METODOLOGÍA PARA LA EL DISEÑO DE UN VUELO...
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METODOLOGÍA PARA LA EL DISEÑO DE UN VUELO FOTOGRAMÉTRICO USANDO UAV´S EDGAR ROBERTO RIAÑO RODRÍGUEZ TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO EN TOPOGRAFÍA DIRECTOR DE PROYECTO Ing. Msc WILLIAM BARRAGÁN ZAQUE UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES INGENIERÍA TOPOGRÁFICA BOGOTÁ D.C. 2018
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METODOLOGÍA PARA LA EL DISEÑO DE UN VUELO FOTOGRAMÉTRICO
USANDO UAV´S
EDGAR ROBERTO RIAÑO RODRÍGUEZ
TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR AL TITULO DE
INGENIERO EN TOPOGRAFÍA
DIRECTOR DE PROYECTO
Ing. Msc WILLIAM BARRAGÁN ZAQUE
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
INGENIERÍA TOPOGRÁFICA
BOGOTÁ D.C.
2018
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RESUMEN
El diseño de un vuelo fotogramétrico tiene como fin poder representar sobre un
mapa con una escala adecuada las líneas de vuelo que se deben seguir, los puntos
de captura de las imágenes y la altura de vuelo. Este trabajo plantea la adaptación
del diseño de un vuelo fotogramétrico que normalmente se realiza desde una
aeronave tripulada para poder realizarlo con un RPA1, esto con el fin de poder
implementar esta técnica de captura de datos para el apoyo de pequeños, medianos
y grandes proyectos de ingeniería de una forma más eficiente y económica. El
correcto diseño del vuelo mejora la precisión de la información abstraída de los
terrenos, la cual finalmente se verá reflejada en los entregables finales de los vuelos
como lo son los ortomosaicos, MDT2, curvas de nivel, nubes de puntos densas entre
otros. Para el desarrollo de este trabajo fue necesario indagar sobre fotogrametría,
cámaras digitales, y programación básica, todo esto con el fin de crear una interfaz
capas de suministrarle al usuario los parámetros básicos indispensables para llevar
a cabo un vuelo fotogramétrico. Las ecuaciones que fueron usadas son
adaptaciones del manual de diseño de vuelos fotogramétricos creado por el CIAF3
en el año 1981 y para poder calcular los parámetros necesarios se optó por usar el
programa Matlab y su aplicativo GUI4 el cual permite crear interfaces capases de
solucionar algoritmos programados de una forma rápida y de una forma muy
amigable para los usuarios.
Los vuelos fotogramétricos deben tener una secuencia lógica, y el cálculo de sus
parámetros van en función del tipo de terreno donde se van a realizar, si se tiene un
terreno plano los problemas no son mayores por que las alturas de vuelo sobre
terreno no varían de forma que puedan llegar a afectar la calidad de la información,
pero por otro lado volar sobre terrenos montañosos implica establecer unos rangos
de tolerancia donde las alturas de vuelo cumplan con el traslapo y la escala
determinadas por el usuario. Esta metodología propone una solución a estos dos
escenarios por medio de una interfaz de usuario desde el entorno de Matlab y el
apoyo de los programas Google Earth y Mission Planner.
Palabras clave: Algoritmos, fotogrametría, MDT, UAV, ortomosaicos.
1 Remotely Piloted Aircraft 2 Modelo Digital de Terreno 3 Centro interamericano de Fotointerpretacion 4 Interfaz de Matlab (GUIDE- Graphical User Interface Development Enviroment )
3
CONTENIDO
RESUMEN ......................................................................................................................................... 2
TABLAS............................................................................................................................................. 5
ILUSTRACIONES ............................................................................................................................ 5
1. INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 7
2. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA ............................................................................................. 8
2.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. .............................................................................. 8
2.2 PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN. ................................................................................... 8
3. JUSTIFICACIÓN .................................................................................................................. 9
4. OBJETIVOS ............................................................................................................................ 10
4.1. OBJETIVO GENERAL .................................................................................................. 10
4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................................. 10
5. MARCO TEÓRICO ................................................................................................................ 10
5.1. CÁMARAS DIGITALES ................................................................................................ 10
5.2. FOTOGRAMETRÍA........................................................................................................ 13
5.2.1 FOTOGRAMETRIA DIGITAL..................................................................................... 15
5.3 PROGRAMACION EN MATLAB ...................................................................................... 15
5.4 DRONES Y APLICACIONES ............................................................................................ 18
6. METODOLOGÍA ..................................................................................................................... 24
6.1. FASE 1: ELABORACIÓN DE INTERFAZ GRAFICA .............................................. 24
6.2. FASE 2: ASIGNACIÓN DE VARIABLES .................................................................. 25
6.3. FASE 3: OPERACIONES ENTRE VARIABLES ...................................................... 26
6.4. FASE 4: BORRADO DE VARIABLES ....................................................................... 27
6.6. CÁLCULO DE PARÁMETROS DE VUELO PARA TERRENO PLANO .............. 31
6.6.1. DETERMINACIÓN DE LA ALTURA MEDIA DE VUELO: .............................. 34
6.6.2. DETERMINACIÓN DE ALTURA ABSOLUTA DE VUELO ............................ 34
6.6.3. DETERMINACIÓN DE EL GSD........................................................................... 35
6.6.4. DETERMINACIÓN DE DEL ANCHO Y EL ALTO DE LA HUELLA EN EL
TERRENO (EN M).................................................................................................................. 35
6.6.5. DETERMINACIÓN DE LA SEPARACION ENTRE LINEAS DE VUELO ..... 37
6.6.6. DETERMINACIÓN DE LA BASE EN EL AIRE ................................................ 37
6.6.7. DETERMINACIÓN DEL TIEMPO DE OBTURACION DE LA CAMARA. .... 38
6.6.8. RESULTADOS EN EL GUIDE DE MATLAB .................................................... 39
6.7. CALCULO DE PARAMETROS DE VUELO PARA TERRENO MONTAÑOSO . 40
4
6.7.1. DETERMINACIÓN DE LA ALTURA MEDIA DE VUELO: .............................. 43
6.2.2 DETERMINACIÓN DEL GSD .............................................................................. 44
6.2.3 ALTURA DE LA HUELLA EN EL TERRENO ................................................... 44
6.2.4 ANCHO DE LA HUELLA EN EL TERRENO .................................................... 44
6.2.5 DETERMINACIÓN DE LA SEPARACION ENTRE LINEAS DE VUELO. .... 45
6.2.6 DETERMINACIÓN DE LA BASE EN EL AIRE ................................................ 45
6.2.7 DETERMINACIÓN DE LOS VALORES MÁXIMO Y MINIMO DE LA
ALTURA DENTRO DE LS CUALES SE CUMPLEN LAS ESPECIFICACIONES DE
ESCALA. ................................................................................................................................. 45
6.2.8 DETERMINACIÓN DE LOS VALORES MÁXIMO Y MINIMO DE LA
ALTURA DENTRO DE LS CUALES SE CUMPLEN LAS ESPECIFICACIONES DE
RECUBRIMIENTO LATERAL. ............................................................................................ 46
6.2.9 DETERMINACIÓN DE EL TIEMPO DE OBTURACION DE LA CÁMARA . 47
6.3 CALCULO DEL GSD .................................................................................................... 49
6.3.2 DETERMINACIÓN DEL GSD .............................................................................. 50
6.3.3 ALTURA DE LA HUELLA EN EL TERRENO ................................................... 50
6.3.4 ANCHO DE LA HUELLA EN EL TERRENO .................................................... 51
7. CÓDIGO DE MATLAB .......................................................................................................... 52
7.1 CÓDIGO FORMULARIO 1A (TERRENOS PLANOS) .................................................. 52
7.2 CODIGO FORMULARIO 1B (TERRENOS MONTAÑOSOS) ...................................... 58
8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................................. 69
9. BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................................... 70
5
TABLAS
Tabla 1 componentes del Guide- Elaboración propia ....................................................................... 18
Tabla 2 Parametros iniciales para vuelo sobre terreno plano - Elaboracion propia ......................... 34
Tabla 3 Parametros de vuelo para Terreno montañoso - Elaboracion propia. ................................. 43
Tabla 4 Parámetros para cálculo de GSD- Elaboración propia .......................................................... 50
ILUSTRACIONES Ilustración 1 distancia focal y sensor de una cámara-adaptación .................................................... 11
Ilustración 2 Parámetros GSD – Elaboración propia. ........................................................................ 12
Ilustración 3 ORTOMOSAICO Y CURVAS DE NIVEL- ELABORACION PROPIA ..................................... 13
Ilustración 4 recorrido del vuelo- elaboración propia ...................................................................... 14
Ilustración 5 MDT - ELABORACION PROPIA ...................................................................................... 15
Ilustración 6 GUIDE- MATLAB – Elaboración propia ......................................................................... 16
Ilustración 7 Cuadricoptero fuente: sitio web - TODRONE ............................................................... 18
Ilustración 8 Clasificación UAV - fuente: (A. Barrientos) ................................................................... 19
Ilustración 9 UAV en la agricultura – fuente: sitio web- escuela europea de negocios .................... 21
Ilustración 10 Drones en el Catastro fuente: Sitio web TODRONE ................................................... 22
Ilustración 11 MDT de obra Hidráulica - Fuente: Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. ....... 23
Ilustración 12 Modelo 3D de un derrumbe sobre vía férrea - Fuente: elaboración propia.............. 24
Ilustración 13 plantilla GUIDE para terreno plano. – Elaboración propia. ........................................ 25
Ilustración 14 creación de ejecutable para Windows - Elaboración propia ..................................... 28
Ilustración 15 estructura de instalación - Elaboración propia. ......................................................... 29
Ilustración 16 instalación del programa – elaboración propia ......................................................... 29
Ilustración 17 instalación del programa – elaboración propia ......................................................... 29
Ilustración 18 instalación del programa – elaboración propia ......................................................... 30
Ilustración 19 instalación del programa – elaboración propia ......................................................... 30
Ilustración 20 instalación del programa – elaboración propia ......................................................... 30
Ilustración 21 Formulario principal del programa. ........................................................................... 31
Ilustración 22 Formulario para calculo en terreno plano - Elaboracion propia ................................ 31
Ilustración 23 Criterios iniciales de vuelo - Elaboración propia ........................................................ 32
Ilustración 24 Parámetros de la cámara – Elaboración propia. ........................................................ 33
Ilustración 25 Perfil del Terreno a volar en Google Earth- Elaboración propia. ................................. 33
Ilustración 26 huella de la cámara – Elaboración propia. ................................................................. 36
Ilustración 27 separación entre lianas de vuelo – Elaboración propia ............................................. 37
Ilustración 28 Base en el aire – Elaboración propia .......................................................................... 38
Ilustración 29 Resultados Generados Por El Guide- Elaboracion Propia .......................................... 39
Ilustración 30 Resultados Generados Por El Guide- Elaboracion Propia .......................................... 39
Ilustración 31 FORMULARIO_1B -Terrenos Montañosos.-Elaboración propia. ............................... 40
Ilustración 32 Criterios iniciales de vuelo (montañoso) – elaboración propia ................................. 41
Ilustración 33 Parámetros de la cámara – Elaboración propia. ........................................................ 42
Ilustración 34 determinación de la dirección de vuelo – Elaboración propia ................................... 42
6
Ilustración 35 Resultados del diseño en terreno montañoso ........................................................... 47
Ilustración 36 separación entre fotografías- Elaboración propia...................................................... 48
Ilustración 37 Formulario # 2 - Calculo del GSD - Elaboracion propia. ............................................. 49
Ilustración 38 Resultados en le GUIDE- Elaboración propia ............................................................. 51
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1. INTRODUCCIÓN
La fotografía aérea está compuesta por una serie de factores que inciden en la
calidad de los resultados, el correcto diseño de un vuelo fotogramétrico garantiza el
éxito del proceso, puesto que es el paso más importante a la hora de realizar un
trabajo de este tipo. Es clave también conocer detalladamente el objetivo de la toma
de las fotografías, el uso que se le vaya a dar a estas determina muchos de los
factores a la hora del diseño, es necesario estudiar todas las variables involucradas
para reducir al mínimo los posibles errores.
Los aspectos más relevantes a la hora de llevar a cabo el diseño de un vuelo
fotogramétrico son: la escala del mapa que luego se va a restituir, la escala media
de las fotografías, el traslapo necesario entre las fotografías, el tiempo de vuelo de
la aeronave, los puntos de control necesarios para la corrección de las fotografías,
el GSD o tamaño del pixel, las alturas mínimas y máximas del sol, el tiempo
meteorológico en el momento de la toma de las fotografías
Teniendo en cuenta estos aspectos el objetivo es lograr establecer unos parámetros
que permitan la toma de unas fotografías correctas en función de la escala y el
recubrimiento deseado. El tipo de terreno también juega un papel fundamental a la
hora de realizar el diseño puesto que en terrenos planos los problemas a la hora de
tomar las fotografías son mínimos, pero la cosa se complica cuando es necesario el
diseño sobre un terreno montañoso, este presenta un constante cambio en las
variables y dificulta la toma de unas buenas fotografías.
8
2. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA
2.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.
El problema que da origen al presente proyecto es la falta de una metodología que
permita realizar un vuelo fotogramétrico, que cumpla con las especificaciones de
escala y recubrimiento lateral deseado, esto con el fin de obtener unos productos
fotogramétricos capaces de apoyar proyectos ingenieriles a un costo muy bajo y con
precisiones muy altas. Por lo anterior el presente trabajo se enfoca en la solución al
diseño de un vuelo fotogramétrico usando vehículos aéreos no tripulados, teniendo
en cuenta el tipo de terreno sobre el cual se desea realizar el vuelo.
2.2 PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN.
¿Es posible crear un procedimiento para la elaboración de vuelos fotogramétricos
que normalmente se realiza con aeronaves convencionales de gran envergadura,
para poder realizarlo con aeronaves no tripuladas de una forma tal que sea una
alternativa y metodología actual?
9
3. JUSTIFICACIÓN
La fotografía aérea forma parte vital del desarrollo de las sociedades actuales y
durante las últimas décadas se han invertido grandes esfuerzos en poder optimizar
la captura del mundo que los rodea desde otro ángulo o desde otra perspectiva que
permita dimensionar y comprender mejor la realidad, día a día surgen nuevas
tecnologías que permiten la captura de datos espaciales, estos datos permiten
obtener una gran cantidad de variables y constantes del mundo real y estos a su
vez ayudan a interpretar de una forma más clara los fenómenos que afectan el
desarrollo de las sociedades y los efectos causados por estas. La fotografía aérea
es actualmente uno de los pilares en el estudio del medio ambiente, la cartografía,
el catastro y de muchos sistemas de información geográfica SIG5, puesto que
permite obtener de una forma rápida y confiable una representación cualitativa y
cuantitativa de la realidad que perciben los individuos de una sociedad, esta
información es usada para el desarrollo económico, político y social, puede llegar a
ser tan transversal que hace grandes aportes a sectores como la agricultura, la
minería, la demografía, la guerra y el desarrollo de todo tipo de proyectos civiles
como vías, puentes, represas, etc.
Es por esto que es necesario la implementacion de una metodologia que permita el
adecuado diseño de el vuelo fotogrametrico, esto con el fin de que los resultados
obtenidos a partir de proceso sean confiabiables tanto en precisison como en
exactitud, aparte de esto cabe resaltar las ventajas economicas que puede
representar la utilizacion de RPA´S y camaras digitales en la elaboracion de
cartografia, los costos de operación son significativamente mas bajos y los tiempos
en los cuales se obtienen los productos cartogrficos son mucho mas cortos.
5 Sistemas de información geográfica
10
4. OBJETIVOS
4.1. OBJETIVO GENERAL
Crear una metodología para el diseño geométrico de un vuelo fotogramétrico
usando uav´s.
4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Establecer una alternativa al diseño de vuelos fotogramétricos usando
tecnologías actuales, buscando una solución el problema del diseño
en terrenos planos y montañosos, utilizando la tecnología de los
UAV´S 6, sistemas GPS7 y topografía convencional.
• Definir los parámetros que se deben tener en cuenta para la
elaboración del diseño del vuelo fotogramétrico.
• Proponer una alternativa metodológica para la elaboración de un
diseño de vuelos fotogramétricos de una forma más eficiente y
económica respecto a las metodologías convencionales.
5. MARCO TEÓRICO
5.1. CÁMARAS DIGITALES
El avance tecnológico ha permitido la creación de nuevas cámaras digitales que
poco a poco van reemplazando las cámaras convencionales, esto porque existen
grandes diferencias en la calidad de la imagen, la precisión y el formato en que
podemos almacenar los datos. Para poder llevar a cabo un buen proceso
fotogramétrico es indispensable realizar una buena selección del sensor a usar, esto
porque existen distintas categorías de cámaras digitales como las cámaras de gran,
mediano y pequeño formato, aparte de esto algunas trabajan con capacidades
multiespectrales, esto brinda una alta gama de posibilidades a la hora de decidir
cuál es el sensor a usar, la elección debe ir en función de las necesidades de los
6 Un vehículo aéreo no tripulado, UAV por siglas en inglés. 7 El Sistema de Posicionamiento Global, GPS por sus siglas en inglés.
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proyectos a realizar y de las distintas opciones de cámaras con las que cuenten los
RPAS usados para ´poder llevar a cabo un proceso fotogramétrico.
Las cámaras digitales actuales cuentan con múltiples componentes que permiten
que la captura de la imagen sea de una forma eficiente, esto se logra transformando
la luz en energía, los lentes de la cámara direccionan los haces de luz hacia
sensores, que dependiendo de su tamaño determinaran la calidad de la imagen
obtenida, los sensores son los receptores de la información espacial, capaces de
clasificar las diferentes variaciones de luz y traducirlas en información binaria.
Ilustración 1 distancia focal y sensor de una cámara-adaptación
Para cámaras digitales no hay un formato de sensor estándar. El mercado se divide
en cámaras de gran formato (como el Intergraph DMC), cámaras de formato medio
y cámaras de pequeño formato. La mayoría de estas cámaras tienen un formato de
imagen rectangular, donde la dimensión más grande está en la dirección transversal
para minimizar el número de líneas de vuelo requeridas para los vuelos fotográficos.
El tamaño del sensor se define en píxeles (por ejemplo, para el Intergraph DMC
13824 x 7680 píxeles). Hay una amplia gama de longitudes focales de alrededor de
62 mm hasta 120 mm. Debido al formato de sensor rectangular, el campo de visión
es diferente en la dirección del vuelo y a través de la línea de vuelo. Para las
cámaras digitales, el tamaño de píxel del CCD debe ser considerado. Dependiendo
del fabricante del CCD, hay CCD con tamaño de píxel que varía de 7 micrones a 12
micrones. Para cada cámara digital, la combinación de longitud focal y tamaño de
píxel determina su perfil de operación. Los parámetros de la misión para los vuelos
fotográficos con cámaras digitales están determinados por la distancia de muestreo
requerida (GSD8). (Neumann, 2008)
El calculo para del GSD en cámaras digitales es necesario utilizar las siguientes
ecuaciones:
8 GSD: ground sampling distance (distancia de muestreo de tierra)
12
𝑆 ∗ 𝐻´ ∗ 100
𝐷𝐹 ∗ 𝐴 (1)
Donde:
S: tamaño del sensor (en mm)
H´: altura de vuelo (en m)
DF: distancia focal de la cámara (en m)
A: ancho de la imagen (en pixeles)
Ilustración 2 Parámetros GSD – Elaboración propia.
El sensor de una cámara determina la calidad de las imágenes obtenidas, entre más
grande sea el sensor, más grandes serán los pixeles lo que reduce notablemente el
ruido en las imágenes. El sensor está conformado por miles de microsensores de
luz que se encargan de transformar la energía de los fotones en electrones que
conformarán cargas eléctricas que serán analizadas y clasificadas en forma binaria
para la asignación de los colores correspondientes para los pixeles.
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5.2. FOTOGRAMETRÍA
La fotogrametría puede definirse como como una técnica de captura de información
espacial a distancia, que permite cuantificar y obtener información muy relevante de
la superficie terrestre y del medio ambiente con el fin de elaborar mapas de interés
social, cultural y económico, esta intrínsecamente vinculada con la
fotointerpretación puesto que se complementan entre si con el objeto de lograr una
representación precisa del mundo real. Otras definiciones pueden ser la siguientes:
“Técnica cuyo objeto es estudiar y definir con precisión la forma, dimensiones y posición en el espacio de un objeto cualquiera utilizando esencialmente medidas hechas sobre una o varias fotografías de ese objeto” (Clavo, 1982) “Arte, ciencia y tecnología orientada a obtener información relevante de diversos objetos físicos de la corteza terrestre y de su medio ambiente, a través de procesos de medición e interpretación de imágenes fotográficas y de patrones de energía electromagnética radiante” (Herrera, 1987) La fotogrametría surge como ciencia en 1840, como resultado de una combinación de la óptica, la fotografía y las matemáticas. Se ocupa de obtener información métrica de objetos físicos y del medio ambiente a partir de la interpretación de imágenes fotográficas. El objetivo del método general de la Fotogrametría consiste en obtener una información tridimensional a partir de información bidimensional dada por las fotografías. (Pozo, 2002)
Ilustración 3 ORTOMOSAICO Y CURVAS DE NIVEL- ELABORACION PROPIA
La fotogrametría permite obtener una representación muy precisa de los objetos fotografiados, aparte de que es una técnica relativamente económica con respecto a otras, dada la cantidad de información que se puede capturar en una sola sesión
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de vuelo. Sirve de insumo principal para la cartografía y la elaboración de mapas complejos, no es necesaria una intervención directa en la zona de trabajo así que no hay ninguna perturbación en el medio ambiente o la cotidianidad de las comunidades, es utilizada ampliamente en el campo de la ingeniería civil para la elaboración de proyectos en primera fase, puesto que proporciona información espacial de la capa vegetal y de la topografía de la zona donde se van a realizar lo proyectos. Hace aportes importantes en otras ciencias, como en la arquitectura donde la fotogrametría plana hace un aporte importante en la toma de medidas a partir de fotografías. En institutos geográficos a nivel mundial tienen como base la fotogrametría como insumo principal para la elaboración de cartografía. La condición fundamental de toda planificación de vuelo es la obtención de adecuada cobertura fotográfica con el mínimo de fotografías, tal que cada parte del terreno por pequeña que sea, debe ser cubierta estereoscópicamente, esto significa que toda la superficie debe aparecer en las zonas de superposición tanto de fotografías adyacentes de un recorrido como en las áreas superpuestas de recorridos vecinos. (Centro de fotogrametria, cartografia y catastro, 2005) La planificación de las líneas de vuelo sirve de apoyo para él quipo que va realizar e l trabajo fotogramétrico, puesto que demarcan las zonas de interés, la separación entre líneas de vuelo y el tiempo aproximado para realzar las tomas, esto con el fin de asegurar una máxima calidad y precisión para poder llevar a cabo una adecuada producción de material cartográfico. Es indispensable que toda el área que se desee ser cartografiada esté dentro de la cobertura estereoscópica del vuelo.
Ilustración 4 recorrido del vuelo- elaboración propia
15
5.2.1 FOTOGRAMETRÍA DIGITAL
Cuando se habla de fotogrametría digital es necesario tener claro que esta usa
como dato principal fotografías aéreas en formato digital, así que se puede
reconstruir el modelo espacial de una forma numérica y digital. Es por esto por lo
que es necesario tener en cuenta la calidad de la imagen obtenida y esto va ligado
con el tamaño del pixel con el que se trabaje y este a su vez depende de la altura
de vuelo y de la escala esperada. Cuando la imagen obtenida se encuentra en
medio magnético y los resultados de mediciones, modelos o mapas se construyen
a partir de programas sistematizados.
Ilustración 5 MDT - ELABORACIÓN PROPIA
5.3 PROGRAMACIÓN EN MATLAB
Matlab (MATriz LABoratory) es un poderoso programa compilador que permite
ejecutar en segundos algoritmos de alta complejidad, aparte de esto permite realizar
cálculos numéricos con vectores y matrices, tiene aplicaciones en múltiples campos
como la ingeniería, la medicina, la electrónica, la química entre otros, es un lenguaje
de alto rendimiento capaz de ejecutar cálculos técnicos y entrelazar esto con
entornos de programación, dándole a los usuarios una vasta gama de posibilidades
a la hora de calcular sus proyectos. Es por esto por lo que se optó por usar Matlab
en el presente proyecto, aparte de que la Universidad Distrital tiene licencias para
16
estudiantes y la información referente a como se puede aprender a usar Matlab es
muy amplia y difundida en la red.
En Matlab es posible crear programas y las funciones propias que sean necesarias
para el desarrollo de los proyectos, cuenta con un creador de interfaces graficas
que permiten a los usuarios hacer una interacción entre el programa y el sistema
operativo en el cual se está ejecutando. Estas interfaces son cuentan con diferentes
controladores de los objetos de programa las cuales permiten realizar acciones y
alimentar de información necesaria el programa, algunos de estos controladores
pueden ser botones, cuadros de texto, tablas, listas entre otros.
Ilustración 6 GUIDE- MATLAB – Elaboración propia
MATLAB ofrece un entorno interactivo sencillo mediante una ventana en la que
podemos introducir ordenes en modo texto y en la que aparecen los resultados. Los
gráficos se muestran en ventanas independientes. Cada ventana dispone de una
barra de menús que controla su funcionalidad. Lo que distingue a MATLAB de otros
sistemas de cálculo es su facilidad para trabajar con vectores y matrices. Las
operaciones ordinarias, suma, producto, potencia, operan por defecto sobre
matrices, sin más restricción que la compatibilidad de tamaños en cada caso. (Julio
Benítez López, 2014)
La programación se lleva a cabo mediante un lenguaje que es muy parecido a
lenguajes de alto nivel como BASIC o C. Esto permite que el usuario pueda agrupar
sentencias que utiliza frecuentemente dentro de un programa que puede ser
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invocado posteriormente. De este modo se ahorra tiempo y esfuerzo en sucesivas
sesiones pues no es necesario escribir todas las sentencias de nuevo. (MRA &
JAAR, 2010)
El objetivo de usar Matlab en el presente proyecto es poder lograr por medio de las
GUIDE´S, un programa capaz de calcular de manera instantánea los parámetros de
vuelo que cumplan con los requerimientos establecidos por el usuario. Dada la
facilidad con la que se pueden relacionar los objetos entre si por medio de la
programación, es posible crear una interfaz que se puede “moldear” a antojo con el
objetivo de hacer más amigable la aplicación. De esta forma el trabajo plantea la
implementación de tres GUIDE´S, las cuales ayudaran en la elaboración de planes
de vuelo para la elaboración de cartografía en base a fotografías digitales obtenidas
desde vehículos aéreos no tripulados.
5.3.1 PARTES DE UN GUIDE:
Los GUIDE cuentan con múltiples controladores que permiten al usuario
interactuar directamente con funciones creadas por el mismo, estos
controladores hacen más fácil la relación usuaria máquina y proporciona un
ambiente más amigable y sencillo. Los controladores del GUIDE son:
PUSH BUTTON
Crea un botón capaz de ejecutar funciones como borrar, calcular o la función que se necesite.
RADIO BUTTON
Crea un botón circular.
EDIT TEXT
Crea un cuadro de texto que puede ser editado.
POP-UP MENU
Crea un menú desplegable.
TOGGLE BUTTON
Similar al Push button excepto que puede usarse para uno ejecutar uno de dos estados o condiciones.
AXES
Es un espacio para crear graficas
o BUTTON GROUP
Agrupa varios Radio button
SLIDER
Es un botón de movimiento horizontal, puede servir para incremento de alguna variable.
CHECK BOX
Es una caja de chequeo que permite validad algún parámetro si este esta activado
STATIC TEXT
Cuadro de texto que no puede ser modificado, solo visualiza resultados de operaciones.
LISTBOX
Lista de menú navegable con una barra vertical.
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TABLE
Tabla de datos, muy similar a las de Excel
PANEL
Panel donde pueden ser agrupados varios controladores con características en común
ActiveX Control
Filtro para navegador web.
Tabla 1 componentes del Guide- Elaboración propia
5.4 DRONES Y APLICACIONES
Existe en la actualidad un espectro amplio de posibles aeronaves con
capacidad de realizar misiones con cierto grado de autonomía. La novedad
de su llegada a las aplicaciones civiles dificulta la existencia de un consenso
de su definición, que cuestiona, en determinadas ocasiones, si un
determinado sistema responde o no al concepto de UAV. Estas denotaciones
hacen referencia a la ausencia de tripulación en el vehículo, lo que no es
necesariamente sinónimo de autonomía. (A. Barrientos, 2007)
Los drones tienen variaciones en sus diseños y le dan una característica que
determinan su uso dado la forma en la que se realiza el vuelo, estas
variaciones se conocen como drones de ala fija y los multirrotor como los
cuadricopteros.
Ilustración 7 Cuadricoptero fuente: sitio web - TODRONE
En el caso de los multirrotores su forma de vuelo le permite un vuelo en forma
estática mientras que el de ala fija tiene que volar de la forma convencional llevando
una trayectoria constante, el peso también determina la autonomía de vuelo en
cada uno de los modelos puesto que el de ala fija al ser más liviano puede llegar a
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recorrer más terreno y esto aumenta la cobertura a la hora de tomar fotos. Teniendo
en cuenta estas diferencias se determina qué uso se le puede dar al gadget9.
Ilustración 8 Clasificación UAV - fuente: (A. Barrientos)
En la actualidad la tecnología de drones está transformando muchos campos en los
que la fotografía aérea es una alternativa para medición y procesamiento, en este
caso mucho más económico en tiempo y costo para obtener información
topográfica, mediante imágenes y aplicando técnicas fotogramétricas.
Las técnicas fotogramétricas permiten alcanzar, con rapidez, amplitud, detalle y a un costo moderado la ubicación de cualquier variable impresa sobre una fotografía. La imagen fotográfica capta pormenorizadamente todos los elementos naturales y culturales del sector fotografiado. La producción, recolección, manejo y tratamiento de información en el caso ambiental y forestal se han convertido en un asunto de trascendencia vital para los países en desarrollo. La enorme cantidad de variables espaciales a manipular hace necesario que cualquier profesional usuario de fotografías aéreas conozca los principios básicos que rigen la formación de las fotografías aéreas verticales, así como también su interpretación (extracción de información temática), los distintos tipos de mediciones (alturas, pendientes, áreas, etc.) que pueden obtenerse de ellas y su empleo en la producción de mapas básicos y temáticos. (Carlos E. Pacheco, 2006) Midiendo puntos de apoyo y procesando las imágenes aéreas con un software
específico como por ejemplo el Agisoft Photscan se pueden crear modelos digitales
de elevación, mosaicos ortorectificados y georreferenciados además de nubes de
9 Un gadget es un dispositivo que tiene un propósito y una función específica, generalmente de
pequeñas proporciones, práctico y a la vez novedoso. Los gadgets suelen tener un diseño más ingenioso que el de la tecnología corriente.
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puntos de alta resolución, modelos en 3D con precisión centimétrica que permiten
el cálculo de curvas de nivel, medición de áreas y volúmenes y diversos productos
que muestran la apariencia real del terreno. La utilización de drones permite
además, realizar tareas a baja altura, grabando en tiempo real y facilitando el
relevamiento de zonas peligrosas o de difícil acceso y superar obstáculos diversos,
de forma automatizada y sin poner en riesgo la seguridad personal. En la actualidad
existen con una gran variedad de formas, tamaños y características en función del
uso al que estén destinados. (Ferreira, 2017)
Los usos de estas herramientas pueden ser muy transversales, representan un
gran apoyo en muchos procesos que se lleven a cabo para el desarrollo de las
comunidades, la agricultura de precisión es una de estas, los drones han venido
revolucionando el modo de cómo se extrae la información topográfica de los
terrenos puesto que facilita la captura y procesamiento de esta, en el caso de la
agricultura de precisión los drones garantizan una precisión espacial de la toma de
los datos y brindan una disponibilidad de estos datos de una forma más eficiente.
Los drones le dan al agricultor una perspectiva diferente de su proceso agrícola y le
ayuda a detectar las incidencias que este pueda desarrollar con el tiempo, el
agricultor también puede acceder a información en tiempo real de humedad,
desarrollo vegetativo y conteo de plantas para inventarios. Esta información es clave
para que el agricultor tome decisiones de una forma más rápida y pueda solucionar
los posibles problemas de una forma más eficiente. Entre los beneficios más
relevantes del uso de drones en la agricultura se resalta el manejo eficiente del agua
por medio de sistemas de riego, aplicación oportuna de fertilizantes, generación de
inventarios de los cultivos y detección temprana de enfermedades y plagas.
Los datos capturados por todos estos sensores se almacenan digitalmente en forma
de tablas y mapas, a partir de los cuales se genera la información que ayuda al
agricultor en la toma de decisiones en el campo (fertiirrigación, podas o aclareos)
(Aranda, 2015)
El objetivo último de la agricultura de precisión es la obtención de mayores
rendimientos económicos, medioambientales y sociales, aumentando la
competitividad a través de una mayor eficacia en las prácticas agrícolas. (Aranda,
2015)
El uso de vehículos aéreos no tripulados para el apoyo de labores agrícolas en
Colombia debería ser ampliamente difundido y aplicado, dado que Colombia cuenta
con una gran variedad de climas y tipos de suelo. Esto aumentaría la productividad
y mejoraría la calidad de vida de muchas personas en varias regiones del país,
aparte de esto puede ser un apoyo en el proceso de cambio de cultivos ilícitos en
regiones donde tradicionalmente se da esta práctica.
21
Ilustración 9 UAV en la agricultura – fuente: sitio web- escuela europea de negocios
Otro uso que se le puede dar a los drones es la elaboración de cartografía para el
apoyo del catastro, facilita mucho la toma de linderos de los predios y sirve de apoyo
para realizar correcciones o actualizaciones de imágenes satelitales, realización de
restitución de las fotografías para realizar un fácil inventario y todo esto para apoyar
el proceso catastral de una ciudad o un municipio.
La navegación del vuelo fotográfico ofrece, ante todo, la posibilidad de fotografiar
grandes extensiones sin lagunas ni dificultades especiales, para cuya superación
hay que contar con medios auxiliares y procedimientos aptos. Muy a menudo los
breves plazos impuestos y la situación meteorológica, que proporciona a veces solo
pocos días de vuelo durante meses enteros, obligan al aprovechamiento máximo
de cada vuelo fotográfico. Así también, como en toda tarea, existe la necesidad de
trabajar al menor costo económico. (Ricouz, 2005)
La teledetección10 constituye un conjunto de técnicas con una trayectoria de 50
años. Si bien en sus inicios, la resolución de los sensores sólo permitía estudios de
índole temática a pequeña y mediana escala, la evolución de los sistemas de
adquisición y de las metodologías de tratamiento de las imágenes obtenidas con
ellos ha posibilitado en la última década contar con información suficientemente
precisa como para abordar diversos tipos de estudios a las escalas habituales en la
documentación catastral de rústica. Particularmente lo que más ha beneficiado la
utilización de la información orbital en el ámbito catastral ha sido el incremento de
la resolución espacial y espectral de los sensores. De un lado, la muy alta resolución
espacial de las imágenes actuales las hace aptas para definir geométricamente en
detalle no sólo las parcelas agrarias y forestales, sino también las urbanas. De otro,
la posibilidad de contar con numerosas bandas espectrales en la imagen permite
10 Teledeteccion: Detección a distancia de informaciones que se producen en la superficie de la
Tierra y sobre otros astros solares y que se realiza mediante satélites y sondas artificiales.
22
discriminar con gran eficiencia la ocupación de suelo, e incluso el estado fenológico
de la vegetación soportada dentro de la parcela. (Ruiz, 2010)
Ilustración 10 Drones en el Catastro fuente: Sitio web TODRONE
Actualmente Colombia se encuentra en un proceso de transición del conflicto
armado que durante más de 50 años azoto el campo, se produjeron millones de
desplazamientos forzados a lo largo del territorio dejando un saldo de más de 7
millones de víctimas de este flagelo. El uso de los drones en el proceso de
restitución de tierras en Colombia agiliza este proceso garantizando medidas con
precisiones muy altas.
En el marco de la política de Estado de restitución de tierras liderada por el gobierno
de Juan Manuel Santos, el Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC), incursiona
en el uso de nuevas tecnologías que permitan agilizar el levantamiento de la
cartografía requerida para el buen desarrollo de los procesos, con una inversión
superior a $5.000 millones de pesos, garantizando la precisión y exactitud que
caracteriza los productos de la entidad. (IGAC, 2013)
Las aplicaciones de los drones en la ingeniería están en su mayor auge, el uso de
estas aeronaves facilita la abstracción de la información del terreno y de las obras
civiles de una forma rápida y precisa, antiguamente esta abstracción de la
información dependiendo el proyecto y la necesidad se hacía con personal en
campo o se utilizaba aeronaves tripuladas, la primera no era muy optima y la
segunda resultaba demasiado costosa para proyectos.
La aplicación de los drones en a ingeniería facilita la supervisión y el control de las
obras civiles, ya sea para capturar y procesar imágenes con el fin de obtener
modelos 3D de alta resolución como para el seguimiento visual del proceso
constructivo, todo ello de manera rápida precisa y económica. (Instituto Mexicano
de Tecnologia del Agua, 2016)
23
Ilustración 11 MDT de obra Hidráulica - Fuente: Instituto Mexicano de Tecnología del Agua.
Con el uso de drones se puede generar un gran número de imágenes que tienen
una gran utilidad en el apoyo de actividades de planeación, supervisión y evaluación
de proyectos de ingeniería civil. También pueden llegar a ser usados en el campo
del análisis y la gestión del riesgo para muchos municipios donde el difícil acceso
pueda complicar la toma de información espacial, facilita la labor de reconocimiento
de los lugres afectados por eventos catastróficos como por ejemplo derrumbes o
avalanchas sobre vías y cascos urbanos, aparte de esto, en el caso de un derrumbe
puede llegar a facilitar el cálculo del movimiento de masas que fuese necesario, la
rapidez con la que se puede tomar y procesar la información brinda una ventaja
inmensa para la cuantificación de la emergencia esto conlleva a una rápida toma de
decisiones por parte de las entidades competentes. El correcto diseño de los vuelos
fotogramétricos garantizara un éxito en la toma de los datos y por ende una
confiabilidad de los datos muy alta.
Otro producto de los drones en la ingeniería es la obtención de ortomosaicos 11 que
pueden ser utilizados para generación de mapas de uso del suelo, planes de
ordenamiento territorial, delimitación de linderos.
11 Ortomosaico: Composición de imágenes a la que se le han corregido todos los errores geométricos para que cada punto en el terreno sea observado desde una perspectiva perpendicular.
24
Ilustración 12 Modelo 3D de un derrumbe sobre vía férrea - Fuente: elaboración propia.
La condición fundamental de toda planificación de vuelo es la obtención de
adecuada cobertura fotográfica con el mínimo de fotografías, tal que cada parte del
terreno por pequeña que sea debe ser cubierta estereoscópicamente, esto significa
que toda la superficie debe aparecer en las zonas de superposición tanto de
fotografías adyacentes de un recorrido como en las áreas superpuestas de
recorridos vecinos.
6. METODOLOGÍA
6.1. FASE 1: ELABORACIÓN DE INTERFAZ GRAFICA
Para el desarrollo de la calculadora de vuelos fotogramétricos en Matlab fue
necesario usar el “guide” que como se mencionó anteriormente es un creador de
interfaces gráficas, para acceder a este servicio de Matlab basta con digitar “guide”
en la barra principal de comandos que se encuentra en la parte inferior. Una vez en
se despliega la ventana es necesario empezar a conformar el cuerpo del programa,
para esto es necesario hacer uso de los controladores, estos deben ser colocados
en la plantilla de una forma lógica que permita una fácil identificación de los
elementos que van a ser diligenciados por el usuario y los que el programa va a
auto diligenciar una vez se ejecute.
25
Ilustración 13 plantilla GUIDE para terreno plano. – Elaboración propia.
Todos los controladores dentro de la plantilla pueden ser modificados a antojo del
programador, color, tamaño, ubicación, entre otros, esto permite crear una interfaz
que sea amigable con los usuarios y a la vez le da al programador una noción de
orden y lógica de lo que está creando.
6.2. FASE 2: ASIGNACIÓN DE VARIABLES Una vez establecida la interfaz gráfica del programa es necesario realizar una
asignación de variables a todos los text_box12, edit_box13 y botones para luego
realizar las operaciones necesarias con dichas variables. A manera de ejemplo a
continuación se mostrara la asignación de variables para la el edit1 (edit_box)
donde se le asignara la variable AA.
function edit1_Callback(hObject, eventdata, handles) % ESCALA MEDIA DE
LAS FOTOGRAFIAS % hObject handle to edit1 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) global AA ; AA=str2double(get(hObject,'String'))
12 Cuadro de texto de MatLab 13 Cuadro de texto editable por el usuario
26
6.3. FASE 3: OPERACIONES ENTRE VARIABLES
Una vez establecidas todas las variables es necesario crear botones que permitan
ejecutar las operaciones necesarias, creado el botón “calcular” solo basta con dar
clic segundario sobre un “puch_botton” y en la pestaña “view callbacks” y escoger
la opción “callback” esta automáticamente dirigirá al usuario al código del programa
donde se encuentre la sección asignada al botón, será necesario declarar todas las
variables que se usaran en el botón de la siguiente manera:
% --- Executes on button press in Calcular. function Calcular_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to Calcular (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) global AA; % ---ESCALA MEDIA DE LAS FOTOGRAFIAS global BA; % ---RECUBRIMIENTO LONG DESEADO (EN %) global CA; % ---RECUBRIMIENTO LATERAL MEDIO (EN %) global DA; % ---DISTANCIA FOCAL DE LA CAMARA (EN mm) global EA; % --- VELOCIDAD DEL VUELO global FA; % --- SEPARACION ENTRE LIENAS DE VUELO global GA; % --- BASE EN EL AIRE global HA; % --- ALTURA DE VUELO global IA; % ---ANCHO DEL SENSOR DE LA CAMARA global JA; % ---COTA DEL PUNTO MAS ALTO global KA; % ---COTA DEL PUNTO MAS BAJO global LA; % ---ALTURA ABS DE VUELO global NA; % ---ALTURA DE LA IMAGEN EN PIXELES global MA; % ---ANCHO DE LA IMAGEN EN PIXELES global OA; % ---GSD global PA; % ---ANCHO DE LA HUELLA EN MTEROS global QA; % ---ALTO DE LA HUELLA EN METROS global RA; % ---INTERVALO DE OBTURACION DE LA IMAGEN
Asignadas las variables es necesario realizar las operaciones necesarias para el
cálculo de las líneas de vuelo y que los resultados sean mostrados en los text_box
correspondiente:
HA=(AA*(DA/1000)); set(handles.H_Vuel,'string',HA); % altura de
vuelo LA=(((JA+KA)/2)+HA); set(handles.H_abs_Vuel,'string',LA); % altura
abs de vuelo OA=(IA*HA*100)/(DA*MA) ; set(handles.text31,'string',OA); % GSD PA=(OA*MA)/100 ; set(handles.text30,'string',PA); % ANCHO DE
LA HUELLA EN METROS QA=(OA*NA)/100 ; set(handles.text29,'string',QA); % ALTURA DE
LA HUELLA EN METROS
FA=PA*(1-(CA/100)); set(handles.Separ_Li_Vuel,'string',FA); %
separacion entre lineas de vuelo GA=QA*(1-(BA/100)); set(handles.Base_Aire,'string',GA); % base en
el aire
27
RA=(GA/(0.44704*EA)) ; set(handles.text35,'string',RA); % intervalo
de obturacion
6.4. FASE 4: BORRADO DE VARIABLES
Una vez ejecutado el programa y calculados los valores, es necesario que el
programa vuelva a su estado original y las variables sean cero nuevamente, para
lograr esto es necesario hacer uso nuevamente de un “puch_Botton” clic segundario
y en la pestaña “view callbacks” escoger la opción “callback” esta automáticamente
dirigirá al usuario al código del programa donde se encuentre la sección asignada
al botón, será necesario declarar todas las variables que se usaran en el botón de
la siguiente manera:
% --- Executes on button press in pushbutton2. function pushbutton2_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to pushbutton2 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) global AA; % ---ESCALA MEDIA DE LAS FOTOGRAFIAS global BA; % ---RECUBRIMIENTO LONG DESEADO (EN %) global CA; % ---RECUBRIMIENTO LATERAL MEDIO (EN %) global DA; % ---DISTANCIA FOCAL DE LA CAMARA (EN mm) global EA; % --- VELOCIDAD DEL VUELO global FA; % --- SEPARACION ENTRE LIENAS DE VUELO global GA; % --- BASE EN EL AIRE global HA; % --- ALTURA DE VUELO global IA; % ---ANCHO DEL SENSOR DE LA CAMARA global JA; % ---COTA DEL PUNTO MAS ALTO global KA; % ---COTA DEL PUNTO MAS BAJO global LA; % ---ALTURA ABS DE VUELO global NA; % ---ALTURA DE LA IMAGEN EN PIXELES global MA; % ---ANCHO DE LA IMAGEN EN PIXELES global OA; % ---GSD global PA; % ---ANCHO DE LA HUELLA EN MTEROS global QA; % ---ALTO DE LA HUELLA EN METROS global RA; % ---INTERVALO DE OBTURACION DE LA IMAGEN
Establecidas las variables a usar al ejecutar el “puch_Botton” es necesario hacer
cero nuevamente las variables para que en los futuros cálculos las variables no
mantengan valores de cálculos anteriores, para esto solo basta con escribir de la
siguiente forma :
AA=0; BA=0; CA=0; DA=0; EA=0; FA=0; GA=0; HA=0; IA=0;
28
JA=0; KA=0; LA=0; NA=0; MA=0; OA=0; PA=0; QA=0; RA=0;
set(handles.edit1,'string',0); set(handles.edit2,'string',0); set(handles.edit3,'string',0); set(handles.edit6,'string',0); set(handles.edit7,'string',0); set(handles.edit29,'string',0); set(handles.edit4,'string',0); set(handles.edit23,'string',0); set(handles.edit24,'string',0); set(handles.edit25,'string',0); set(handles.text31,'string',0); set(handles.text30,'string',0); set(handles.text29,'string',0); set(handles.text35,'string',0);
set(handles.Separ_Li_Vuel,'string',0); set(handles.Base_Aire,'string',0); set(handles.H_Vuel,'string',0);
set(handles.H_abs_Vuel,'string',0);
6.5. INSTALACIÓN DEL PROGRAMA
para facilidad de los usuarios a la hora de usar el programa y dado que no todos
cuentan con una licencia de Matlab, es necesario instalar el programa en los
ordenadores, para esto Matlab permite crear ejecutables de los GUIDES creados.
Ilustración 14 creación de ejecutable para Windows - Elaboración propia
29
Para poder usar la aplicación en cualquier equipo, solo basta con ir a la estructura
generada por Matlab, ejecutar el instalador como cualquier programa.
Ilustración 15 estructura de instalación - Elaboración propia.
Ilustración 16 instalación del programa – elaboración propia
Ilustración 17 instalación del programa – elaboración propia
30
Ilustración 18 instalación del programa – elaboración propia
Ilustración 19 instalación del programa – elaboración propia
Ilustración 20 instalación del programa – elaboración propia
31
Una vez instalado el programa solo basta con ejecutar el acceso directo creado en
el escritorio, este automáticamente desplegara el formulario principal del programa.
Ilustración 21 Formulario principal del programa.
6.6. CÁLCULO DE PARÁMETROS DE VUELO PARA TERRENO PLANO
Ilustración 22 Formulario para calculo en terreno plano - Elaboracion propia
32
El cálculo de parámetros de vuelo para el terreno plano no genera mayor
complicación, esto se debe a que las variaciones de cota son mínimas y por esto no
se presenta una afectación en la escala de las fotografías por parte del terreno
natural, se considera plano aquel terreno donde la diferencia máxima de elevación
no sobrepase un 10 % de la altura de vuelo sobre el terreno. Este formulario debe
ser diligenciado con los criterios deseados para la misión y parámetros de la cámara
usada para el vuelo, los criterios deben ir en función de los resultados esperados y
deben ser de un cuidadoso estudio, el formulario debe ser diligenciado con los
criterios se describen a continuación:
Ilustración 23 Criterios iniciales de vuelo - Elaboración propia
• Escala media de las fotografías: es la escala que se espera tenga la ortofoto
final que será usada para la generación de productos cartográficos, este
criterio determinara la altura de vuelo a la cual se debe realizar el proyecto.
• Recubrimiento longitudinal deseado (en %): Determina el porcentaje de
traslapo longitudinal que se desea lograr entre fotografías consecutivas.
• Recubrimiento lateral deseado (en %): Determina el porcentaje de traslapo
lateral que se desea lograr entre fotografías adyacentes.
• Cotas del punto más bajo y el punto más alto: estos criterios permiten
establecer la altura absoluta de vuelo.
• Velocidad de vuelo: determinara el tiempo necesario de obturación de las
imágenes.
Como se dijo anteriormente, la fotogrametría digital se basa en obtención de
datos de forma digital, es por esto que es indispensable para el cálculo de las
líneas de vuelo, tener en cuenta los parámetros y variables que tienen los
sensores, porque las diferentes características que estos tienen determinan una
gran cantidad de parámetros que se verán reflejados en los entregables finales
tales como ortofotos, MDT, curvas de nivel entre otros. Se recomienda consultar
las especificaciones del sensor a usar para diligenciar estos espacios.
33
Ilustración 24 Parámetros de la cámara – Elaboración propia.
• Distancia focal de la cámara: describe la longitud principal de la cámara
entre el centro óptico del lente y el punto focal.
• Ancho del sensor de la cámara: es el tamaño del sensor de la cámara
• Altura de la imagen en Píxeles: determina la cantidad de pixeles que
puede generar la cámara de forma longitudinal.
• Ancho de la imagen en Píxeles: determina la cantidad de pixeles que
puede generar la cámara de forma lateral.
A manera de ejemplo, se desea llevar a cabo un vuelo sobre lotes baldíos en el
municipio de la Calera, el predio cuenta con un área aproximada de 15 hectáreas,
para determinar estas alturas máximas y mínimas se recomienda hacer uso del
software Google Earth, esto porque, este nos permite conocer fácilmente el perfil
del terreno, basta con localizar la zona donde se realizara el vuelo y con ayuda de
la herramienta “agregar ruta” se pueden trazar perfiles haciendo un barrido en la
zona de interés.
Ilustración 25 Perfil del Terreno a volar en Google Earth- Elaboración propia.
34
Una vez establecidas las alturas máximas y mínimas los requerimientos del
proyecto son los siguientes:
Escala media de las fotografías: 1:2000
Recubrimiento longitudinal deseado: 30%
Recubrimiento lateral deseado: 70%
Cotas del punto más bajo: 2.755
Cota del punto más alto: 2.774
Velocidad de vuelo: 110 mph
Nombre la cámara: Phase One A/S P30+
Distancia focal de la cámara: 79.75 mm
Ancho del sensor de la cámara: 44.336 mm
Altura de la imagen en Píxeles: 4865 px
Ancho de la imagen en Píxeles: 6520 px
Tabla 2 Parametros iniciales para vuelo sobre terreno plano - Elaboracion propia
6.6.1. DETERMINACIÓN DE LA ALTURA MEDIA DE VUELO:
La altura del vuelo es función de la escala deseada y de distancia focal de la
cámara usada en el proyecto. Usando la siguiente formula, obtenemos la altura
relativa de vuelo:
𝐸𝑠𝑐𝑎𝑙𝑎 =𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑣𝑢𝑒𝑙𝑜
𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑓𝑜𝑐𝑎𝑙
Despejando obtenemos:
𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑣𝑢𝑒𝑙𝑜(𝐻) = 𝐸𝑠𝑐𝑎𝑙𝑎 ∗ 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑓𝑜𝑐𝑎𝑙
En el ejemplo:
𝐻 = 2000 ∗ 0.07975
𝐻 = 159.5m
6.6.2. DETERMINACIÓN DE ALTURA ABSOLUTA DE VUELO
Para el calculo de la altura absoluta es indispensable conocer las cotas del punto
mas bajo y del punto mas alto de terreno a fotografiar, su calculo esta dado por la
siguiente ecuación:
35
𝐻 𝐴𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑎 =𝑐𝑜𝑡𝑎 𝑝𝑢𝑛𝑡𝑜 𝑏𝑎𝑗𝑜 + 𝑐𝑜𝑡𝑎 𝑝𝑢𝑛𝑡𝑜 𝑎𝑙𝑡𝑜
2+ 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑣𝑢𝑒𝑙𝑜
𝐻 𝐴𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑎 =2755 + 2774
2+ 159.5
𝐻 𝐴𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑎 = 2924 𝑚𝑠𝑛𝑚
6.6.3. DETERMINACIÓN DE EL GSD
El GSD es función de cuatro variables, el ancho del sensor, la altura de vuelo, la
distancia focal de la cámara y el ancho de la imagen expresado en pixeles se
expresa en la siguiente ecuación:
𝐺𝑆𝐷 =𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟 (𝑒𝑛 𝑚𝑚) ∗ 𝐻 𝑑𝑒 𝑣𝑢𝑒𝑙𝑜 ∗ 100
𝑑𝑖𝑠𝑡 𝑓𝑜𝑐𝑎𝑙 ∗ 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑖𝑚𝑎𝑔𝑒𝑛 𝑒𝑛 𝑝𝑖𝑥𝑒𝑙𝑒𝑠
𝐺𝐷𝑆 =(44.336*159.5*100) / (79.75*6520)
𝐺𝑆𝐷 = 1.36 𝑐𝑚/𝑝𝑖𝑥
6.6.4. DETERMINACIÓN DE DEL ANCHO Y EL ALTO DE LA HUELLA
EN EL TERRENO (EN M)
Estos parámetros indicaran la medida en metros que capturara cada fotografía, son
función del GSD y de las dimensiones de la imagen en píxeles.
36
Ilustración 26 huella de la cámara – Elaboración propia.
𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 ℎ𝑢𝑒𝑙𝑙𝑎 (𝑒𝑛 𝑚) =(𝐺𝑆𝐷 ∗ 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑖𝑚𝑎𝑔𝑒𝑛 (𝑒𝑛 𝑃í𝑥))
100
𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 ℎ𝑢𝑒𝑙𝑙𝑎 (𝑒𝑛 𝑚) =(1.36 ∗ 6520)
100
𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 ℎ𝑢𝑒𝑙𝑙𝑎 = 88.672
𝐴𝑙𝑡𝑜 ℎ𝑢𝑒𝑙𝑙𝑎 (𝑒𝑛 𝑚) =(𝐺𝑆𝐷 ∗ 𝑎𝑙𝑡𝑜 𝑖𝑚𝑎𝑔𝑒𝑛 (𝑒𝑛 𝑃í𝑥))
100
𝐴𝑙𝑡𝑜 ℎ𝑢𝑒𝑙𝑙𝑎 (𝑒𝑛 𝑚) =(1.36 ∗ 4865)
100
𝐴𝑙𝑡𝑜 ℎ𝑢𝑒𝑙𝑙𝑎 = 66.164 𝑚
37
6.6.5. DETERMINACIÓN DE LA SEPARACIÓN ENTRE LÍNEAS DE
VUELO
La separación entre líneas de vuelo es función del recubrimiento lateral
exigido y del ancho de la huella en metros.
Ilustración 27 separación entre lianas de vuelo – Elaboración propia
𝑆𝑒𝑝𝑎𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑙𝑖𝑒𝑛𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑣𝑢𝑒𝑙𝑜 = 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 ℎ𝑢𝑒𝑙𝑙𝑎 (𝑚) ∗ ( 1 − (𝑟𝑒𝑐𝑢𝑏𝑟𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑙𝑎𝑡 𝑒𝑛 %
100))
𝑆𝑒𝑝𝑎𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑙𝑖𝑒𝑛𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑣𝑢𝑒𝑙𝑜 = 88.672 ∗ ( 1 − (60
100))
𝑆𝑒𝑝𝑎𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑙𝑖𝑒𝑛𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑣𝑢𝑒𝑙𝑜 = 35.469 𝑚
6.6.6. DETERMINACIÓN DE LA BASE EN EL AIRE
La base en el aire es función del recubrimiento longitudinal exigido y el
alto de la huella en metros.
38
Ilustración 28 Base en el aire – Elaboración propia
𝐵𝑎𝑠𝑒 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑟𝑒 = 𝑎𝑙𝑡𝑜 𝑑𝑒 ℎ𝑢𝑒𝑙𝑙𝑎 (𝑚) ∗ ( − (𝑟𝑒𝑐𝑢𝑏𝑟𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑙𝑜𝑛𝑔 (𝑒𝑛 %)
100))
𝐵𝑎𝑠𝑒 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑟𝑒 = 66.164 ∗ ( − (30
100))
𝐵𝑎𝑠𝑒 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑟𝑒 = 46.315 𝑚
6.6.7. DETERMINACIÓN DEL TIEMPO DE OBTURACIÓN DE LA
CÁMARA.
Este parámetro permitirá establecer el tiempo necesario para poder capturar la
fotografía en función de la velocidad del vehículo. Como la velocidad de entrada en
los criterios iniciales está dada en millas por hora, es necesario convertirla a metros
por segundo para poder aplicar la ecuación.
1 𝑚𝑖𝑙𝑙𝑎/ℎ = 0.44704 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠/𝑠𝑒𝑔
110 𝑚𝑝ℎ ∗ 0.44704 = 49.174 𝑚/𝑠
39
𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑎𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑜𝑏𝑡𝑢𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 =𝐵𝑎𝑠𝑒 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑟𝑒
𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 (𝑒𝑛 𝑚𝑠 )
𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑎𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑜𝑏𝑡𝑢𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 =46.315
49.174
𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑎𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑜𝑏𝑡𝑢𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 = 0.94 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜𝑠
6.6.8. RESULTADOS EN EL GUIDE DE MATLAB
Ilustración 29 Resultados Generados Por El Guide- Elaboracion Propia
Ilustración 30 Resultados Generados Por El Guide- Elaboracion Propia
40
6.7. CALCULO DE PARAMETROS DE VUELO PARA TERRENO
MONTAÑOSO
Ilustración 31 FORMULARIO_1B -Terrenos Montañosos.-Elaboración propia.
la determinacion de los parametros de un vuelo fotogrametrico permitte la obtencion
de fotografias correctas en funcion de la escala y los recubrimientos deseados, esta
interfaz permite lograr un calculo de estos parametros de una forma muy sencilla,
solo basta con diligenciar las casillas indicadas y oprimir el boton de calcular. La
interfaz automaticamente calculara la separacion entre lineas de vuelo, la base en
el aire, la altura media de vuelo y cuatro parmetros de alturas minimas y maximas a
las que se puede volar para poder cumplir con la escala y el traslapo deseado.
Dado que las zonas donde se realizan los vuelos son zonas montañosoas la escala
y el recubrimiento tienen muchas variaciones devido a las distintas elevaciones del
terreno, esto quiere decir que nunca se podra mantener con una escala y un
recubrimiento uniforme, es por esto que se deben establecer unas tolerancias que
permitan que se pueda tener un rango de altura de vuelo que cumpla con la escala
y el recubrimiento deseados. Conforme a esto el principal problema a solucionar
con este formulario es el lograr un diseño de vuelo que cumpla con las
especificaciones de escala y traslapo.
41
Ilustración 32 Criterios iniciales de vuelo (montañoso) – elaboración propia
los datos de entrada para el cálculo de los parámetros de vuelo son:
• Escala media deseada de las fotografías: es la escala que se espera tenga
la ortofoto final que será usada para la generación de productos
cartográficos, este criterio determinara la altura de vuelo a la cual se debe
realizar el proyecto.
• Tolerancia (en %) de la escala: este valor representa el porcentaje que el
usuario permite que varié la escala deseada.
• Recubrimiento longitudinal medio deseado (en %): Determina el porcentaje
de traslapo longitudinal que se desea lograr entre fotografías consecutivas.
• Recubrimiento lateral mínimo deseado (en %) entre líneas de vuelo.
• Recubrimiento lateral mínimo (en %): es el recubrimiento lateral medio
aceptado para el punto más alto.
• Recubrimiento lateral máximo (en %): es el recubrimiento lateral medio
aceptado para el punto más bajo.
42
Ilustración 33 Parámetros de la cámara – Elaboración propia.
• Distancia focal de la cámara: describe la longitud principal de la cámara
entre el centro óptico del lente y el punto focal.
• Ancho del sensor de la cámara: es el tamaño del sensor de la cámara
• Altura de la imagen en Píxeles: determina la cantidad de pixeles que
puede generar la cámara de forma longitudinal.
• Ancho de la imagen en Píxeles: determina la cantidad de pixeles que
puede generar la cámara de forma lateral.
A manera de ejemplo, se desea llevar a cabo un vuelo sobre predios de una
empresa agrícola en el municipio de la Choachí, el predio cuenta con un área
aproximada de 12 hectáreas, con ayuda del programa Google Earth se puede
hacer un rápido análisis de la zona de trabajo, esto con el fin de poder
determinar la dirección correcta de las líneas de vuelo. En este caso
específico donde la pendiente del terreno va a dificultar el mantener una
escala adecuada es necesario volar de forma perpendicular con respecto a
la tendiente del terreno, con esto se logra que la escala no tenga mayor
deformación a la hora de hacer el vuelo.
Ilustración 34 determinación de la dirección de vuelo – Elaboración propia
43
los requerimientos del proyecto son los siguientes:
Escala media de las fotografías: 1:2000
Tolerancia de la escala: 15%
Recubrimiento longitudinal deseado: 40%
Recubrimiento lateral medio deseado: 80%
Recubrimiento lateral minimo: 75 %
Recubrimiento lateral máximo 85 %
Velocidad de vuelo: 44 mph
Nombre la cámara: Phase One A/S P30+
Distancia focal de la cámara: 80.00 mm
Ancho del sensor de la cámara: 44.173 mm
Altura de la imagen en Píxeles: 4872 px
Ancho de la imagen en Píxeles: 6496 px Tabla 3 Parametros de vuelo para Terreno montañoso - Elaboracion propia.
6.7.1. DETERMINACIÓN DE LA ALTURA MEDIA DE VUELO:
La altura del vuelo es función de la escala deseada y de distancia focal de la
cámara usada en el proyecto. Usando la siguiente formula, obtenemos la altura
relativa de vuelo:
𝐸𝑠𝑐𝑎𝑙𝑎 =𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑣𝑢𝑒𝑙𝑜
𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑓𝑜𝑐𝑎𝑙
Despejando obtenemos:
𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑣𝑢𝑒𝑙𝑜(𝐻) = 𝐸𝑠𝑐𝑎𝑙𝑎 ∗ 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑓𝑜𝑐𝑎𝑙
En el ejemplo:
𝐻 = 2000 ∗ 0.08
𝐻 = 160 m
44
6.2.2 DETERMINACIÓN DEL GSD
El GSD es función de cuatro variables, el ancho del sensor, la altura de vuelo,
la distancia focal de la cámara y el ancho de la imagen expresado en pixeles
se expresa en la siguiente ecuación:
𝐺𝑆𝐷 =𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟 (𝑒𝑛 𝑚𝑚) ∗ 𝐻 𝑑𝑒 𝑣𝑢𝑒𝑙𝑜 ∗ 100
𝑑𝑖𝑠𝑡 𝑓𝑜𝑐𝑎𝑙 ∗ 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑖𝑚𝑎𝑔𝑒𝑛 𝑒𝑛 𝑝𝑖𝑥𝑒𝑙𝑒𝑠
𝐺𝐷𝑆 =(44.173*160*100) / (80.0*6496)
𝐺𝑆𝐷 = 1.36 𝑐𝑚/𝑝𝑖𝑥
6.2.3 ALTURA DE LA HUELLA EN EL TERRENO
La altura de la huella en metros es función del GDS, y de la altura de la
imagen en pixeles. Se expresa en la siguiente ecuación:
𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 ℎ𝑢𝑒𝑙𝑙𝑎 =(𝐺𝑆𝐷 ∗ 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑖𝑚𝑎𝑔𝑒𝑛𝑒𝑛 (𝑒𝑛 𝑃𝑥))
100
𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 ℎ𝑢𝑒𝑙𝑙𝑎 =(1.36 ∗ 4872)
100
𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 ℎ𝑢𝑒𝑙𝑙𝑎 = 66. 259 m
6.2.4 ANCHO DE LA HUELLA EN EL TERRENO
El ancho de la huella en metros es función del GDS, y del ancho de la imagen
en pixeles. Se expresa en la siguiente ecuación:
𝐴𝑚𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 ℎ𝑢𝑒𝑙𝑙𝑎 =(𝐺𝑆𝐷 ∗ 𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑖𝑚𝑎𝑔𝑒𝑛𝑒𝑛 (𝑒𝑛 𝑃𝑥))
100
𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 ℎ𝑢𝑒𝑙𝑙𝑎 =(1.36 ∗ 6496)
100
𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 ℎ𝑢𝑒𝑙𝑙𝑎 = 88.346 m
45
6.2.5 DETERMINACIÓN DE LA SEPARACIÓN ENTRE LÍNEAS DE VUELO.
𝑆𝑒𝑝𝑎𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑣𝑢𝑒𝑙𝑜 = 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 ℎ𝑢𝑒𝑙𝑙𝑎 ∗ (1 −𝑅𝑒𝑐 𝑙𝑎𝑡.
100)
𝑆𝑒𝑝𝑎𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑣𝑢𝑒𝑙𝑜 = 88.346 ∗ (1 −80
100)
𝑆𝑒𝑝𝑎𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑣𝑢𝑒𝑙𝑜 = 17.669 𝑚
6.2.6 DETERMINACIÓN DE LA BASE EN EL AIRE
𝐵𝑎𝑠𝑒 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑟𝑒 = 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 ℎ𝑢𝑒𝑙𝑙𝑎 ∗ (1 −𝑅𝑒𝑐 𝑙𝑜𝑛𝑔.
100)
𝐵𝑎𝑠𝑒 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑟𝑒 = 66. 259 ∗ (1 −40.
100)
𝐵𝑎𝑠𝑒 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑟𝑒 = 39.755 𝑚
6.2.7 DETERMINACIÓN DE LOS VALORES MÁXIMO Y MÍNIMO DE LA
ALTURA DENTRO DE LOS CUALES SE CUMPLEN LAS
ESPECIFICACIONES DE ESCALA.
• Altura mínima:
𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑎 = 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 ∗ (1 − (𝑡𝑜𝑙𝑒𝑟𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛 %
100)
𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑎 = 160 ∗ (1 − (15
100)
𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑎 = 136 𝑚
46
• Altura máxima:
𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑎 = 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 ∗ (1 + (𝑡𝑜𝑙𝑒𝑟𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛 %
100)
𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑎 = 160 ∗ (1 + (15
100)
𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑎 = 184 𝑚
6.2.8 DETERMINACIÓN DE LOS VALORES MÁXIMO Y MÍNIMO DE LA
ALTURA DENTRO DE LOS CUALES SE CUMPLEN LAS
ESPECIFICACIONES DE RECUBRIMIENTO LATERAL.
• Altura mínima:
= 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 ∗ (1 − (
𝑟𝑒𝑐𝑢𝑏𝑟𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑙𝑎𝑡.100 )
1 − 𝑟𝑒𝑐𝑢𝑏𝑟𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑙𝑎𝑡 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑜.100
)
= 160 ∗ (1 − (
80100)
1 −75
100
)
𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑎 = 128 𝑚
• Altura máxima:
= 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 ∗ (1 − (
𝑟𝑒𝑐𝑢𝑏𝑟𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑙𝑎𝑡.100 )
1 − 𝑟𝑒𝑐𝑢𝑏𝑟𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑙𝑎𝑡 𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑜.100
)
= 160 ∗ (1 − (
80100)
1 −85
100
)
𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑎 = 213.33 𝑚
47
Para poder determinar cuáles de los valores anteriormente calculados son los
indicados para establecer el rango de alturas que cumplan con la escala y el
recubrimiento esperado, es necesario tomar el valor mar alto entre las dos alturas
mínimas y el valor más bajo de las dos alturas máximas. De esta forma tenemos:
• Altura mínima de vuelo = 136 m
• Altura media de vuelo = 160 m
• Altura máxima de vuelo = 184 m
Ilustración 35 Resultados del diseño en terreno montañoso
6.2.9 DETERMINACIÓN DE EL TIEMPO DE OBTURACIÓN DE LA
CÁMARA
Este parámetro permitirá establecer el tiempo necesario para poder capturar la
fotografía en función de la velocidad del vehículo. Como la velocidad de entrada en
los criterios iniciales está dada en millas por hora, es necesario convertirla a metros
por segundo para poder aplicar la ecuación.
1 𝑚𝑖𝑙𝑙𝑎/ℎ = 0.44704 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠/𝑠𝑒𝑔
44 𝑚𝑝ℎ ∗ 0.44704 = 19.669 𝑚/𝑠
48
𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑎𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑜𝑏𝑡𝑢𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 =𝐵𝑎𝑠𝑒 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑟𝑒
𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 (𝑒𝑛 𝑚𝑠 )
𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑎𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑜𝑏𝑡𝑢𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 =39.755
19.669
𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑎𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑜𝑏𝑡𝑢𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 = 2.02 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜𝑠
Ilustración 36 separación entre fotografías- Elaboración propia.
49
6.3 CALCULO DEL GSD
En el programa se encuentra un tercer formulario que le permitirá al usuario poder
calcular solo el GSD (Ground Sample Distance) o el tamaño del pixel en el terreno,
esto teniendo en cuenta que el usuario quiera conocer el valor de este parámetro
únicamente, sin la necesidad de ingresar parámetros de vuelo y únicamente
usando los de la cámara y la altura esperada de vuelo se podrán conocer el valor
correspondiente al GSD y a las medidas exactas de cuanto representara la
fotografía en el terreno.
Ilustración 37 Formulario # 2 - Calculo del GSD - Elaboracion propia.
Para el cálculo del GSD es necesario que el usurario suministre los
siguientes parámetros:
50
• Ancho del sensor de la cámara: es el tamaño del sensor de la cámara
• Distancia focal de la cámara: describe la longitud principal de la cámara entre
el centro óptico del lente y el punto focal.
• Altura de la imagen en Píxeles: determina la cantidad de pixeles que puede
generar la cámara de forma longitudinal.
• Ancho de la imagen en Píxeles: determina la cantidad de pixeles que puede
generar la cámara de forma lateral.
• Altura de vuelo.
A manera de ejemplo se tienen los siguientes datos de entrada:
Tabla 4 Parámetros para cálculo de GSD- Elaboración propia
6.3.2 DETERMINACIÓN DEL GSD
El GSD es función de cuatro variables, el ancho del sensor, la altura de vuelo,
la distancia focal de la cámara y el ancho de la imagen expresado en pixeles
se expresa en la siguiente ecuación:
𝐺𝑆𝐷 =𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟 (𝑒𝑛 𝑚𝑚) ∗ 𝐻 𝑑𝑒 𝑣𝑢𝑒𝑙𝑜 ∗ 100
𝑑𝑖𝑠𝑡 𝑓𝑜𝑐𝑎𝑙 ∗ 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑖𝑚𝑎𝑔𝑒𝑛 𝑒𝑛 𝑝𝑖𝑥𝑒𝑙𝑒𝑠
𝐺𝐷𝑆 =(13.125*9144*100) / (120*4608)
𝐺𝑆𝐷 = 21.7 𝑐𝑚/𝑝𝑖𝑥
6.3.3 ALTURA DE LA HUELLA EN EL TERRENO
La altura de la huella en metros es función del GDS, y de la altura de la
imagen en pixeles. Se expresa en la siguiente ecuación:
𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 ℎ𝑢𝑒𝑙𝑙𝑎 =(𝐺𝑆𝐷 ∗ 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑖𝑚𝑎𝑔𝑒𝑛𝑒𝑛 (𝑒𝑛 𝑃𝑥))
100
Ancho del sensor de la cámara (en milímetros) 13.125
Distancia focal de la cámara (en milímetros) 120
Altura de vuelo 9144
Ancho de la imagen (en pixeles) 4608
Alto de la imagen (en pixeles) 3556
51
𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 ℎ𝑢𝑒𝑙𝑙𝑎 =(21.7 ∗ 3556)
100
𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 ℎ𝑢𝑒𝑙𝑙𝑎 = 771.65 m
6.3.4 ANCHO DE LA HUELLA EN EL TERRENO
El ancho de la huella en metros es función del GDS, y del ancho de la imagen
en pixeles. Se expresa en la siguiente ecuación:
𝐴𝑚𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 ℎ𝑢𝑒𝑙𝑙𝑎 =(𝐺𝑆𝐷 ∗ 𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑖𝑚𝑎𝑔𝑒𝑛𝑒𝑛 (𝑒𝑛 𝑃𝑥))
100
𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 ℎ𝑢𝑒𝑙𝑙𝑎 =(21.7 ∗ 4608)
100
𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 ℎ𝑢𝑒𝑙𝑙𝑎 = 1000.12 m
Ilustración 38 Resultados en le GUIDE- Elaboración propia
52
7. CÓDIGO DE MATLAB
7.1 CÓDIGO FORMULARIO 1A (TERRENOS PLANOS)
function edit1_Callback(hObject, eventdata, handles) % ESCALA MEDIA DE
LAS FOTOGRAFIAS % hObject handle to edit1 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) global AA ; AA=str2double(get(hObject,'String'))
% Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit1 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit1 as a
double
% --- Executes during object creation, after setting all properties. function edit1_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit1 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns
called
% Hint: edit controls usually have a white background on Windows. % See ISPC and COMPUTER. if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'),
get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end
function edit2_Callback(hObject, eventdata, handles) % RECUBRIMIENTO
LONGITUDINAL % hObject handle to edit2 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) global BA ; BA=str2double(get(hObject,'String')) % Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit2 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit2 as a
double
% --- Executes during object creation, after setting all properties. function edit2_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit2 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns
called
% Hint: edit controls usually have a white background on Windows.
53
% See ISPC and COMPUTER. if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'),
get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end
function edit3_Callback(hObject, eventdata, handles) % RECUBRIMIENTO
LATERAL % hObject handle to edit3 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) global CA ; CA=str2double(get(hObject,'String')) % Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit3 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit3 as a
double
% --- Executes during object creation, after setting all properties. function edit3_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit3 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns
called
% Hint: edit controls usually have a white background on Windows. % See ISPC and COMPUTER. if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'),
get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end
function edit4_Callback(hObject, eventdata, handles) % DISTANCIA FOCAL DE
LA CAMARA % hObject handle to edit4 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) global DA ; DA=str2double(get(hObject,'String')) % Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit4 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit4 as a
double
% --- Executes during object creation, after setting all properties. % function edit4_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit4 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns
called
54
% Hint: edit controls usually have a white background on Windows. % See ISPC and COMPUTER. if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'),
get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end
function edit5_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit5 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) global EA ; EA=str2double(get(hObject,'String')) % Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit5 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit5 as a
double
% --- Executes during object creation, after setting all properties. function edit5_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit5 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns
called
% Hint: edit controls usually have a white background on Windows. % See ISPC and COMPUTER. if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'),
get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end
function edit6_Callback(hObject, eventdata, handles) % COTA DEL PUNTO MAS
ALTO % hObject handle to edit6 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) global JA ; JA=str2double(get(hObject,'String')) % Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit6 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit6 as a
double
% --- Executes during object creation, after setting all properties. function edit6_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit6 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns
called
% Hint: edit controls usually have a white background on Windows.
55
% See ISPC and COMPUTER. if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'),
get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end
function edit7_Callback(hObject, eventdata, handles) % COTA DEL PUNTO MAS
BAJO % hObject handle to edit7 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) global KA ; KA=str2double(get(hObject,'String')) % Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit7 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit7 as a
double
% --- Executes during object creation, after setting all properties. function edit7_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit7 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns
called
% Hint: edit controls usually have a white background on Windows. % See ISPC and COMPUTER. if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'),
get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end
function edit29_Callback(hObject, eventdata, handles) %VELOCIDAD DE VUELO % hObject handle to edit29 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) global EA ; EA=str2double(get(hObject,'String')) % Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit29 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit29 as
a double
% --- Executes during object creation, after setting all properties. function edit29_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit29 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns
called
% Hint: edit controls usually have a white background on Windows. % See ISPC and COMPUTER.
56
if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'),
get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end
function edit23_Callback(hObject, eventdata, handles) % ANCHO DEL SENSOR
EN (MM) % hObject handle to edit23 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) global IA ; IA=str2double(get(hObject,'String')) % Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit23 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit23 as
a double
% --- Executes during object creation, after setting all properties. function edit23_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit23 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns
called
% Hint: edit controls usually have a white background on Windows. % See ISPC and COMPUTER. if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'),
get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end
function edit24_Callback(hObject, eventdata, handles) % ALTURA DE LA
IMAGEN EN PIXELES % hObject handle to edit24 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) global NA ; NA=str2double(get(hObject,'String')) % Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit24 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit24 as
a double
% --- Executes during object creation, after setting all properties. function edit24_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit24 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns
called
% Hint: edit controls usually have a white background on Windows. % See ISPC and COMPUTER.
57
if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'),
get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end
function edit25_Callback(hObject, eventdata, handles) %ANCHO DE LA IMAGEN
EN PIXELES % hObject handle to edit25 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) global MA ; MA=str2double(get(hObject,'String')) % Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit25 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit25 as
a double
% --- Executes during object creation, after setting all properties. function edit25_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit25 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns
called
% Hint: edit controls usually have a white background on Windows. % See ISPC and COMPUTER. if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'),
get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end
% --- Executes on button press in Calcular. function Calcular_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to Calcular (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) global AA; % ---ESCALA MEDIA DE LAS FOTOGRAFIAS global BA; % ---RECUBRIMIENTO LONG DESEADO (EN %) global CA; % ---RECUBRIMIENTO LATERAL MEDIO (EN %) global DA; % ---DISTANCIA FOCAL DE LA CAMARA (EN mm) global EA; % --- VELOCIDAD DEL VUELO global FA; % --- SEPARACION ENTRE LIENAS DE VUELO global GA; % --- BASE EN EL AIRE global HA; % --- ALTURA DE VUELO global IA; % ---ANCHO DEL SENSOR DE LA CAMARA global JA; % ---COTA DEL PUNTO MAS ALTO global KA; % ---COTA DEL PUNTO MAS BAJO global LA; % ---ALTURA ABS DE VUELO global NA; % ---ALTURA DE LA IMAGEN EN PIXELES global MA; % ---ANCHO DE LA IMAGEN EN PIXELES
58
global OA; % ---GSD global PA; % ---ANCHO DE LA HUELLA EN MTEROS global QA; % ---ALTO DE LA HUELLA EN METROS global RA; % ---INTERVALO DE OBTURACION DE LA IMAGEN
HA=(AA*(DA/1000)); set(handles.H_Vuel,'string',HA); %
altura de vuelo LA=(((JA+KA)/2)+HA); set(handles.H_abs_Vuel,'string',LA); %
altura abs de vuelo OA=(IA*HA*100)/(DA*MA) ; set(handles.text31,'string',OA); %
GSD PA=(OA*MA)/100 ; set(handles.text30,'string',PA); %
ANCHO DE LA HUELLA EN METROS QA=(OA*NA)/100 ; set(handles.text29,'string',QA); %
ALTURA DE LA HUELLA EN METROS
FA=PA*(1-(CA/100)); set(handles.Separ_Li_Vuel,'string',FA); %
separacion entre lineas de vuelo GA=QA*(1-(BA/100)); set(handles.Base_Aire,'string',GA); %
base en el aire RA=(GA/(0.44704*EA)) ; set(handles.text35,'string',RA); %
intervalo de obturación
7.2 CODIGO FORMULARIO 1B (TERRENOS MONTAÑOSOS)
function edit1_Callback(hObject, eventdata, handles) % escala media
deceada global A ; A=str2double(get(hObject,'String')) % hObject handle to edit1 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
% Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit1 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit1 as a
double
% --- Executes during object creation, after setting all properties. function edit1_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit1 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns
called
% Hint: edit controls usually have a white background on Windows. % See ISPC and COMPUTER. if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'),
get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end
59
function edit13_Callback(hObject, eventdata, handles) % tolerancia (en %)
de la escala media deseada global B ; B=str2double(get(hObject,'String')) % hObject handle to edit13 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
% Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit13 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit13 as
a double
% --- Executes during object creation, after setting all properties. function edit13_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit13 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns
called
% Hint: edit controls usually have a white background on Windows. % See ISPC and COMPUTER. if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'),
get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end
function edit8_Callback(hObject, eventdata, handles) % recubrimiento
longitudinal medio deseado (en %) entre fotografias consecutivas global C ; C=str2double(get(hObject,'String')) % hObject handle to edit8 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
% Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit8 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit8 as a
double
% --- Executes during object creation, after setting all properties. function edit8_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit8 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns
called
% Hint: edit controls usually have a white background on Windows. % See ISPC and COMPUTER. if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'),
get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white');
60
end
function edit9_Callback(hObject, eventdata, handles) % recubrimiento
lateral medio deseado (en %) entre fajas adyacentes global D ; D=str2double(get(hObject,'String')) % hObject handle to edit9 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
% Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit9 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit9 as a
double
% --- Executes during object creation, after setting all properties. function edit9_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit9 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns
called
% Hint: edit controls usually have a white background on Windows. % See ISPC and COMPUTER. if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'),
get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end
function edit10_Callback(hObject, eventdata, handles) % recubrimiento
lateral minimo aceptado (en %) para el punto mas alto global E ; E=str2double(get(hObject,'String')) % hObject handle to edit10 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
% Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit10 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit10 as
a double
% --- Executes during object creation, after setting all properties. function edit10_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit10 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns
called
% Hint: edit controls usually have a white background on Windows.
61
% See ISPC and COMPUTER. if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'),
get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end
function edit11_Callback(hObject, eventdata, handles) % recubrimiento
lateral maximo aceptado (en %) para el punto mas bajo global F ; F=str2double(get(hObject,'String')) % hObject handle to edit11 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
% Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit11 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit11 as
a double
% --- Executes during object creation, after setting all properties. function edit11_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit11 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns
called
% Hint: edit controls usually have a white background on Windows. % See ISPC and COMPUTER. if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'),
get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end
function edit12_Callback(hObject, eventdata, handles) % distancia focal
de la camara global G ; G=str2double(get(hObject,'String')) % hObject handle to edit12 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
% Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit12 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit12 as
a double
% --- Executes during object creation, after setting all properties. function edit12_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit12 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB
62
% handles empty - handles not created until after all CreateFcns
called
% Hint: edit controls usually have a white background on Windows. % See ISPC and COMPUTER. if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'),
get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end
function edit27_Callback(hObject, eventdata, handles) % Ancho del
sensor global H H=str2double(get(hObject,'String')) % hObject handle to edit27 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
% Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit27 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit27 as
a double
% --- Executes during object creation, after setting all properties. function edit27_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit27 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns
called
% Hint: edit controls usually have a white background on Windows. % See ISPC and COMPUTER. if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'),
get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end
function edit28_Callback(hObject, eventdata, handles) % ALTURA DEL
SENSOR EN PIXELES global P P=str2double(get(hObject,'String')) % hObject handle to edit28 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
% Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit28 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit28 as
a double
% --- Executes during object creation, after setting all properties. function edit28_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit28 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB
63
% handles empty - handles not created until after all CreateFcns
called
% Hint: edit controls usually have a white background on Windows. % See ISPC and COMPUTER. if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'),
get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end
function edit29_Callback(hObject, eventdata, handles) % ANCHO DE LA
IMAGEN EN PIXELES global Q Q=str2double(get(hObject,'String')) % hObject handle to edit29 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
% Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit29 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit29 as
a double
% --- Executes during object creation, after setting all properties. function edit29_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit29 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns
called
% Hint: edit controls usually have a white background on Windows. % See ISPC and COMPUTER. if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'),
get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end
function edit26_Callback(hObject, eventdata, handles) % VELOCIDAD DE
VUELO EN (MPH) global R R=str2double(get(hObject,'String')) % hObject handle to edit26 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
% Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit26 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit26 as
a double
% --- Executes during object creation, after setting all properties. function edit26_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit26 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB
64
% handles empty - handles not created until after all CreateFcns
called
% Hint: edit controls usually have a white background on Windows. % See ISPC and COMPUTER. if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'),
get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end
% --- Executes on button press in pushbutton1. function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles) msgbox('Escala media de las fotografias (1:ESCALA)') msgbox('Tolerancia (en %) de la escala media deseada') % --- Executes on button press in pushbutton2. function pushbutton2_Callback(hObject, eventdata, handles) msgbox('Tolerancia (en %) de la escala media deseada') % hObject handle to pushbutton2 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
% --- Executes on button press in pushbutton3. function pushbutton3_Callback(hObject, eventdata, handles) msgbox('Recubrimiento longitudinal medio deseado (en %) entre fotografias
consecutivas') % hObject handle to pushbutton3 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
% --- Executes on button press in pushbutton4. function pushbutton4_Callback(hObject, eventdata, handles) msgbox('Rcubrimiento lateral medio deseado (en %) entre fajas
adyacentes') % hObject handle to pushbutton4 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
% --- Executes on button press in pushbutton5. function pushbutton5_Callback(hObject, eventdata, handles) msgbox('recubrimiento lateral minfmo aceptado (en %) para el punto mas
alto del terreno a levantar con el vehiculo remotamente tripulado') % hObject handle to pushbutton5 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
% --- Executes on button press in pushbutton6. function pushbutton6_Callback(hObject, eventdata, handles) msgbox('recubrillliento lateral máximo aceptado (en %) para el punto mas
bajo del terreno a levantar con el vehiculo remotamente tripulado') % hObject handle to pushbutton6 (see GCBO)
65
% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
% --- Executes on button press in pushbutton7. function pushbutton7_Callback(hObject, eventdata, handles) msgbox('Distancia principal de la camara (en mm)') % hObject handle to pushbutton7 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
% --- If Enable == 'on', executes on mouse press in 5 pixel border. % --- Otherwise, executes on mouse press in 5 pixel border or over
text11. function text11_ButtonDownFcn(hObject, eventdata, handles) msgbox('Lado de la fotografia (en cm)') % hObject handle to text11 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
% --- Executes on button press in pushbutton8. function pushbutton8_Callback(hObject, eventdata, handles) msgbox('Lado de la fotografia (en cm)') % hObject handle to pushbutton8 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
function edit16_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit16 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
% Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit16 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit16 as
a double
% --- Executes during object creation, after setting all properties. function edit16_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit16 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns
called
% Hint: edit controls usually have a white background on Windows. % See ISPC and COMPUTER. if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'),
get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white');
66
end
function edit17_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit17 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
% Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit17 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit17 as
a double
% --- Executes during object creation, after setting all properties. function edit17_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit17 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns
called
% Hint: edit controls usually have a white background on Windows. % See ISPC and COMPUTER. if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'),
get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end
function edit18_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit18 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
% Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit18 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit18 as
a double
% --- Executes during object creation, after setting all properties. function edit18_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit18 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns
called
% Hint: edit controls usually have a white background on Windows. % See ISPC and COMPUTER. if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'),
get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end
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function edit19_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit19 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
% Hints: get(hObject,'String') returns contents of edit19 as text % str2double(get(hObject,'String')) returns contents of edit19 as
a double
% --- Executes during object creation, after setting all properties. function edit19_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to edit19 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns
called
% Hint: edit controls usually have a white background on Windows. % See ISPC and COMPUTER. if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'),
get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor')) set(hObject,'BackgroundColor','white'); end
% --- Executes on button press in CALCULAR. function CALCULAR_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to CALCULAR (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)BAL global A % escala media deceada global B % tolerancia (en %) de la escala media deseada global C % recubrimiento longitudinal medio deseado (en %) entre
fotografias consecutivas global D % recubrimiento lateral medio deseado (en %) entre fajas
adyacentes global E % recubrimiento lateral minimo aceptado (en %) para el punto mas
alto global F % recubrimiento lateral maximo aceptado (en %) para el punto mas
bajo global G % distancia focal de la camara global H % ANCHO DEL SENSOR EN (MM) global I % altura media de vuelo global J % separacion entre lineas de vuelo% global K % BASE EN EL AIRE global S % GSD global Q % ancho de la imagen en pixeles global T % altura de la huella en metros global P % Altura de la imagen en pixeles global U % ANCHO DE LA HUELLA EN METROS global R % velocidad de vuelo en (mph) global V % intervalo de obturacion en segundos
68
I=(G/1000)*A ; set(handles.edit18,'string',I);
% ALTURA MEDIA DE VUELO S=((H*I*100)/(G*Q)); set(handles.edit32,'string',S);
% GSD T=(S*P)/100; set(handles.edit31,'string',T);
% ALTURA DE LA HUELLA EN METROS U=(S*Q)/100 ; set(handles.edit30,'string',U);
% ANCHO DE LA HUELLA EN METROS
J=U*(1-(D/100)); set(handles.edit16,'string',J);
%separacion entre lineas de vuelo% K=T*(1-(C/100)); set(handles.edit17,'string',K);
% BASE EN EL AIRE V=(K/(0.44704*R)); set(handles.edit33,'string',V);
% INTERVALO DE OBTURACION DE LAS FOTOGRAFIAS
% DETERMINACION DE LOS VALORES MAXIMO Y MINIMO DE "Z" DENTRO DE LOS
CUALES % SE CUMPLEN LAS ESPECIFICACIONES DE LA ESCALA L=I*(1-(B/100)); set(handles.edit19,'string',L); % ALTURA MINIMA DE
VUELO M=I*(1+(B/100)); set(handles.edit21,'string',M); % ALTURA MAXIMA DE
VUELO
%DETERMINACION DE LOS VALORES MAXIMO Y MINIMO DE "Z" DENTRO DE LOS CUALES %SE CUMPLEN LAS ESPECIFICACIONES DE RECUBRIMIENTO LATERAL N=I*((1-(D/100))/(1-(E/100))); set(handles.edit24,'string',N); % ALTURA
MINIMA DE VUELO O=I*((1-(D/100))/(1-(F/100))); set(handles.edit25,'string',O); % ALTURA
MAXIMA DE VUELO
69
8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
El presente trabajo deja claro que es posible crear una aplicación casi para cualquier
ciencia que requiera de un calculo preciso y rápido, en el caso de la ingeniería
topográfica puede llegar a ser un recurso muy valioso a la hora de realizar cálculos
complejos, como el diseño de vías, nivelaciones, calculo de poligonales, cálculo de
redes de acueductos entre otros. El lenguaje de programación que usa Matlab es
muy sencillo y no se requiere grandes conocimientos en programación para poder
desarrollar una aplicación útil.
El diseño de un vuelo fotogramétrico puede llevarse a cabo con cualquier tipo de
aeronave no tripulada, dado que solo es necesario conocer los parámetros
principales que tenga la cámara y tener claras cuales son las especificaciones
técnicas que requieran los proyectos, estos diseños pueden ser de apoyo
fundamental en diversos campos de la ingeniería, la arquitectura, la agricultura, las
obras civiles entre otros campos. Usando la técnica fotogramétrica con vehículos
aéreos no tripulados, es posible suministrar de una forma más rápida y económica
información valiosa para la toma de decisiones, pero no obstante es necesaria su
planificación antes de la ejecución de los vuelos para no incurrir en errores, estos
conllevan a una información errada en los productos cartográficos finales.
Es necesario tener en cuenta que tipo de terreno es el que se va a trabajar, dado
que las condiciones de escala y recubrimiento lateral se pueden ver afectados por
la topografía, no es lo mismo volar sobre un terreno plano que en un terreno
montañoso, el primero no presenta mayor problema, pero el segundo puede traer
grandes problemas he imprecisión en la información final.
Para terrenos montañosos se recomienda hacer un detallado estudio de la zona
donde se van a realizar el vuelo, esto para tener claras cuales son las zonas que
presentan mayor variación en la altura, esto con el fin de realizar diferentes sesiones
de vuelo sobre las zonas que cumplan con los parámetros establecidos por el
programa, se recomienda volar en forma perpendicular a la pendiente del terreno,
resto para reducir las líneas de vuelo y nuevamente para evitar incurrir en errores
de información a la hora de posprocesar la información.
70
9. BIBLIOGRAFÍA
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