Cómo crear el modelo digital del depósito de agua en sólo 1 día
La gestión de los grandes embalses de agua puede ser un reto a lo largo del tiempo debido a la inexactitud o desactualización de la información geográfica, lo que da lugar a discrepancias entre los datos reales y los del diseño inicial. Para mantener eficazmente los embalses, es esencial utilizar métodos de medición avanzados, como la topografía y la cartografía con escáneres LiDAR y vehículos no tripulados, que ayudan a proporcionar oportunamente un seguimiento y un cálculo precisos del volumen de almacenamiento de agua, así como la previsión y la simulación de las condiciones hidrológicas.
SOBRE EL PROYECTO
En este proyecto de un día de duración, se demostró que el uso de un USV hidrográfico para obtener cartografía submarina y de un UAV equipado con un escáner LiDAR para obtener los límites de los embalses y los datos topográficos, da como resultado una gestión simplificada y eficiente de los grandes embalses de agua.
Para realizar las mediciones por encima y por debajo del nivel del agua se utilizó el USV APACHE 3 con ecosonda monohaz y el escáner LiDAR AA450 instalado en el vehículo aéreo no tripulado. Además, se utilizó una antena inteligente GNSS RTK como estación base.
FASE 1 - REALIZACIÓN DEL ESTUDIO BATIMÉTRICO
El estudio batimétrico consta de tres etapas principales: preparación, medición y procesamiento de datos.
Paso 1. Preparación.
Antes del levantamiento, como no se disponía de una red GNSS RTK, es necesario instalar una estación base GNSS, establecer puntos de control y realizar la calibración del lugar para establecer un referencial cartográfico.
Para los objetivos de medición, podemos establecer la ruta en el software de antemano; entonces, el barco se medirá automáticamente a lo largo de la ruta (lo que se hizo en este proyecto), o podemos utilizar el control remoto para operar el barco durante el siguiente paso de esta encuesta.
Figura 1: La planificación de la ruta para la navegación autónoma del USV Apache 3.
Paso 2. Medición.
En el proceso de medición, el software localizó los puntos según la ruta prescrita. La distancia entre los puntos de anclaje de la línea de prueba se codificó según la proporción de la medición para garantizar que los puntos de convergencia con la línea de prueba principal estuvieran dentro del rango especificado. Cada línea de inspección se comparó con los puntos de cruce de la línea principal de la encuesta.
Figura 2: El USV Apache 3, un dron marino portátil con una ecosonda de mono-haz, está realizando un estudio hidrográfico.
Paso 3. Procesamiento de datos.
El software CHCNAV HydroSurvey 7, suministrado con el USV Apache 3, se utilizó para gestionar la recogida de datos brutos, la cartografía, el posicionamiento, la visualización de la trayectoria en tiempo real, el procesamiento de datos y los sistemas de coordenadas.
El software integra funciones de adquisición de datos y de posprocesamiento. Es compatible con los datos estándar de profundidad del agua GPGGA y SDDPT y con el formato DWG/DXF, con capacidades de edición, ocultación y visualización de capas.
Figura 3: Procesamiento de datos en el software HydroSurvey.
De acuerdo con las diferentes áreas de los embalses bajo diferentes elevaciones, se obtuvo y procesó la capacidad de almacenamiento correspondiente.
Figura 4: Elevación submarina y cálculo de la superficie del embalse y de la capacidad de almacenamiento.
FASE 2 - REALIZACIÓN DE UN ESTUDIO AÉREO
Al igual que en la fase anterior, la realización de los estudios aéreos consta de tres pasos: preparación, medición y procesamiento de datos.
Paso 1. Preparación.
Antes de recoger los datos del escáner y de las imágenes con el vehículo aéreo no tripulado (UAV) que lleva el sistema LiDAR+RGB (Alpha Air 450), fue necesario instalar una estación base GNSS en un cielo abierto cerca del lugar del proyecto.
Dependiendo del modelo de la estación GNSS utilizada, los reconocimientos aéreos pueden realizarse en modo de tiempo real o en modo de posprocesamiento mediante el registro de datos estáticos.
Figura 5: El sistema AlphaAir 450 Lidar (AA450) con IMU, GNSS, escáner 3D y cámara RGB integrados.
Paso 2. Adquisición de datos e imágenes LiDAR.
El escáner LiDAR AA450 cuenta con un sistema de control del flujo de trabajo de un solo toque que permite gestionar cualquier estudio con sólo pulsar un botón.
Cuando se recogieron los datos aéreos para el proyecto, se utilizó el software CHCNAV CoPre -un software de preprocesamiento de escaneado láser 3D suministrado con el AA450- para transferir los datos al ordenador mediante un cable USB-C.
Paso 3. Procesamiento de datos.
En el primer paso, se utilizó el software CoPre para combinar los datos láser en bruto y los datos del punto de venta para generar datos de nubes de puntos georreferenciados. En un segundo paso, se combinaron los datos de la imagen en bruto y de los puntos de venta para generar un modelo ortométrico digital (DOM). Los datos de la nube de puntos del suelo se clasificaron en el software de posprocesamiento de captura de la realidad CoProcess para generar el modelo digital de elevación (DEM).
Figura 6: Los datos de la nube de puntos láser original (izquierda) y la nube de puntos coloreada (derecha).
Figura 7: La DOM del yacimiento (izquierda) y el DEM (derecha) tras el procesamiento de los datos.
FASE 3. - CÁLCULO DE LA CAPACIDAD DEL DEPÓSITO DE AGUA
En esta fase, se creó el modelo virtual del yacimiento. El nivel de agua en metros y la capacidad en metros cúbicos se calcularon de forma eficaz y precisa y se presentaron en el diagrama.
Figura 8: La modelización en 3D del valor del agua disponible en comparación con el nivel de agua actual.
Figura 9: Diagrama de la capacidad de agua del embalse.
Mediante el uso de nuevas tecnologías, como los escáneres LIDAR, los drones y los USV, ahora es posible mejorar el nivel de precisión y el tiempo dedicado a adquirir la topografía del embalse y calcular su capacidad de almacenamiento. Como resultado, los costes de las encuestas se reducen significativamente y se mejora la eficacia del proceso de mantenimiento a largo plazo. El modelo numérico del yacimiento se utiliza para mejorar los resultados de las prospecciones y la cartografía, y para simular, controlar y predecir la evolución futura.
___
Acerca de CHCNAV
Fundada en 2003, CHC Navegación (CHCNAV) crea innovadoras soluciones de navegación y posicionamiento GNSS para hacer más eficiente el trabajo de los clientes. Los productos y soluciones de CHCNAV cubren múltiples industrias como la geoespacial, la construcción, la agricultura y la marina. Con una presencia mundial y distribuidores en más de 120 países y más de 1.500 empleados, CHC Navigation está reconocida como una de las empresas de más rápido crecimiento en el campo de la tecnología geomática. Para más información sobre CHC Navigation [Huace:300627.SZ], visite: https://chcnav.com/es/about-us/overview