Alvarez Génesis Katherine

REVISOR(ES)/TUTOR(ES) Ing. Franklin Parra, M.Sc / Ing. Fun Sang Kerly, M.Sc

INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil

UNIDAD/FACULTAD: Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas

MAESTRÍA/ESPECIALIDAD:

GRADO OBTENIDO:

FECHA DE PUBLICACIÓN: 2019 No. DE PÁGINAS: 80

ÁREAS TEMÁTICAS: Análisis Comparativo de levantamientos topográficos convencional y con tecnología de punta.

PALABRAS CLAVES/ KEYWORDS:

<LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO – DRON – PLACAS IGM – PUNTOS DE CONTROL>

RESUMEN/ABSTRACT: El área en la cual se llevó a cabo el presente trabajo de titulación corresponde al

sector “Fuerza de los Pobres” ubicado en el cantón Durán, el sector es un conjunto de invasiones en las que las personas se apoderan de terrenos sin delimitación específica y sin ente regulador, ocasionando problemas ya que los terrenos son invadidos para diferentes usos y estos no tienen regularidad creando servidumbre ya que en ciertos casos las personas construyen viviendas sobre canales y no tienen alguna referencia de la faja de afectación o al momento de diseñar alguna vía existen casas u obstáculos que impiden su ejecución. Se realizó el levantamiento de dicho terreno mediante dos métodos, el primer método fue levantado con estación total y nivel topográfico y el segundo método mediante la tecnología de dron (UAV), al tomar una muestra del terreno con la estación total y nivel topográfico se obtuvieron puntos y cotas del terreno que los mismos llevándolos a digitalizar en el programa AutoCAD se convirtieron en datos más detallados teniendo en cuenta los sistemas dentro del terreno, tanto como de AALL que tenemos por ejemplo canales o escorrentías y en AASS como pozos, además de su sistema eléctricos como lo son los postes y armarios, mientras que al tomar la muestra con el dron procesando su información en el software Agisoft PhotoScan se obtuvo un resultado más general donde se muestran los límites de predios con más exactitud y se obtienen un modelo digital del terreno.

ADJUNTO PDF: x SI NO

CONTACTO CON AUTOR/ES:

Teléfono: 0993871522/ 0981799814

E-mail: [email protected] [email protected]

CONTACTO CON LA INSTITUCIÓN:

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