Uso de la Tecnología RPA para impulsar el desarrollo del Catastro Rural Nacional

Antes de iniciar un vuelo, es necesario cumplir con las normas establecidas por la agencia nacional de aviación civil, las cuales suelen determinar los procedimientos y condiciones administrativos para obtener una licencia de piloto, utilizar el espacio aéreo, determinar restricciones operativas para garantizar la seguridad del vuelo y permisos específicos de vuelo.

La planificación del vuelo generalmente implica seleccionar una plataforma, inspeccionar el terreno y definir los parámetros de la misión, tales como: altitud de vuelo/tamaño GSD, dirección de operación y superposición longitudinal y lateral. Muchos sistemas RPA requieren puntos de apoyo: PA en el suelo, que pueden ser detalles de estructuras permanentes o señales diseñadas para ser claramente visibles e identificables en fotografías aéreas. Estas unidades suelen estar equipadas con receptores GNSS que realizan mediciones de código, lo que permite determinar la posición de la cámara con una precisión de 1,5 a 4 metros para cada fotograma. La ubicación de la cámara cerca del PA permite mejorar y controlar la precisión geométrica del ortomosaico y otros productos finales de reconocimiento aéreo.

Los fabricantes han intentado resolver este problema integrando receptores GNSS de doble frecuencia en plataformas capaces de utilizar técnicas de cinemática en tiempo real (RTK) o cinemática de posprocesamiento (PPK) para la georreferenciación directa a nivel centimétrico, eliminando así la necesidad de megafonía. Sin embargo, los métodos GNSS cinemáticos son sensibles a la resolución errónea de ambigüedades, lo que puede generar errores sistemáticos en el posicionamiento, por lo que se recomienda utilizar puntos de control (CP) para verificar la precisión del posicionamiento del ortomosaico resultante.

La estimación de coordenadas en tiempo real en el momento de la adquisición de imágenes y la determinación de la altitud RPA requieren una comunicación por radio constante entre la plataforma y el control de tierra. Por otro lado, el sistema PPK no necesita esta conexión, pero el resultado de la georreferenciación no es inmediato, sino que se obtiene después del vuelo. En la etapa de procesamiento, las fotografías en bruto se descargan y transforman en productos de datos para su uso en sistemas de información territorial o catastral. Primero, se usa un descriptor único para identificar píxeles en varias fotos que representan el mismo objeto. Estos puntos de conexión se utilizan luego para realizar la calibración de la cámara y la orientación de la imagen ajustando los bloques de fotografías aéreas. Este proceso le permite extraer los parámetros de orientación internos y externos de la foto, también conocidos como estructura de movimiento. En este paso, se incluye PA para mejorar la precisión geométrica y verificar la calidad de las estimaciones de parámetros. La nube de puntos 3D dispersa obtenida en este paso se enriquece con un algoritmo de densificación y se interpola un modelo de superficie digital. Finalmente, las fotografías originales se agrupan y se crea un ortomosaico utilizando la información de altura del modelo anterior.

Las variables que influyen en la exactitud de los levantamientos es un tema crucial cuando se trata de evaluar productos de datos utilizados para catastro, ya que la normativa debe imponer determinados umbrales de tolerancia en la definición de los vértices de los predios y, por consiguiente, en la determinación de sus límites y superficies. Existe una serie de factores a considerar al momento de evaluar la exactitud de un levantamiento con RPA, entre ellos la calidad de las fotografías. Una baja calidad (ej. desenfoque, difuminación, hot spots, etc.) afecta directamente al procesamiento fotogramétrico e introduce deformaciones en el bloque. Lógicamente, este parámetro de calidad está relacionado directamente con las características del sensor o de la cámara fotográfica, no obstante, puede influir también el modo de vuelo. Otra variable importante es la cantidad y distribución de PA, es determinante para el ajuste del bloque. El número de PA depende, en cualquier caso, de los errores remanentes del proceso de calibración de los lentes de la cámara, entretanto, la distribución de los PA influencia el mejoramiento de la exactitud horizontal y vertical de los modelos de la realidad. La utilización de RPA con RTK o PPK tiene potencial para reducir la cantidad necesaria de PA e incluso prescindir de ellos puesto que las posiciones precisas de los centros de proyección en el instante de cada toma contribuyen significativamente con una mejor aproximación de los parámetros exteriores durante el proceso de ajuste del bloque.

De todos modos, se recomienda usar una computadora para verificar el resultado final. También se deben considerar los efectos de variables externas como la cobertura del suelo y el viento. Por ejemplo, las áreas con vegetación densa, suelos altamente reflectantes o estructuras brillantes pueden causar problemas con el fotomosaico. El viento reduce la autonomía de la RPA por el mayor consumo de batería, y también provoca huecos de tiro o cobertura insuficiente. Estos problemas se pueden solucionar aumentando el solapamiento de las tiras (especialmente lateralmente) y realizando vuelos entrecruzados en el plan de vuelo. Estas breves consideraciones muestran que la precisión del levantamiento depende de variables internas, procesamiento fotogramétrico, instrumentación y variables externas. Por esta razón, es necesario crear un conjunto de buenas prácticas y especificaciones técnicas para la producción de ortomosaicos, que son un medio de levantamiento catastral.

En aplicaciones catastrales de RPA, RPA y técnicas relacionadas se utilizan para generar fotografías de muy alta resolución de áreas relativamente pequeñas en comparación con los vuelos fotogramétricos tradicionales. Estos datos permiten la identificación y digitalización de los límites visibles de la propiedad utilizando un enfoque participativo en línea con el enfoque de ‘adecuación al propósito’ (Enemark, S. et al. et al., 2016). En un contexto rural, las RPA son más adecuadas para volar en áreas periurbanas, que a menudo son áreas grises con una combinación de zonas urbanas y agrícolas y cambios significativos en el uso del suelo. Las áreas características de pequeños agricultores también son adecuadas para estudios con RPA. Un análisis visual previo al área de trabajo permite determinar el área promedio del inmueble y en base a esto se planifica un vuelo utilizando el GSD adecuado. Anteriormente se estimó que volar aeronaves de ala fija o híbridas podría cubrir un área de 1200 a 2400 hectáreas; estos valores de referencia dependen del logotipo, la altitud de vuelo y el tamaño de píxel en el suelo.

Sin embargo, la cobertura se amplía constantemente a medida que se mejoran las plataformas, las herramientas, los motores impulsores y las baterías. La fotogrametría RPA ha comenzado a ser utilizada de manera rutinaria en el proceso de generación de información catastral en varios países del mundo, principalmente en África y el Sudeste Asiático. Primero, el propósito del estudio de caso es considerar la precisión de este enfoque y contrastarlo con los estándares y requisitos del código catastral actual. Luego, la aplicación se adaptó para transformar la eficiencia y la eficacia de la línea de producción de datos catastrales, lo que demuestra que la industria está innovando en respuesta a las necesidades de la sociedad. A nivel regional, el ejemplo más notorio es el Instituto Nacional de Colonización y Reforma Agraria de Brasil (INCRA), que estableció criterios de aplicación para la evaluación de fotografías aéreas a través de su reglamento de aplicación INCRA/DF/N° 02 de 19 de febrero de 2018. Los productos resultantes se miden para ser utilizados para determinar las coordenadas del pico que define el límite de la propiedad rural. El artículo 2 del citado instrumento legal establece que los productos obtenidos por fotogrametría aérea podrán ser utilizados para la georreferenciación de predios sólo si los signos de la restricción pueden ser identificados con fotografías.

Aparte del caso brasileño donde se usó RPA para levantamientos de propiedad individuales o precisos y mostró un rasgo muy característico, el uso de esta técnica geotécnica sigue la línea de que en todos los estudios de caso publicados los límites de la propiedad se detectaron visualmente y luego se digitalizaron a partir del ortomosaico. Esta tarea se realiza con pequeños grupos de propietarios o propietarios reunidos en el terreno o en oficinas para verificar los linderos y legitimar las actuaciones administrativas resultantes del levantamiento catastral, que darán lugar a actualizaciones o mejoras que se incluirán en el catastro Nueva propiedad para la base de datos. La única limitación en el uso de este método (con respecto a las ortofotos convencionales y las imágenes satelitales de alta resolución) es precisamente que las restricciones se pueden visualizar claramente, es decir, tienen una manifestación física en forma de caminos o caminos secundarios, rocas o alambre de púas. , zanjas, muros de mampostería o cualquier otro tipo de valla o elemento divisorio. En cualquier caso, el ortomosaico puede ser utilizado como cartografía base o de soporte actualizada útil para barridos o actualizaciones catastrales en el terreno.