REVISTA INGENIO
https://doi.org/10.29166/ingenio.v6i1.4304 pISSN 2588-0829
2023 Universidad Central del Ecuador eISSN 2697-3243
CC BY-NC 4.0 —Licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial 4.0 Internacional ng.revista.ingenio@uce.edu.ec
, (), -, . -
e use of drones in topography is a technology that is being developed and in the rst instance the use
of this technology was established only for at areas because the applications available to carry out the
ights carried out only horizontal ights and when changing the height of the ight changes the GSD of
the generated photograph. ese conditions generated doubts and uncertainty for the use of this tech-
nology in topographic surveys of mountainous areas, but with a broader knowledge of these procedures
and using the appropriate tools, the drone is a great ally in mountain topographic surveys. As Quito is
a city that is surrounded by mountains and crossed by streams, the use of devices in places of dicult
accessibility is very favorable, in this case the use of drones not only for inspection but also for eld data
collection. Next, the execution of topographic surveys in mountain areas will be detailed, highlighting
that the procedure is similar to that carried out on at terrain, diering only in ight planning, due to
the applications that will be used for a ight at dierent heights
.
1. introducción
El uso de drones en diferentes sectores industriales se ha
desarrollado por su versatilidad para involucrarse en di-
ferentes áreas de trabajo y cumplir objetivos del proyecto
en menor tiempo.
Se dene como dron a la aeronave no tripulada, im-
pulsada por motores y controlada remotamente con man-
do a distancia. Existen también drones no voladores que
son utilizados en tierra para sondeo de estructuras subte-
rráneas o equipos que se los utiliza en agua para inspec
-
cionar y mapear el fondo de ríos, mares, lagos, etc., por lo
tanto, una mejor denición sería, vehículo no tripulado,
impulsado por motores y controlado remotamente con
mando a distancia.
Una de las áreas que está desarrollando el uso de los
drones es la industria de la ingeniería, estos equipos se los
emplea entre otras actividades para topografía, análisis de
estructuras, control de proyectos.
Dentro de la industria de la ingeniería y la construc-
ción, la actividad más relevante que implica a los dro-
nes es la topografía, ayudando a que está actividad se la
realice en menor tiempo y abarcando áreas más exten-
sas de estudio.
Received: 23/10/2022
Accepted: 23/12/2022
Topografía, drones, topografía en zonas
de montaña.
Topography, drones, topography in
mountain areas.
Drones multirotor en levantamientos topográcos de zonas montañosas
Multirotor drones in topographic surveys of mountainous areas
Ramiro H. Erazo Hernández | Ponticia Universidad Católica del Ecuador, Quito, Ecuador
El uso de drones en la topografía es una tecnología que se está desarrollando y en una primera instancia
se estableció el uso de esta tecnología únicamente para zonas planas porque las aplicaciones disponibles
para realizar los vuelos realizaban solo planeos horizontales y al cambiar la altura de vuelo cambia el
GSD de la fotografía generada. Estas condiciones generaron dudas e incertidumbre para el uso de esta
tecnología en levantamientos topográcos de zonas montañosas, pero con un conocimiento más amplio
de estos procedimientos y utilizando las herramientas adecuadas el dron es un gran aliado en los levan-
tamientos topográcos en montaña. Al ser Quito una ciudad que se encuentra rodeada de montañas y
atravesada por quebradas, resulta muy favorable el uso de dispositivos a lugares de difícil accesibilidad,
en este caso el uso de drones no solo para inspección, sino también para toma de datos de campo. A
continuación, se detallará la ejecución de los levantamientos topográcos en zonas de montaña, resal-
tando que el procedimiento es similar al ejecutado en un terreno plano, diferenciándose únicamente en
la planicación del vuelo, por las aplicaciones que se utilizarán para un vuelo a diferentes alturas
14
Drones multirotor en levantamientos topográcos de zonas montañosas
De acuerdo a las características de la supercie existen equi-
pos y procedimientos que aseguran la calidad de los resul-
tados. En el caso de los drones, se tiene mejores resultados
cuando la supercie es plana y sin mucha vegetación.
Hay que aclarar que el uso de los drones puede ser
complementario al uso de equipos topográcos conven-
cionales, como estaciones totales, niveles y receptores .
Para el caso en estudio, que son los levantamientos
topográcos en zonas montañosas, lo más recomenda-
ble es usar los drones de ala ja, porque estos poseen la
facilidad de volar de acuerdo al relieve del terreno, pero
actualmente existen aplicaciones que brindan la posibili-
dad de vuelos de drones multirrotor, considerando el re-
lieve del terreno.
La investigación que se pretende realizar es de tipo
descriptivo, la cual busca dar a conocer cómo se utiliza el
equipo en zonas montañosas, ya que para muchos profe-
sionales que trabajan en el campo de la topografía y geo-
mensura, les resulta muy complejo o inútil el uso del dron
en este tipo de terrenos. En tal sentido, el objetivo es dar a
conocer la forma de realizar o utilizar el equipo dron con
una adecuada planicación de vuelo.
Como hipótesis de la investigación descriptiva se
plantea si el uso del dron en zonas montañosas podrá rea-
lizar levantamientos fotogramétricos de forma horizontal.
2. método
El tipo de investigación es descriptivo, se explicará
cómo desarrollar un levantamiento topográco en un
área de tipo montañoso ubicado en el sur de Quito, en
la comuna Chilibulo Marcopamba (La Raya). El pro-
yecto se lo cubrió con tres vuelos cada uno, abarcando
alrededor de 35 ha, como referencia principal se des-
taca la cancha de fútbol dentro del área a levantar, se
estableció puntos de control con equipo topográco
(estación total) para garantizar la precisión de los datos
nales y desestimar de esta manera que el uso de drones
para uso topográco es solo utilizado en zonas planas y
levemente onduladas.
2.1. ACTIVIDADES DE CAMPO PREVIAS
El dron es un complemento para la ejecución de levan-
tamientos topográcos, por lo tanto, la metodología
para la ejecución de los levantamientos debe ser la mis-
ma que se emplea con levantamientos topográcos con
equipos tradicionales.
El reconocimiento del terreno será esencial previo al
inicio del levantamiento topográco. Con este reconoci-
miento se determinará la altura de vuelo por relieve y obs-
táculos dentro del área a levantar (ver Figura 1).
A partir del reconocimiento del terreno, se establecerá la
cantidad y ubicación de los puntos georreferencia-
dos que se colocarán en el área del terreno (ver Figura 2).
Con los puntos georreferenciados (Figuras 1 y 2)
se realizará la poligonal de control que servirá como pun-
tos de control para el vuelo del dron (ver Tabla 1).
La poligonal de control servirá para colocar los pun-
tos en la fotografía y en el área a levantar; se colocarán
puntos de control en lugares abiertos y visibles para el
dron, así como en lugares donde la diferencia de niveles
sea considerable.
Figura 1
Colocación de puntos GNSS
Figura 2
Área a levantar con puntos GNSS
15
Erazo R.
2.2. ACTIVIDADES DE GABINETE PREVIAS
Plan de vuelo
Las recomendaciones y metodología que se describirán
son la utilizadas en un dron Phantom 4 Pro V2.0. El plan
de vuelo se lo puede establecer con la aplicación gratuita
del fabricante Pix4Dcapture (ver Figura 3)
Con esta aplicación, los vuelos se realizan en un área
horizontal a lo largo del levantamiento y el para el
área de estudio será diferente, porque las alturas desde
la aeronave a la supercie a levantar serán notablemen-
te distintas.
El ground sample distance () es la distancia medi-
da entre el centro de dos pixeles consecutivos en la super-
cie terrestre (Pixr4d, 2019), y para formar una imagen
se necesitará varios pixeles.
Cuando varía la elevación del terreno, varía la altura
de vuelo sobre el mismo e igualmente varía la escala de
la fotografía. Si aumenta la elevación del terreno, dismi-
nuye la altura de vuelo, y por tanto aumenta la escala. Si,
por el contrario, disminuye la elevación del terreno, dis-
minuye la escala de la fotografía (ver Figura 4).
1/E = f/(H-h)
Donde:
E = escala de la fotografía
F = distancia focal de la cámara
H = altura de vuelo
h = altura media entre los puntos a levantar
El depende de la distancia focal de la cámara, el an-
cho del sensor de la cámara [mm] y el ancho de la ima-
gen [píxeles], a mayor altura, mayor .
Para el caso de zonas montañosas se recomienda rea-
lizar vuelos de acuerdo al perl del terreno (ver Figura 5),
de esta manera se logrará un similar en toda el área
Tabla 1
Coordenadas de puntos de control
X Y Z
BM006 772694,947 9973000,202 3081,637
BM007 772729,44 9972899,722 3064,732
BM008 772773,586 9972884,285 3058,73
Figura 3
Pix4Dcapture
Figura 4
GSD
Nota. [1].
Nota. [2].
P132 772708,59 9973356,645 3057,53
BM001 772666,313 9973267,086 3086,024
BM002 772654,469 9973439,143 3095,511
BM003 772694,15 9973190,114 3085,17
BM004 772695,357 9973118,48 3085,977
BM005 772709,517 9973086,921 3085,588
16
Drones multirotor en levantamientos topográcos de zonas montañosas
en la que se ejecutará el vuelo (ver Figura 6).
El plan de vuelo se ejecutará con el soware de códi-
go libre Mission Planne.
En la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.,
se tiene una diferencia de niveles de aproximadamente
100 m, y si el levantamiento se lo realiza con un vue-
lo horizontal como el congurado por Pix4Dcapture, el
entre la parte alta y la parte baja del levantamiento
tendrá diferencias muy notables, por ende, los resultados
no serán los apropiados (ver Figura 7).
El área a levantar dependerá del que se generará
y de acuerdo al modelo del dron y estado de la batería es
recomendable hacer un recorrido de hasta 8 km, la velo-
cidad del viento y el desnivel a vencer también serán in-
uyentes en el tiempo de vuelo.
En la gura 7 Soware Mission Planne, se puede apre-
ciar en la imagen superior, el área a levantar y en la ima-
gen posterior, la misma área, pero con la grilla de vuelo.
A partir de este instante se congurará el plan de vuelo,
de acuerdo al modelo de dron a utilizar y a las necesida-
des del proyecto (ver Figura 8).
Conguraciones generales:
· Cámara (editado desde conguración de cámara)
· Altura de vuelo
· Orientación
· Velocidad de la aeronave
· Tipo de vuelo
Conguración de grilla:
· Traslape frontal (recomendado (80%)
· Traslape lateral (recomendado (70%)
Conguración de cámara:
· Distancia focal
· Ancho de la imagen
· Alto de la imagen
· Ancho del sensor
· Altura del sensor
Figura 5
Vuelo a altura constante en zona montañosa
Figura 7
Soware Mission Planne
Figura 6
Perl del área a levantar
Figura 8
Parámetros de conguración de vuelo
17
Erazo R.
Con estos parámetros congurados el soware estable-
cerá la distancia entre líneas de vuelo, tiempo de vuelo,
número de fotos por generar, y el intervalo en el que se
tomarán las fotos.
Actualmente, los drones utilizados para topografía tie-
nen un tiempo de vuelo neto de entre 20 y 25 minutos
dependiendo de las condiciones climáticas, por lo tanto,
la distancia de recorrido se recomienda menor a 8 km, y
para ver las mejores condiciones de vuelo se puede utili-
zar la aplicación Forecast (ver Figura 9).
Otra de las condiciones que se debe tener en cuenta
es la iluminación del área, si es un día sin sol resulta de
gran ayuda para la toma de fotos, porque las fotografías
tomadas no tendrán sombras.
Con base en la inspección previa que se realiza en el
área de trabajo se establecerá la altura segura para volar,
considerando la altura de los árboles y de las torres de
energía eléctrica.
El helipuerto se lo establece considerando que la zona
de despegue no tenga obstáculos aéreos que puedan obs-
truir el despegue o aterrizaje del dron. Además, este pun-
to se lo establece de acuerdo a la orientación de las líneas
de vuelo y procurando que las distancias desde el primer
y último punto de vuelo hacia el helipuerto sean lo más
cercanas posible.
Para el vuelo del dron a diferentes alturas el mercado
presenta distintas aplicaciones, pero en este caso se de-
tallará la funcionalidad de la aplicación , la cual
puede leer líneas de vuelo en formato , que poste-
riormente serán conguradas con las condiciones que se
estableció en Mission Planne.
Para el enlace entre los datos generado en Mission
Planne y la aplicación de dispositivos móviles (ver
Figura 10), se utiliza el soware Google Earth Pro don-
de se generará un archivo en formato exclusivamen-
te de las líneas de vuelo.
La aplicación tiene tres posibilidades para establecer
la altura de vuelo (ver Figura 11), Home y Actual son con-
diciones de vuelo horizontal y la opción Tierra da la po-
sibilidad de vuelo a diferentes alturas, estableciendo la
altura inicial en el punto que se estableció de helipuerto.
Para la conguración del vuelo en la opción Tierra, es
necesario contar con conexión a internet para establecer
las alturas en los distintos puntos de vuelo.
Al iniciar la aplicación se presentarán condiciones de
vuelo preestablecidas, y se deberá colocar las condiciones
de vuelo que se programó en Mission Planne. En cada
punto de vuelo se visualizará la altura del dron; esta de-
berá ser controlada con la visita previa al proyecto y los
objetos de gran altura que pueden obstruir el vuelo.
3. resultados y discusión
3.1. DESARROLLO DEL VUELO
Con el plan de vuelo establecido, y con los puntos de
control colocados a lo largo del proyecto se podrá dar
inicio al vuelo. Los puntos de control deben tener coor-
denadas (x, y, z) que posteriormente se utilizaran para
Figura 10
Aplicación LITCHI
Figura 9
Aplicación UAV Forecast
18
Drones multirotor en levantamientos topográcos de zonas montañosas
georreferenciar la foto.
La visualización del punto de control (ver Figura 12)
es muy importante para la georreferenciación de la foto,
para un vuelo a 100 m de altura con una cámara de dis-
tancia focal de 8,8 mm. El punto de control debe tener un
diámetro mínimo de 0,80 m.
El punto de control debe visualizarse por lo menos
en tres fotografías diferentes, y para una georreferencia-
ción adecuada el proyecto deberá tener mínimo 3 pun-
tos de control, colocados estratégicamente en puntos de
cambio de nivel.
3.2. POSPROCESO DE DATOS OBTENIDOS
Para el procesamiento de las fotografías se puede utilizar el
soware Pix4D o Agiso metashape (ver Figuras 13 y 14).
Como se puede ver en la gura 13 Posproceso sowa-
re Pix4D, cada fotografía tiene diferente punto en el pla-
no horizontal, pero la misma altura respecto al perl del
terreno levantado (ver Figura 15).
En la gura 14, Posproceso soware Pix4D, y gura
15, proyecto con fotografías a una misma altura, se pue-
de ver el vuelo del dron a una misma altura y el vuelo a
diferentes alturas.
El procesamiento de las fotografías se lo realizará de
igual forma que si fuera en un terreno plano, los puntos
de paso podrán ser posteriormente puntos de apoyo 3D
para georreferenciar la fotografía. A mayores puntos de
paso y puntos de control, los resultados se ajustarán más
a los puntos topográcos levantados en campo.
El producto nal tiene un de 2,46 cm, es decir,
que la distancia medida desde el centro de pixel a pixel
es de 2,46 cm.
El punto más alto de área de trabajo tiene una cota
sobre los 3168 m y la cota en el punto más bajo está en
3059 m, generando un producto aceptable para el diseño
de infraestructura civil.
Con instrumentos tradicionales, este trabajo se lo rea-
lizaría en tres o cuatro semanas, pero con el uso adecuado
del dron y colocando los puntos de control estratégica-
mente, este trabajo se lo pudo realizar en tres días. Los
dos primeros días se estableció la poligonal de control y
Figura 11
Aplicación LITCHI, conguración de altura
Figura 13
Posproceso soware Pix4D
Figura 12
Punto de control
Figura 14
Posproceso soware Pix4D
19
Erazo R.
el último día se realizó el vuelo, cuando las condiciones
fueron las más favorables (ver Figura 16).
4. conclusiones
Generalmente, el inicio y la nalización de un proyecto
se realiza con base en la topografía, y de esta dependerá
la calidad del diseño que se entregará para la construc-
ción y la adecuada documentación del proyecto creado.
El uso de drones en la construcción resulta en ahorro
de tiempo y, por ende, dinero en la planicación y ejecu-
ción de los proyectos de construcción; el uso adecuado de
esta tecnología garantiza productos de calidad.
Los drones no deben ser utilizados como herramien-
tas únicas para topografía, el dron es un instrumento que
complementa los equipos para realizar un levantamien-
to topográco; por sí solo funciona únicamente como cá-
mara fotográca, a pesar de tener incorporado y
altímetro.
Los resultados que genera el dron están dados sobre
la base del trabajo de campo que se realiza en la zona de
estudio, si el proyecto exige datos exactos en zonas pun-
tuales, será necesario el uso de instrumentos tradiciona-
les de medición como estación total o nivel.
referencias
[1] M. &. H. S. &. L. Roder, «Pix4Dcapture», Wurzburgo,
2017.
[2] Pixr4D, «Mapeo-aéreo-de-precisión», 25 abril 2019. [En
línea]. Available: https://www.pix4d.com/es/blog/ma-
peo-aereo-deprecision.
[3] cfgeomatica, «https://cfgeomatica.com.pe/tecnologia/
soware/». [En línea].
[4] A. Gruen, Un sistema operativo para la generación de
modelos LoD3, utilizando datos de múltiples fuentes y
edición interactiva fácil de usar Programa de I + D de
Singapur virtual: hacia la adquisición automática de mo-
delos de ciudades en 3D para Singapur virtual, Singapo-
re: National Research Foundation Singapore, 2020.
Figura 15
Proyecto con fotografías a una misma altura
Figura 16.
Ortofoto y MDS generadode Cumbayá
Nota. [3].
