Generación de cartografía a partir de imágenes captadas con dron de ala fija, asociada a proyectos hidráulicos fluviales
DOI:
https://doi.org/10.21138/GF.680Palabras clave:
UAV, fotogrametría, RGB, clasificación de cubiertas del suelo, rugosidad “n” de ManningResumen
El objetivo global del trabajo consiste en exponer y aplicar las metodologías necesarias para obtener información útil en procesos de modelaciones hidráulicas fluviales, a partir de datos captados con vehículos aéreos no tripulados (UAV). Utilizando imágenes obtenidas con dron de ala fija y un sensor con una resolución espectral centrada en el visible (RGB) y una resolución espacial de 15 cm, se realizan clasificaciones de cubiertas del suelo mediante diferentes métodos de clasificación (mixta, máxima verosimilitud, kNN), obteniendo aciertos globales en la cartografía temática que superan el 90 %. Con la finalidad de generar cartografía cuantitativa para la modelización de la granularidad de los sedimentos en la zona fluvial, se han calculado valores del índice de rugosidad “n” de Manning, variable de suma importancia en procesos de modelaciones hidráulicas, tanto físicas como matemáticas. Los resultados del “n” de Manning son contrastados con valores tabulados en literatura y comparados con valores existentes en informes hidráulicos del ámbito geográfico de estudio. En conclusión, este estudio supone una aplicación práctica de técnicas clásicas de modelado hidráulico combinadas con métodos de teledetección, pero con la aportación particular de utilizar datos procedentes de UAV, lo que permite obtener información con un detalle espacial muy elevado y permite estudios multitemporales.Citas
AERIAL IMAGING. (2017). “Trimble UX5 Aerial Imaging Solution, User Guide”. Disponible en https://apps.trimbleaccess.com/help/en/AerialImaging=2.2.6 . [Última Consulta: julio, 2020].
AGISOFT. (2014). “Agisoft PhotoScan users manual: Professional Edition, 1.1”. Disponible en http://downloads.agisoft.ru/pdf/photoscan-pro_0_9_0_en.pdf. [Última Consulta: julio, 2020].
ARCGIS. (2016). “Tutoriales de ArcGis. ArcMap 10.4”. Disponible en https://desktop.arcgis.com/es/arcmap/10.4/get-started/introduction/arcgis-tutorials.htm. [Última Consulta: julio, 2020].
Barreiro, A.; Domínguez, J.; Crespo, A.; González, H.; Roca, D.; Gómez, M. (2014). Integration of UAV Photogrammetry and SPH Modelling of Fluids to Study Runoff on Real Terrains. Plos One, November 2014, Volume 9, Issue 11, e111031.
Béjar, M.; Vericat, D.; Nogales, I.; Gallart, F.; Batalla, R. (2018). Efectos de las extracciones de áridos sobre el transporte de sedimentos en suspensión en ríos de montaña (Alto Río Cinca, Pirineo Central). Geographical Research Letters, 2018, Nº 44 (2), pp. 641-658.
Brasington, J.; Vericat, D.; Rychkov, I. (2012). Modeling river bed morphology, roughness, and surface sedimentology using high resolution terrestrial laser scanning. Water Resources Research, vol. 48, w11519.
Cardil, A.; Otsu, K.; Pla, M.; Silva, C.; Brotons, Ll. (2019). Quantifying pine processionary moth defoliation in a pine-oak mixed forest using unmanned aerial systems and multispectral imagery. Plos One, Disponible en https://doi.org/10.1371/journal.pone.0213027, March 19, 2019. [Última Consulta: julio, 2020].
Dorn, H.; Vetter, M.; Höfle, B. (2014). GIS-Based Roughness Derivation for Flood Simulations: A Comparison of Orthophotos, LiDAR and Crowdsourced Geodata. Remote Sens. 2014, 6, 1739-1759.
Chow, V. T. (1973). Open-Channel Hydraulics. McGraw-Hill-New York.
Dirección de Obras Hidráulicas. (2011). “Especificaciones Técnicas Topográficas”. Disponible en https://www.academia.edu/36634364/DIRECCION_DE_OBRAS_HIDRÁULICAS_ESPECIFICACIONES_TÉCNICAS_TOPOGRAFICAS. [Última Consulta: julio, 2020].
Dunford, R.; Michel, K.; Gagnage, M.; Piégay, H.; Trémelo, M. (2009). Potential and constraints of Unmanned Aerial Vehicle technology for the characterization of Mediterranean riparian forest. International Journal of Remote Sensing, Vol. 30, No. 19, 10 October 2009, 4915–4935.
Efrén, N. (2014). Aplicación de fotogrametría digital automatizada en geomorfología: dinámica morfo-sedimentaria en ríos de gravas. Proyecto de final de Máster en SIG y Teledetección. Universidad de Zaragoza.
Feng, Q.; Liu, J.; Gong, J. (2015). UAV Remote Sensing for Urban Vegetation Mapping Using Random Forest and Texture Analysis. Remote Sens. 2015, 7, 1074-1094.
Flener, C.; Vaaja, M.; Jaakkola, A.; Krooks, A.; Kaartinen, H.; Kukko, A.; Kasvi, E.; Hyyppä, H.; Hyyppä, J.; Alho, P. (2013). Seamless Mapping of River Channels at High Resolution Using Mobile LiDAR and UAV-Photography. Remote Sens. 2013, 5, 6382-6407.
GEOCOM (2013). “Especificaciones Técnicas UAS Trimble UX5”. Disponible en https://www.geocom.cl/assets/022543-578-ESP_TrimbleUX5_WP_0613_HR1.pdf. [Última Consulta: junio, 2019].
GLOBAL MAPPER. (2016). “Guía de Inicio rápido”. Disponible en https://www.geosoluciones.cl/documentos/globalmaper/GM_Getting_Started_Guide_v19_SP.PDF. [Última Consulta: julio, 2020].
Haralick, R.; Shanmugam, K.; Dinstein, I. (1974). Textural features for Imagen classification. IEEE, 6 (3), 610-621.
Hendrickx, H.; Vivero, S.; De Cock, L.; De Wit, B.; De Maeyer, P.; Lambiel, C.; Delaloye, R.; Nyssen, J.; Frankl, A. (2019). The reproducibility of SfM algorithms to produce detailed Digital Surface Models: the example of PhotoScan applied to a high-alpine rock glacier. Remote Sensing Letters, 2019, vol. 10, no. 1, 11–20.
Hung, C.; Xu, Z.; Sukkarieh, S. (2014). Feature Learning Based Approach for Weed Classification Using High Resolution Aerial Images from a Digital Camera Mounted on a UAV. Remote Sens. 2014, 6, 12037-12054.
Instituto Nacional De Hidráulica. (2015). “Estudio Evaluación y Modelación Hidráulica-Sedimentológico Física y Matemática del río Maipo para el Seguimiento de Explotaciones de Áridos y Obras de Protección Existentes en el Sector Confluencia río Clarillo a puente Naltahua”. Etapas I, II, III y IV. Disponible en http://www.inh.cl/arcgis/Maipo_e1_geo.pdf, http://www.inh.cl/arcgis/Maipo_e2_terreno.pdf, http://www.inh.cl/arcgis/Maipo_e3_mmatematica.pdf, http://www.inh.cl/arcgis/Maipo_e4_mfisico.pdf. [Última Consulta: julio, 2020].
Laliberte, A.; Herrick, J.; Rango, A.; Winters, C. (2010). Acquisition, Orthorectification, and Object-based Classification of Unmanned Aerial Vehicle (UAV) Imagery for Rangeland Monitoring. Photogrammetric Engineering & Remote Sensing Vol. 76, No. 6, pp. 661–672.
Laliberte, A.; Rango, A. (2011). Image Processing and Classification Procedures for Analysis of Sub-decimeter Imagery Acquired with an Unmanned Aircraft over Arid Rangelands. GIScience & Remote Sensing, 2011, 48, No. 1, p. 4–23.
Landis, J.R.; Koch, G.G. (1977), A one-way components of variance model for categorical data. Biometrics, 33, pp. 671–679.
Lelong, C.; Burger, P.; Jubelin, G.; Roux, B.; Labbé, S.; Baret, F. (2008). Assessment of Unmanned Aerial Vehicles Imagery for Quantitative Monitoring of Wheat Crop in Small Plots. Sensors 2008, 8, 3557-3585.
Llena, M.; Vericat, D.; Martínez-Casasnovas, J.A. (2018). Application of Structure from Motion (SfM) algorithms for the historical analysis of changes in fluvial geomorphology. Cuaternario y Geomorfología (2018), 32 (1-2), 53-73.
Martín, J.; Cánovas, F.; Alonso, F.; Gomariz, F.; Moreno, J. (2012). Clasificación de coberturas del suelo en la Demarcación Hidrográfica del Segura mediante técnicas de minería de datos. XV Congreso Nacional de Tecnologías de la Información Geográfica, Madrid, AGE-CSIC.
MIRAMON. (2014). “Manual de Referencia de MiraMon”. Disponible en http://www.creaf.uab.es/miramon/help/spa/mm32/manualrf.htm, [Última Consulta: julio, 2020].
Muñoz, E.; Béjar, M.; Tena, A.; Vericat, D.; Ramos, E.; Brasington, J.; Gibbins, C.; Batalla, R. (2014). Generación de modelos topográficos a partir de fotogrametría digital automatizada en un río de gravas altamente dinámico. XIII Reunión Nacional de Geomorfología, Cáceres 2014.
Pons, X.; Arcalís, A. (2012). “Diccionari terminològic de Teledetecció”. Barcelona: Institut Cartogràfic de Catalunya.
Smith, M.J.; Asal, F.; Priestnall, G. (2003). “The use of photogrammetry and lidar for landscape roughness estimation in hydrodynamic studies”. PhD studies (Asal, 2003).
Tamminga, A.; Hugenholtz, C.; Eaton, B.; Lapointe, M. (2014). Hyperspatial remote sensing of channel reach morphology and hydraulic fish habitat using an unmanned aerial vehicle (uav): a first assessment in the context of river research and management. River Research and Applications, Published online in Wiley Online Library (wileyonlinelibrary.com) DOI: 10.1002/rra.2743.
Torres, J.; Padro, J.C. (2015). “Análisis de imágenes procedentes de vehículos aéreos no tripulados (UAV) para la obtención de aplicaciones en el seguimiento de la biodiversidad”. Proyecto de final de Máster en Teledetección y SIG. Universidad Autónoma de Barcelona.
TRIMBLE. (© 2006 – 2013). Especificaciones Técnicas Sistema Trimble R6 GNSS. Disponible en https://www.geocom.cl/assets/r61.pdf. [Última Consulta: junio, 2019].
TRIMBLE. (2013). Guía de Usuario Trimble UX5, versión 1.11. Disponible en https://www.geocom.cl/assets/3-Guia-de-Usuario-UX5.pdf. [Última Consulta: junio, 2019].
Tusell, J.M.; Vericat, P.; Frigola, P. (2014). Treballs de regeneració dels boscos cremats. El cas de la sureda. En: Tusell, J.M. i Vericat, P. (eds.). XXXI Jornades Tècniques Silvícoles Emili Garolera. 64-73.
Vázquez, D.; Arias, J.; Fernández, E.; Marquínez, J. (2018). Aportaciones de los Drones a la Geomorfología Fluvial. Disponible en https://www.researchgate.net/publication/331686819. [Última Consulta: julio, 2020].
Vericat, D.; Brasington, J.; Wheaton, J.; Cowie, M. (2009). Accuracy assessment of aerial photographs acquired using lighter-than-air blimps: low-cost tools for mapping river corridors. River. Res. Applic. 25: 985–1000.
Whitehead, K.; Hugenholtz, C. (2014). Remote sensing of the environment with small unmanned aircraft systems (UASs), part 1: a review of progress and challenges. J. Unmanned Veh. Syst. 2: 69-85 (2014).
Whitehead, K.; Hugenholtz, C.; Myshak, S.; Brown, O.; Leclair, A.; Tamminga, A.; Barchyn, T.; Moorman, B.; Eaton, B. (2014). Remote sensing of the environment with small unmanned aircraft systems (UASs), part 2: scientific and commercial applications. J. Unmanned Veh. Syst. 2: 86–102 (2014).
Zahawi, R.; Dandois, J.; Holl, K.; Nadwodny, D.; Leighton, J.; Ellis, E. (2015). Using lightweight unmanned aerial vehicles to monitor tropical forest recovery. Biological Conservation 186 (2015) 287–295.
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
©Los autores de los artículos y demás contribuciones publicadas en GeoFocus mantienen íntegros los derechos de propiedad intelectual sobre los mismos. Los autores y la entidad editora autorizan la reproducción total o parcial de los contenidos de la revista con estas condiciones:
1) Mencionar expresamente la autoría y la referencia de la publicación original.
2) No realizar un uso comercial o lucrativo de los mismos. En caso de ser así, debe contactarse con los autores para realizar los oportunos acuerdos.
3) Los autores/as conservan los derechos de autor y ceden a la revista el derecho de la primera publicación, con el trabajo registrado con la Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivar 4.0 Internacional, que permite a terceros utilizar lo publicado siempre que mencionen la autoría del trabajo y a la primera publicación en esta revista.
4) Se permite a los autores difundir electrónicamente (por ejemplo, en repositorios institucionales o en su propia página web) la versión publicada de sus obras, ya que favorece su circulación y difusión más temprana y con ello un posible aumento en su citación y alcance entre la comunidad académica.