Geomática

La Geomática abarca todo el conocimiento y las tecnologías necesarias para la generación y procesamiento de datos digitales que se emplean para describir el territorio, los recursos y cualquier otro objeto o fenómeno con una posición geográfica.

El término “geomática” viene de las raíces “geo”, que significa tierra, e “informática”, que se refiere al procesamiento automatizado de la información.

La geomática es un campo diverso y emocionante que usa la ciencia y la tecnología para medir la Tierra. La geomática ayuda a producir mapas y planos, así como mediciones e información relativa a la ubicación de diversos elementos sobre el terreno, tal como caminos, casas, ríos, etc. Asimismo, ofrece los medios para darle seguimiento a personas, vehículos y eventos en nuestro planeta, tales como desastres naturales, epidemias, inundaciones, incendios forestales, cambio climático, etc. en línea y en tiempo real.

La geomática es muy tecnológica, ya que usa sistemas de navegación con posicionamiento global (GNSS), bases de datos geoespaciales, Internet, imágenes de satélite, modelos del terreno 3D, láseres aerotransportados, instrumentos de medición sobre el terreno, etc.

La geomática se usa para delimitar el terreno, para establecer las fronteras entre países, ubicar caminos e infraestructura y para proteger los bienes de los ciudadanos. Esto permite que las autoridades y los topógrafos trabajen juntos. Cuando desee saber dónde se encuentra, a dónde se dirige, dónde puede construir o dónde puede llevar a cabo una acción sobre el terreno, necesitará de la geomática. Ya sea en una escala global o milimétrica, ofrece información que resulta esencial para la sociedad. La geomática es la base para el desarrollo sostenido.

Hélicéo es un experto de esos campos técnicos!

Fotogrametría

La Fotogrametría es la ciencia de efectuar mediciones a partir de fotografías. Para este propósito, la fotogrametría y el procesamiento requieren de técnicas especiales así como hardware y software adecuados. Los conceptos que se presentan en esta sección son válidos para cualquier tipo de toma de imágenes (aéreas o terrestres), aún si muchos de los términos se refieren a las tomas aéreas.

fotogrametria de una cantera

Una imagen es una toma plana y distorsionada del entorno. Por sí sola, no es posible obtener las tres dimensiones espaciales. Para la reconstrucción de un modelo 3D, es necesario contar (por lo menos) con dos imágenes que hayan sido tomadas desde dos puntos de vista diferentes que después se intersectan. Este principio es parecido a la función del sistema visual que nos permite percibir el relieve de nuestro alrededor con nuestros ojos: la estereopsis. Dos imágenes se captan bajo condiciones similares a aquellas que percibe el ojo humano (cuya visión es paralela pero con un desplazamiento en el espacio) y forman un par estereoscópico que da la sensación de profundidad por medio de la estereoscopia.

Por lo tanto, el objeto se observa en diferentes fotografías: una fotografía debe estar sobrepuesta a otra, a lo cual se le llama traslape. El traslape longitudinal corresponde al traslape entre las fotografías sucesivas y el traslape transversal es aquel que se encuentra entre las líneas de vuelo. El concepto de traslape es esencial para la fotogrametría, ya que garantiza la obtención de un modelo completo y sólido (sin huecos). Con ayuda de los drones, el traslape recomendado es del 80% o 60%. Esto significa un 80% de traslape longitudinal y 60% de traslape transversal, lo cual permite obtener 12 ángulos diferentes para cada objeto y reduce los errores de elevación.

La idea entonces consiste en restaurar la geometría de un objeto a partir de estas imágenes que se toman desde diferentes puntos de vista. Con el fin de construir y conectar las imágenes entre sí, se usa la triangulación aérea (AT por sus siglas en inglés) para crear una relación entre el sistema de coordenadas de la “imagen” y el sistema de coordenadas del “objeto”. Un enfoque manual de este método se lleva a cabo por medio de la orientación interna, primero relativa y después absoluta (punto de control) en el sistema de coordenadas del “objeto” donde cada par de imágenes se maneja de forma separada. Actualmente, gracias a la nueva tecnología y a la digitalización, todas las imágenes se procesan juntas en un mismo bloque, lo cual permite efectuar la compensación del error (ajuste de bloques). El ensamblado se basa en la ejecución de una función de correlación, es decir, una función que tendrá propiedades especiales cuando las imágenes sean parecidas de forma local. Un algoritmo de búsqueda de puntos correspondientes (geometría epipolar, reducción a líneas) permite reducir el área de búsqueda. De esta forma, la correlación o conexión de puntos (puntos de enlace) se puede obtener y permitir la construcción del modelo.

Además, las imágenes que se introducen están geoetiquetadas, es decir, tienen coordenadas aproximadas por medio del uso de GPS / datos IMU integrados en el dron, lo cual ahorra tiempo y ayuda durante en ensamblado.

Al finalizar este proceso se obtienen modelos 3D, nubes de puntos u ortofotos.

Con el desarrollo de las cámaras digitales, la fotogrametría se ha convertido en una técnica rápida y precisa para la toma de datos geográficos.

Fotogrametría terrestre de un monumento
Fotogrametría terrestre

Con la fotogrametría terrestre, las fotos se toman desde el terreno. Cualquier objeto que no se pueda observar desde el cielo (fachadas, interiores, arcos…) debe ser procesado por métodos y herramientas terrestres. La estereoscopia se logra por medio de un cambio de posición del fotógrafo o por el uso combinado de dos cámaras. Esto permite llevar a cabo un levantamiento, estudiar las deformaciones o analizar anomalías. También se puede usar en la determinación de dimensiones y volúmenes. Actualmente, las aplicaciones de la fotogrametría terrestre son muy diversas: reconstrucción de fachadas, conservación del patrimonio (estatuas, ornamentos, etc.) así como pequeñas estructuras, etc. Resulta un agregado excelente para misiones aéreas específicas.

Fotogrametía aérea de un monumento
Fotogrametía aérea

Con la fotogrametría aérea, las fotos se toman desde el aire (por medio de un dron, aeronaves, satélites, etc.) en un vuelo redondo de toda el área que cubre la misión. Se usa para superficies más grandes o cuando el acceso resulta difícil o incierto para un operador. Las aplicaciones de la fotogrametría aérea son diversas y numerosas: calcular mediciones de volumen, cálculos lineales, cartografía, control de estructuras, exploración de áreas riesgosas o inaccesibles, fábricas, cubiertas de tejado, canteras, terrenos agrícolas, etc.

Sistema de información geográfica (SIG)

Un SIG es un sistema de información con la capacidad de crear, transformar, analizar y guardar información geográfica. En especial, permite la creación de mapas y planos. Existen dos tipos de datos que se pueden visualizar gráficamente en un programa GIS: los datos raster y los datos vectoriales. Los datos raster consisten en imágenes con una matriz de celdas (o píxeles). Puede resultar interesante el uso de estos datos, particularmente como apoyo para la vectorización. Además, es posible crear datos vectoriales a partir de imágenes raster. Por su parte, los datos vectoriales consisten en elementos geográficos que se ubican gracias a sus coordenadas XY. Existen tres tipos de datos vectoriales: puntos, líneas y polígonos. Los puntos se emplean para la representación de símbolos puntuales, como un municipio en un mapa, un árbol en una parcela, etc.; las líneas se usan para representar caminos, ríos, vías férreas, corrientes, etc.; los polígonos se usan para representar todos los objetos de la superficie como estados y municipios en un mapa o parcelas en un mapa municipal, etc. Los datos vectoriales se relacionan de forma individual con objetos geográficos. Estos datos se usan principalmente para crear mapas estadísticos y permiten personalizar áreas geográficas y asignar atributos cuantitativos.

En un SIG, a cada objeto se le asigna un registro que contiene información alfanumérica para almacenar información que describe los objetos (nombre, dirección, descripción, historial, noticias…). El contenido de estos registros depende de sus necesidades específicas.

Existen muchos campos de aplicación para los GIS, como la planificación urbana (registro de propiedades, desarrollo completo de mapas de áreas, caminos, sistemas de drenaje), transporte (planificación de transporte urbano, optimización de rutas), hidrología, silvicultura (cartografía para la planeación, gestión de la explotación forestal y silvicultura) y geología (exploración de minerales). También existen diversas ventajas de un GIS: almacenar información con claridad y de forma definitiva, gestionar una amplia gama de información de objetos, comprensión de fenómenos, predicción de riesgos (simulaciones), rápido establecimiento de cartografía, ubicación y reacción rápida ante eventos que afecten el territorio, cálculo de costos y beneficios, obtención de itinerarios y creación de planes adecuados.

Pero sobre todo, Hélicéo busca ofrecer una alta precisión para el trazo y la producción de diversos tipos de mapas que se usan para identificar el territorio. Estos mapas pueden ser urbanos (mapas de calles), topográficos (relieve de un área), catastrales (división del territorio en propiedades), silvicultura o uso del suelo.

Sistema de información geográfica

Batimetría

Batimetría dron

La batimetría emplea diferentes técnicas para el modelado 3D y la medición de profundidades, así como el relieve del lecho marino, lagunas y corrientes para determinar su topografía submarina. Los campos de aplicación de la batimetría son diversos: medición de volúmenes de arena bajo el agua y grava para minas, o determinación de niveles de ciénagas en lagos o lagunas, medición de lechos de ríos al crear perfiles longitudinales o de secciones transversales, o simplemente para el reconocimiento y exploración de secciones de ríos en sitios de exploración.

Modelado de información para la construcción (Building Information Modeling – BIM)

El modelado de información para la construcción se puede describir como una serie de “archivos digitales que contienen todos los datos técnicos y regulatorios de una estructura”. Es una forma revolucionaria para describir edificios. Un BIM contiene todos los objetos que componen una construcción (muros, losas, ventanas, puertas, vanos, escaleras, columnas, vigas, servicios, entornos, etc.) y sus características. Todos los objetos del modelo son geolocalizados en el espacio. Tecnológicamente hablando, es un conjunto de normas, herramientas, metodologías y plataformas de colaboración. Por lo tanto, es posible describir muchas relaciones entre los objetos: juntas de muros, aberturas en las paredes, etc.

Cada profesional involucrado con la construcción introduce datos relacionados con su tarea en un archivo único que puede ser compartido (por ejemplo, para los topógrafos, los datos de medición 3D que han sido procesados con herramientas digitales). Este “modelo digital” se construye a lo largo del proyecto, permitiendo una visualización constante del progreso y los cambios. Por lo tanto, todos aquellos que están involucrados en un proyecto tienen un cálculo aproximado en tiempo real de presupuestos y tiempos de entrega. También evita la necesidad de introducir la misma información varias veces, por lo tanto se reducen los costos extra y los errores. Esto permite el acceso a 6 dimensiones: las tres dimensiones espaciales, las dimensiones temporal y financiera y la dimensión de gestión del ciclo de vida. Este concepto se amplía para incluir todo lo relacionado con el entorno de la edificación y la integración de modelos digitales del terreno, registros de propiedades, edificaciones cercanas, topología, etc.