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.
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v
Tribunal de Graduación
Ing. Fausto Cabrera Montes, M. Sc. Ing. Franklin Parra Ortega, M. Sc.
DECANO TUTOR
VOCAL VOCAL
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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).
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
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.
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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.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
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
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.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
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)
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
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.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
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)
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
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
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)
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.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
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.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
Ilustración 22: Vista Aérea de la invasión.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
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.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
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.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
Ilustración 24: Comparación de cotas con el GPS Navegador.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
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
Fuente: (Google , Earth, 2018)
47
Ilustración 26: Ubicación de Placa IGM, Planta Balanfarina AGRIPAC S.A
Fuente: (Google , Earth, 2018)
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.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
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.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
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
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
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
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
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.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
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
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
Ilustración 35: Orientación de las cámaras.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
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
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
Ilustración 37: Puntos de Paso
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
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.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
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.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
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.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
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.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
Ilustración 43: Malla final con elementos eliminados.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
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.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
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.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
Ilustración 46: Modelo 3D del levantamiento topográfico.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
61
Ilustración 47: Generación de curva de nivel
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón.
Ilustración 48: Creación de curvas de nivel.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
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.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
3.3 Levantamiento Topográfico con el Método Convencional
Ilustración 50: Levantamiento topográfico con estación.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
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.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
64
Ilustración 52: Digitalización del levantamiento topográfico.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
Ilustración 53: Sección de canal Nivelado.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
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.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
66
Ilustración 55: Detalle de curvas de nivel sin eliminar elevaciones en modelo 3D.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
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.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
68
Ilustración 57: Ejemplo de eliminación de elementos con altura.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
Ilustración 58: Elemento eliminado.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
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.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
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.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
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.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
Ilustración 63: Levantamiento en 2D AutoCAD.
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
73
4.3 Datos de Nivelación Realizada en el Terreno
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
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
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
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.
Fuente: (Google , Earth, 2018)
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
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
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
Elaboración: Kattia Antepara / Génesis Huacón
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.
Bibliografia
Beers, G. a. (2018). Gis and Beers. Obtenido de http://www.gisandbeers.com/puntos-de-control-drones-plantillas-dianas/
Cofibsig. (2017). Dronar. (2018). Dronar. Obtenido de https://dronar.com.ar/ FOTO321.COM. (2019). FOTO321.COM. Obtenido de https://foto321.com/drones-para-
video/phantom-4-advanced.html: https://foto321.com/drones-para-video/phantom-4-advanced.html
FROMENT, B. (2007). Modulo de fotografías áereas. Gardey, J. P. (2015). Definicion.de. Obtenido de https://definicion.de/tripode/:
https://definicion.de/tripode/ GARMIN. (2019). GARMIN. Obtenido de https://buy.garmin.com/es-AR/AR/p/63602:
https://buy.garmin.com/es-AR/AR/p/63602 Geomecánica, G. M. (2018). Global Mediterránea Geomecánica. Obtenido de
https://www.globalmediterranea.es/levantamientos-topograficos-mediante-dron/ Geoterra. (2019). Geoterra productos. Obtenido de http://www.geoterraproductos.com/es/ Gis and Beers. (2016). Gis and Beers. Obtenido de http://www.gisandbeers.com/puntos-de-
control-drones-plantillas-dianas/ Google , Earth. (2018). Google Earth. Obtenido de Google Earth:
https://www.google.com/maps/place/Dur%C3%A1n/@-2.1711487,-79.8417186,1828m/data=!3m1!1e3!4m5!3m4!1s0x902d6bed823be947:0x31f6b24e1e6b655a!8m2!3d-2.168974!4d-79.8397207
HD, T. D. (2019). Top Drones HD. Obtenido de https://topdroneshd.com/producto/dji-phantom-4-pro/
Ingeniería civil y geología. (2019). innova, G. (2019). Geo innova. Obtenido de https://geoinnova.org/blog-territorio/que-es-la-
tecnologia-arcgis/ insights, A. (2019). Aerial insights. Obtenido de https://www.aerial-insights.co/blog/puntos-
de-control/ Jimenez, S. I. (2017). Factores que condicionan las misiones de vuelo con drones.
Hidráuliica facil. Lopez, J. H. (2011). Topografia. topografia. optical, I. y. (2019). Instrumental optical. Obtenido de https://instrumentalyoptica.com.ec/ SL, G. C. (s.f.). GEOBIT. Obtenido de https://www.agisoft.es/products/agisoft-photoscan/ SOLUTIONS, A. S. (2019). ACRE SURVEYING SOLUTIONS. Obtenido de
https://grupoacre.pe/catalogo-productos/agisoft-photoscan/ WIKIPEDIA. (2019). Estación total. Obtenido de
https://es.wikipedia.org/wiki/Estaci%C3%B3n_total Wikipedia. (2019). Nivel topográfico. Obtenido de
https://es.wikipedia.org/wiki/Nivel_topogr%C3%A1fico Wikipedia. (2019). Vehículo áereo no tripulado. Obtenido de
https://es.wikipedia.org/wiki/Veh%C3%ADculo_a%C3%A9reo_no_tripulado. WIKIPEDIA. (2019). WIKIPEDIA. Obtenido de
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
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CONTACTO CON LA INSTITUCIÓN:
Nombre: FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
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