Resumen de Influencia de parámetros de vuelo y condiciones ambientales en sensores livianos en visible e infrarrojo sobre plataformas no tripuladas en aplicaciones geomáticas
1. Introducción o motivación de la tesis.
Durante estos últimos años, se han producido cambios significativos en el campo de las plataformas UAV, haciéndose patentes los intereses civiles y militares (Nonami, 2007). El sector público es consciente de los beneficios del uso de vehículos aéreos no tripulados para aplicaciones civiles (Dalamagkidis et al, 2008; Ryan y Hedrick, 2005; Samuel, 2005).
En cuanto al tipo de sensores a bordo de dichas plataformas, tales como los sensores multiespectrales o termográficos, el usuario actual se enfrenta a una serie de dificultades en el procesamiento debido a la formación de la imagen, lentitud o tamaño de la misma. La consecuencia de todo ello es que se hace necesario el establecimiento de una metodología de vuelo adecuada y adaptada a las particularidades de cada uno de estos sensores. Actualmente son pocos los estudios dirigidos hacia el conocimiento de la calidad de los productos generados abordo de plataformas UAV y mucho menos la influencia de las condiciones de vuelo en ésta. En esta línea destacar los trabajos de Mesas-Carrascosa et al. 2014a y 2014b donde se evalúa la calidad de superficies y coordenadas de las mediciones realizadas sobre ortofotografías obtenidas a partir de vuelos UAV.
Este interés despertado por el uso de los sensores embarcados en plataformas de vuelo no tripuladas en el campo de la geomática es la base de este trabajo de investigación. Esta tesis doctoral se basa en que, para introducir o afianzar el uso de una nueva tecnología, es necesario conocer aspectos como su comportamiento en distintos ámbitos de trabajo, así como su eficacia intentando optimizar la metodología empleada. Además de conocer el alcance de la calidad de los productos generados es necesario optimizar la metodología de adquisición de la información de manera que se mejore el apoyo a la toma de decisiones, minimizando los tiempos de respuesta al tiempo que se maximice la calidad de la información aportada (Mesas et al., 2016). Creemos que es posible determinar condiciones ambientales y físicas de la operatividad del sistema que posibiliten las aplicaciones geomáticas en distintos sectores donde la calidad métrica, posicional y espectral esté garantizada.
2.Contenido de la investigación En base a este planteamiento general los objetivos de esta Tesis Doctoral se concretan en los siguientes: Analizar el potencial y las capacidades de uso de los productos obtenidos de imágenes aéreas mediante vuelos UAV.
Analizar la influencia de parámetros de vuelo trabajando con sensores, multiespectrales y RGB en productos geomáticos.
Análizar la influencia de las condiciones ambientales y parámetros de vuelo en la captura de información con sensores termográficos.
Determinar las condiciones y características óptimas de vuelo para diferentes ámbitos de trabajo.
Para alcanzar estos objetivos el trabajo queda estructurado en 5 capítulos. En el Capítulo 1, se hace una introducción sobre plataformas aéreas, sensores y procesos, siendo en los capítulos siguientes donde se desarrolla el núcleo de la investigación de esta Tesis doctoral. En el Capítulo 2 se analiza el potencial de uso de imágenes de muy alta resolución obtenidas con UAV para medir el área de parcelas agrícolas y su aplicación en el control y supervisión de las políticas agrarias. El Capítulo 3 evalúa la influencia de distintos parámetros de vuelo para la obtención de productos cartográficos de calidad para su uso, describiéndose la configuración y especificaciones técnicas necesarias para un UAV con sensor de imagen a bordo. En el Capítulo 4 se estudia el uso de sensores térmicos y RGB embarcados en plataformas UAV para trabajos en el campo del patrimonio. Por último, en el Capítulo 5 se presentan las conclusiones generales y futuras líneas de investigación, permitiendo tener una visión de la contribución científica al conocimiento del presente trabajo.
3.Conclusión A modo de resumen, las conclusiones y consideraciones finales que pueden establecerse de esta Tesis Doctoral son: Los vehículos aéreos no tripulados se han desarrollado en los últimos años como unas plataformas tremendamente versátiles para la adquisición de imágenes remotas, con multitud de aplicaciones en cartografía, termografía, agricultura de precisión, etc., aportando información con la calidad necesaria para las aplicaciones donde serán implementadas, suponiendo una revolución en el campo de la Geomática.
Las prestaciones ofrecidas por los sensores embarcados en plataformas UAV son muy variadas, dependiendo del tipo de sensor empleado. Los sensores tipo RGB son los que ofrecen un mayor tamaño de sensor, cubriendo una mayor superficie por fotograma y por tanto teniendo un impacto directo en el tiempo de duración del vuelo. Los sensores multiespectrales y termográficos presentan sensores de menor tamaño. De este modo, si bien ofrecen la posibilidad de registrar información en distintas regiones del espectro electromagnético, lo hacen con una resolución espacial más grosera. Además, el tamaño de la imagen es inferior al ofrecido por los de tipo RGB, aumentando por lo tanto la duración de vuelo. Por lo tanto, además de la mejora en la estabilidad de la respuesta ofrecida, los sensores de tipo multiespectral y termográfico presentan aun un amplio rango de mejora.
La posibilidad de embarcar sensores de bajo peso multiespectrales y termográficos sobre UAV ha acercado la teledetección al usuario, que hasta ahora no tenía control ni de los sensores ni de las plataformas de vuelo. Este control unido a las nuevas resoluciones espaciales y temporales han posibilitado una apertura de las aplicaciones posibles en distintos sectores como el sector agrícola o el de patrimonio.
Los parámetros de vuelo óptimos dependen tanto del sensor y plataforma de vuelo como de las características técnicas de los productos a obtener como resultado. De este modo, se propone evaluar la calidad de los productos cartográficos según aplicación y tipo de sensor empleado. Esta evaluación de la calidad ha de ser realizada en todas sus componentes, no solo la espacial.
Queda reflejado el potencial que presentan los productos resultantes a partir de imágenes obtenidas de sensores a bordo de UAV, tanto en trabajos para agricultura como en patrimonio.
4. Bibliografía - Dalamagkidis, K., Valavanis, K.P., Piegl, L.A., 2008. Current Status and Future Perspectives for Unmanned Aircraft System Operations in the US. J Intell Robot Syst 52, 313-329.
- Mesas-Carrascosa, F.J., Clavero Rumbao, I., Barrera Berrocal, J.A., & García-Ferrer Porras, A. (2014a). Positional Quality Assessment of Orthophotos Obtained from Sensors Onboard Multi-Rotor UAV Platforms. Sensors, 14, 22394-22407 - Mesas-Carrascosa, F.J., Notario-García, M.D., Meroño de Larriva, J.E., Sánchez de la Orden, M., & García-Ferrer Porras, A. (2014b). Validation of measurements of land plot area using UAV imagery. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 33, 270-279.
- Mesas-Carrascosa, F.J., Notario García, M.D., Meroño de Larriva, J.E., García-Ferrer, A., 2016. An Analysis of the Influence of Flight Parameters in the Generation of Unmanned Aerial Vehicle (UAV) Orthomosaicks to Survey Archaeological Areas. Sensors, 16, 1838.
- Nonami, K., 2007. Prospect and Recent Research & Development for Civil Use Autonomous Unmanned Aircraft as UAV and MAV. Journal of System Design and Dynamics 1, 120-128.
- Ryan, A., Hedrick, J.K., 2005. A mode-switching path planner for UAV-assisted search and rescue, Decision and Control, European Control Conference. CDC-ECC '05. 44th IEEE Conference on, pp. 1471-1476.
- Samuel, W., 2005. UAVs in Community Police Work, UAVs - Civil and Commercial Applications I. American Institute of Aeronautics and Astronautics, Arlington, Virgnia
