Puntos de control para drones y plantillas de dianas

Los puntos de control para drones, GCP (Ground Control Points), o dianas, corresponden a puntos geográficos estratégicos de referencia distribuidos a lo largo del entorno de mapeo y bajo coordenadas geográficas precisas. En otras palabras, son localizaciones que servirán como referencias visuales en los mapeos y que posteriormente podrán ser utilizadas como puntos estratégicos a emplear durante la georreferenciación de las imágenes para posicionar correctamente los resultados. De esta forma, durante el procesado de las imágenes con herramientas de fotogrametría, podremos establecer una correlación entre las posiciones de los puntos de control de la imagen y las coordenadas reales en las que deberán encontrarse.

Puntos de control para drones y plantillas de dianas

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.

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. 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 componente geométrica requerirán del uso de GCP o dianas y el cálculo de sus coordenadas mediante GPS diferencial o sistemas afines.

Aplicaciones y recursos para drones rpas

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

  • Asignar coordenadas precisas a los GCP y en su correspondiente sistema de referencia.
  • Identificar claramente el punto de control a través de objetos distinguibles en la imagen de mapeo.
  • Distribuir estratégica y correctamente las dianas.

Adicionalmente tenemos que tener en cuenta que, el metodo de diana empleado, debe contrastar lo suficiente con los elementos del territorio para ser identificados en el mosaico, pero también debemos considerar la estética o discreción de las dianas si no queremos que los elementos sean excesivamente visibles en nuestros resultados. Para ello tenemos la posibilidad de recurrir a diferentes tipos de estrategias en la asignación de puntos de control.

Elementos de referencia como puntos de control

Uno de los procedimientos más rápidos, sencillos y con bajo coste (aunque resultados menos precisos), es la toma de puntos de control para drones basados en objetos o elementos geográficos dentro del territorio. Por ejemplo, esquinas de edificios, piedras o pilares. En otras ocasiones también puede recurrirse a señalizaciones mediante pinturas sobre el suelo, por ejemplo, con una sencilla X. Cada uno de estos elementos debe estar georeferenciado con sus coordenadas precisas y ser visible dentro de los fotogramas mapeados por el dron.

GCP de elementos en mosaicos de drones

Otras opciones más técnicas a las que podemos recurrir es el empleo de dianas portátiles mediante señales distribuidas a lo largo del territorio (y no olvidarnos de recogerlas tras el vuelo). Disponemos de la posibilidad de realizar compras de este tipo de señalética en diferentes formatos o fabricarlas nosotros mismos. Ya sean láminas de plástico, cotrachapado, 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.

Puntos de control para drones mediante dianas

Características de las dianas

Tenemos que asegurar el contraste de las dianas dentro de nuestras imágenes aéreas y debemos tener la seguridad de que no se desplazarán durante los trabajos debido al viento. Por ello, los elementos empleados deben ser pesados o inamovibles, especialmente si van a ser empleados como referencia en vuelos durante varios momentos temporales.

Otro aspecto a considerar será la interacción de los rayos solares con la superficie de las dianas, debiendo evitar situaciones que generen reflejos en el caso de usar superficies con brillo. La posición y el control del sol las sombras es relevante durante los vuelos. La localización de las dianas debe asentarse sobre superficies planas y que no queden ocultas durante el vuelo de la aeronave.

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 georeferenciación.

Ejemplos de dianas de puntos de control GCP

En cualquier caso, una alternativa puede ser fabricar nuestras propias plantillas de dianas, imprimiéndolas o plastificarlas para su uso en campo. Desde aquí puedes descargarte algunas plantillas de dianas para imprimirlas y utilizarlas como referencia en los vuelos con drones si tus vuelos no cuentan con muchos recursos económicos y logísticos. Los tamaños de las dianas deberán ser coherentes en función a la altura del vuelo con el fin de distinguirlas correctamente ehtre los píxels de cada fotográma.

Descargar plantillas para dianas GCP ¿Dónde colocar puntos de control?

El criterio en el número y localización de los puntos de control depende de múltiples aspectos, como la superficie a mapear o la morfología del territorio. De manera general deberemos considerar:

  • Incluir, como mínimo, tres puntos de control para fijar el modelo en sus tres dimensiones X, Y, Z. A partir de ese número de puntos, cualquier dato adicional ayudará a precisar la localización y posicionar la totalidad del mosaico.
  • Distribuir los puntos de manera irregular, sin concentrarlos, por todo el territorio para evitar sesgar la precisión en unas zonas frente a otras.
  • Evitar distribuir los puntos de control sobre ejes lineales en cualquiera de las tres componentes X, Y, Z. Cuanto más irregular sea la distribución en planta y en altura, mayor diversidad de coordenadas planimétricas y altimétricas tendremos.
  • Evitar posicionar los los puntos en lugares con sombras o poca visualización de nitidez tras el vuelo.
  • Evitar distribuir los puntos en potenciales zonas de bajo solapamiento de imágenes. Por ejemplo en zonas de borde de mapeo.
  • Evitar distribuir los puntos en superficies que no sean fácilmente modelizables y causen distorsión en la alineación, por ejemplo en zonas cercanas a vegetación frondosa, paja, basura. En general, cualquier entorno con concentración de objetos finos, pequeños e irregulares.
  • Evitar distribuir los puntos en lugares ciegos durante algunas pasadas del dron. Cuanto más expuestos, mejor.

Posición de puntos de control en vuelos de RPAS

¿Cuándo usar dianas?

Situaciones que impliquen realizar cálculos geométricos como trabajos catastrales, arquelogía o la cuantificación de superficies de vegetación y productividad requerirá de modelos correctamente posicionados. Recuerda que, además, los sistemas de referencia empleados en cartografía están sujetos a legislación y, el uso indiferente de un sistema u otro implica variaciones en posiciones de coordenadas, longitudes y superficies. Para el caso Español, el Real Decreto 1071/2007 establece los sistemas de referencia REGCAN y ETRS como sistemas a emplear en la representación de los datos de nuestra cartografía.

Siempre que nuestros resultados no estén destinados a productos de medición podremos generar modelos bastante próximos a la realidad. Estudios ambientales de zonas amplias, dinámica en los usos del suelo y la vegetación, o reconstrucciones del paisaje no requieren necesariamente del uso de puntos de control.

¿Funcionan mis puntos de control?

Una estrategia de testeo de tus puntos diana está en la identificación de dos grupos de puntos. El primero de ellos podrá servir para posicionar el mosaico en las 3 componentes espaciales de forma habitual. El segundo de ellos podrá servir como grupo de control para verificar que sus coordenadas se ajustan a las reales cuando ha sido construido el mosaico final.

Alternativas para los no profesionales

Una de las alternativas para la introducción de GCP para droneros no experimentados en los Sistemas de Información Geográfica es recurrir a visores que permitan correlacionar objetos fijos representados entre el visor y el mosaico. De esta forma, podemos recurrir a visores como Iberpix o SIGPAC para localizar la coordenada aproximada (teniendo en cuenta el sistema de referencia empleado por el visor) y asignarla al punto de control.

Coordenadas de GCP en visor Iberpix

Para algunos de estos casos, las coordenadas que se indican en los visores pueden carecer de componente Z, por lo que solo será posible precisar bajo longitud y latitud o coordenada X, Y. Podremos recurrir a Modelos Digitales de Elevación o datos LiDAR si queremos determinar el valor de altitud Z en nuestro potencial punto de control.

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