APLICACIÓN DE LA TECNOLOGÍA VANT TRIMBLE EN EL CÁLCULO DE VOLUMEN DE MINERAL

APPLICATION OF THE VANT TRIMBLE TECHNOLOGY IN CALCULATING MINERAL VOLUME

Según la Administración Federal de Aviación (Federal Aviation Association, FAA) de los Estados Unidos de América, los vehículos aéreos no tripulados (VANT), son vehículos, ya sean aviones, helicópteros o algún derivado de estos, que pueden volar mediante sistemas electrónicos de control sin la necesidad de un piloto a bordo. Además, pueden ser tan simples como un aeromodelo de control por radio o tan complejo como un avión de vigilancia para usos militares.

Los VANT (Vehículos Aéreos no Tripulados) están equipados con cámaras digitales no métricas y GPS a bordo que permite la captura de la data de las fotografías, proporcionando un MDS (Modelos Digitales de Superficie) generado a partir de una nube de puntos 3D determinados fotogramétricamente con una alta resolución espacial. El cálculo de los volúmenes puede ser realizado en el software PhotoScan, a partir de la reconstrucción tridimensional de una matriz de alturas (MDS) obtenida con un nivel establecido.

El área que cubre un vuelo con VANT depende de la toma del área mínima de muestreo (GSD (distancia de muestra en el terreno): tamaño del área representada por cada píxel de una fotografía digital), y la precisión, de los resultados de la relación altura de vuelo – resolución de la imagen como muestra la figura 1a y 1b: relación altura de vuelo-GSD en el VANT Trimble ZX5 Multirrotor y UX5 Delta respectivamente, y de los puntos de control en el terreno (PCF) planificados, señalizados y medidos con tecnología GPS antes o después de la ejecución de los vuelos.

Fig.1.
Fig.1.a. Características del ZX-5 multirrotor, Fig.1.b. Características del UX-5 Delta.

La introducción de esta nueva tecnología proporciona numerosas ventajas socio- económicas: es un método no intrusivo que provoca el mínimo impacto en el medioambiente y mínimas afectaciones a las comunidades; una gran multitud de tipos de datos pueden ser recopilados de una manera rápida y de forma económica; es posible cubrir grandes áreas, reduciendo significativamente los costes; no son necesarios los accesos terrestres ni los permisos de ocupación; los datos pueden ser recopilados de áreas remotas, accidentadas y con cobertura vegetal densa.

Surgieron como equipos de defensa y ataque, pero en la actualidad los vehículos aéreos no tripulados se emplean en diversas esferas que impactan en la sociedad. Según Di Leo (2015), tanto a nivel experimental como operativo, dentro del ámbito civil los drones ya se emplean en múltiples actividades como:

• Inspección y monitoreo de instalaciones y obras de infraestructura

• Investigaciones atmosféricas

• Topografía y cartografía temática

• Geología y prospección petrolífera y gasífera

• Gestión de riesgos y desastres naturales (incendios, inundaciones, etc.)

• Exploración de lugares de difícil acceso, salvamento y rescate

• Cinematografía y fotografía comercial, artística y/o deportiva

• Control medioambiental

• Limnología y oceanografía

• Investigaciones sobre conservación de la biodiversidad

• Medios de comunicación y entretenimiento

• Movilidad, tráfico y logística en general

• Vigilancia y seguridad públicas

• Actividades agrícolas y pecuarias.

Se usan en la agricultura, en patrulla de fronteras y costas, lucha contra incendios, supervisión de materiales peligrosos, en protección civil ante desastres naturales. En fin, contribuyen a la toma de decisiones, al seguimiento de las obras, al mejoramiento de la productividad (Barrientos et. al., 2007; Shiratsuchi, 2014; Ojeda, Flores y Unland, 2014; Di leo, 2015).

Evidentemente, esta tecnología es superior a las que le preceden. Así se evidencia en el criterio de Di Leo (2015): «La fotografía aérea convencional puede ofrecer resoluciones espaciales aproximadas a las de los drones, pero con costos operativos sustancialmente mayores». Además, «Los drones presentan una disponibilidad casi permanente ya que pueden capturar imágenes aún en días nublados sin inconvenientes.»

En Cuba, según Martínez et. al., se han usado en la obtención de cartografía a grandes escalas, en geomática, catastro urbano, monitoreo de cultivos, estudios viales, urbanismo y obras de ingeniería (Barrientos et. al., 2007). Sin embargo, no se han usado para el cálculo de volúmenes de materiales en la minería.

Por la experiencia internacional, se conoce que su uso en esta actividad es más efectivo que las mediciones directas en el campo que realiza el hombre, debido a la reducción de los costos y a la obtención de mayor rendimiento.

Por esta causa, la empresa Geocuba Oriente Norte propone la adopción de esta tecnología para el cálculo de volúmenes de minerales. Para ello ya están realizando las pruebas prácticas.

Así que el objetivo de la investigación es argumentar las ventajas que proporciona el uso de la tecnología VANT TRIMBLE para el cálculo de volúmenes de minerales.

Para la realización de este trabajo se ejecutó un vuelo a 200 metros de altura del Municipio de Mayarí, perteneciente a la provincia de Holguín, el cual se realizó con VANT TRIMBLE ZX5 Multirrotor obteniéndose los siguientes datos:

-Cantidad de imágenes: 700 (más el fichero de los Elementos de Orientación Exterior).

-GSD: 5cm/pixel.

Se midieron 12 puntos de Control Fotográfico y 2 puntos de Control para chequeo. (Figura 2).

Fig. 2.
Puntos de control fotográfico medidos en el terreno con GPS.

El procesamiento de la información obtenida en los vuelos con la tecnología VANT Trimble se realizó en el software fotogramétrico PhotoScan aplicando los pasos siguientes para obtener el MDS (Modelos Digitales de Superficie):

Orientación de las imágenes y medición de los PCF (Figura 3).

Fig. 3.
Medición de los PCF en el PhotoScan.

Creación de la nube de puntos densa. Creación de la malla.

Creación del MDS.

Se emplearon las herramientas del PhotoScan para el cálculo de volumen.

Fig. 4.
Cálculo de volumen en el PhotoScan.

Se obtuvo el MDS (figura 5) con una precisión de 20 cm según la evaluación del EMC (Error Medio Cuadrático) (figura 6).

Fig. 5.
MDS obtenido.

Fig. 6.
Evaluación del EMC (Error Medio Cuadrático).

Los resultados obtenidos impactan en la economía y la sociedad, pues se logra reducir costos por conceptos de trabajos de campo y la productividad.

El hombre como principal gestor de los trabajos para el cálculo de volúmenes cuenta con un procedimiento que permite explotar al máximo de la productividad para lo cual están diseñadas las tecnologías y mitigar los impactos medioambientales que se generan en las comunidades próxima a las áreas de los trabajos.

Con el uso de la tecnología VANT Trimble (UX5-Delta y ZX5 Multirrotor) se obtiene una resolución de hasta 3,5 cm/pixel en las imágenes.

Los VANT (Vehículos Aéreos no Tripulados) proporcionan una solución integrada: obtención de datos como resultado de trabajos de fotografía aérea, su procesamiento fotogramétrico y análisis multifuncional puesto a la capacidad de recolectar un gran volumen de información en tiempo real lo que permite minimizar los impactos ambientales generados a las comunidades por los trabajos de campo.