Nuevo equipamiento para la producción aerofotogramétrica del IGN
Nuevo equipamiento para la producción aerofotogramétrica del IGN
Por Sebastián Ludueña y Laura Pietrángelo
La imagen corresponde a la nubes de puntos obtenidas en los relevamientos LiDAR realizados sobre la ciudad de Luján. Fuente: IGN.
Dentro de las misiones y funciones asignadas al Instituto Geográfico Nacional (IGN) por las leyes Nº 22.963 (Ley de la Carta) y Nº 16.828 (Ley de cubrimiento fotogramétrico del país), la Dirección de Sensores Remotos (DSR) tiene entre sus objetivos principales (establecidos a través del Decreto 2101/15 y de la Decisión Administrativa 489/19) gestionar la captura y procesamiento de datos geoespaciales obtenidos a partir de vuelos aerofotogramétricos con avión, a fin de generar información geográfica de base detallada, precisa y actualizada, como insumo fundamental para el conocimiento del territorio nacional y su representación cartográfica en distintas escalas.
En este sentido, en Mayo del año 2011, el IGN incorporó tecnología de vanguardia a través de la adquisición de una cámara aerofotogramétrica digital para avión (Vexcel UltraCam Xp), junto con un sistema de componentes interrelacionados para poder procesar los datos obtenidos y generar productos y subproductos fotogramétricos a partir de imágenes digitales (Pietrángelo y Sassone, 2012). Dicha tecnología revolucionó la cadena de producción de la DSR, dada la automatización de buena parte de la cadena del proceso de datos, lo que redujo notoriamente los tiempos en la producción de información.
En el año 2020, en el marco del Fondo Nacional de la Defensa (FONDEF), el Instituto Geográfico Nacional presentó ante la Secretaría de Investigación, Política Industrial y Producción para la Defensa del Ministerio de Defensa, la posibilidad de una alianza estratégica con la Dirección de Aviación del Ejército, para la adquisición de un avión y equipamiento fotogramétrico con la más alta tecnología disponible, destinados a la realización de vuelos fotogramétricos y relevamiento de información geoespacial.
Esta adquisición, que se concretó en Julio de 2024, permite al Ejército Argentino (EA) recuperar su capacidad aerofotográfica, discontinuada desde 2011, y al IGN incrementar significativamente la capacidad de relevamiento de información geoespacial a un muy bajo costo operativo, disponiendo de una herramienta de uso exclusivo para la captura de información geoespacial. De esta manera, el equipamiento fotogramétrico recibido, que se describe en los siguientes párrafos, marca el comienzo de una nueva etapa en la producción aerofotogramétrica del IGN.
Características del equipamiento recibido
El equipamiento adquirido está compuesto por un avión fotográfico Diamond DA-62 MPP “Survey Star”, una cámara aérea fotogramétrica digital Vexcel UltraCam Eagle Mk3, y un sensor aéreo laser LiDAR (Light Detection and Ranging) Riegl-VQ780II, junto con equipos físicos complementarios de posicionamiento y navegación, y hardware y software para procesamientos de los datos capturados por ambos sensores. Todo este conjunto tecnológico de última generación constituye un sistema de avanzada para el relevamiento de la geografía y topografía del territorio nacional, instrumento único en el ámbito de los organismos pertenecientes al Estado Nacional.
Avión Diamond DA-62 MPP: este modelo de la empresa Diamond Aircraft Industries es un avión utilitario, bimotor, de altas prestaciones y bajos costos de consumo y mantenimiento. Sus dimensiones, aviónica (software e instrumental de navegación y vuelo) y diseño son exclusivos para desarrollar tareas de relevamiento topo-cartográfico y captura de información geoespacial, con el cableado y conexiones adaptados para ello, características únicas dentro de la flota de aviones de las Fuerzas Armadas (FIGURA 1).
FIGURA 1. Avión aerofotográfico Diamond DA-62 MPP del EA
La operación y mantenimiento del avión está a cargo de la Dirección de Aviación del Ejército Argentino, el cual estará primariamente asignado para uso fotogramétrico del IGN. Además, el EA podrá entrenar a sus pilotos y copilotos durante las misiones fotogramétricas.
Cámara digital Vexcel UltraCam Eagle Mk3: es un dispositivo fotográfico digital de última tecnología, de gran formato, tiene una distancia focal de 100 mm y releva una cobertura del terreno de 5100 x 7938 m por toma (FIGURA 2). Posee la capacidad multiespectral, al capturar simultáneamente en las bandas Azul-Verde-Rojo (R, G, B), Infrarrojo cercano (NIR) y Pancromático, a una elevada velocidad de disparo (una imagen cada 1,5 segundos) y produce imágenes de 450 megapíxeles, de alta calidad radiométrica (14 bits), adecuadas para una amplia variedad de aplicaciones. La cámara cuenta con dos unidades de almacenamiento sólido, intercambiables en vuelo, que permiten almacenar 10 TB (más de 6000 imágenes), un sistema de posicionamiento GNSS/IMU integrado y está montada sobre una plataforma giroestabilizada UltraMount GSM40000, lo que garantiza la verticalidad en la toma de las imágenes con una desviación máxima de 0,1º. Para su manejo y control en vuelo, dispone de una tecnología de pantalla táctil que permite la visualización y control de calidad de cada imagen en el vuelo en forma instantánea.
FIGURA 2. Cámara aérea digital Vexcel UltraCam Eagle Mk 3 y su instalación en el avión
Sensor láser LiDAR Riegl VQ-780 II: es un instrumento que mide distancias con gran precisión. Su principio de funcionamiento se basa en determinar el tiempo que transcurre entre la emisión de un pulso láser y la detección de la señal reflejada tras encontrar un objeto o el suelo. Se encuentra instalado en la parte frontal del avión (FIGURA 3), y tiene un espejo poligonal que realiza un escaneo transversal a medida que el avión avanza, generando una nube de puntos tridimensionales muy densa que permite la elaboración de modelos digitales de superficie (MDS) y de terreno (MDT) de gran precisión y exactitud (hasta 20 mm). Posee una capacidad de repetición de pulsos de hasta 2 MHz (1,33 millones de pulsos/seg), y puede detectar hasta un máximo de 14 objetos por pulso. En condiciones estándar de operación permita relevar cerca de 400 km2/h de superficie, a 9,82 puntos/m2 desde una altura de 5000 pies sobre el terreno, dado su ángulo de visión (FOV) de 60º. Es importante destacar que para operar este sensor no es necesario contar con días en condiciones fotogramétricas óptimas para realizar el relevamiento, y que no reemplaza a la cámara aérea, sino que es un excelente complemento, ya que entre ambos permiten resolver problemas altimétricos en zonas de cobertura y topografía heterogénea.
FIGURA 3. Sensor Lidar Riegl VQ-780II y su instalación en la nariz del avión Diamond
La operación en vuelo de los sensores remotos y la instalación, uso y mantenimiento del hardware y software mencionados estarán a cargo del IGN, con los cuales se capturarán datos de la superficie del territorio de la República Argentina, a fin de extraer los rasgos geográficos y obtener subproductos derivados como fotografías aéreas, mosaicos ortorectificados, nube de puntos, modelos de superficie (MDS) y modelos del terreno (MDT).
La FIGURA 4 presenta la configuración de la cabina de vuelo del avión Diamond, con la ubicación de las pantallas de control de vuelo y de los sensores montados abordo.
FIGURA 4. Distribución de los sensores y pantallas de control en la cabina del avión DA-62
Entre fines de septiembre y principios de octubre de 2024, luego de la llegada del avión y los sensores fotogramétricos detallados, personal especializado del IGN y del EA recibió una capacitación intensiva de tres semanas en el uso de estos sensores y de los diversos softwares de pre y post procesamiento entregados. Esta capacitación fue realizada en instalaciones del EA (Campo de Mayo) y del Instituto Geográfico Nacional, y brindada por personal de las empresas Diamond Aircraft, IGI y GTBi, proveedoras de los sistemas aerotransportados.
Actividades de operación del nuevo sistema aerofotogramétrico
Durante los meses de octubre y noviembre de 2024 se ejecutaron diversos vuelos para probar los sensores y poner en práctica los conocimientos adquiridos por el personal del IGN y EA durante las capacitaciones recibidas.
Se realizaron vuelos de prueba y operativos con la cámara aérea y el LiDAR sobre la ciudad de Luján, Campo de Mayo, la ciudad de Paraná y sobre el Puente Zárate-Brazo Largo, y en todos ellos se obtuvieron excelentes resultados en la precisión y exactitud de los productos elaborados (ortomosaicos, modelos digitales de superficie y terreno, y nubes de puntos).
Se elaboraron los mosaicos de fotografías aéreas de los sectores relevados: Luján, Campo de Mayo (FIGURA 5) y ciudad de Paraná.
FIGURA 5. Ortofotomosaico RGB (color real) de Campo de Mayo
Se elaboraron también los MDS y MDT fotogramétricos de la ciudad de Luján, ciudad de Paraná (FIGURA 6) y Campo de Mayo.
FIGURA 6. Segmentos de MDS (izquierda) y MDT (derecha) de la ciudad de Paraná
Se procesaron las nubes de puntos obtenidas en los relevamientos LiDAR realizados sobre la ciudad de Luján, sobre el Puente Zárate-Brazo Largo (FIGURA 7) y sobre el sector de la pista de la Dirección de Aviación del EA en Campo de Mayo.
FIGURA 7. Relevamiento altimétrico LiDAR del complejo Zárate-Brazo Largo
Conclusiones
La actualización de la cartografía nacional a diferentes escalas, como misión principal del IGN, requiere de vuelos constantes y regulares que permitan abarcar diferentes zonas con distintas expresiones topográficas y ambientales. En cuanto al LiDAR, su empleo no se encuentra comprometido en su totalidad por condiciones meteorológicas que afecten las misiones de vuelo aerofotográfico.
El equipamiento recibido por el EA y el IGN permiten agregar a la experticia y conocimiento de ambos organismos un valor adicional que actualmente no cuenta ningún organismo del Estado Nacional, con la notable capacidad de obtener información geoespacial muy precisa y actualizada, para generar productos de mayor calidad en plazos cortos de tiempo.
Las posibilidades de empleo de esta tecnología se extienden más allá del ámbito vinculado estrictamente a la actividad del IGN, ya que otros organismos públicos nacionales, provinciales y municipales, de investigación y académicos, así como también empresas privadas, podrán contratar este sistema aerofotográfico para la elaboración de productos para diversidad de temáticas como planificación territorial, actualización catastral, proyectos medioambientales, estudio y mitigación de emergencias, construcción y monitoreo de obras de ingeniería específicas (represas, puentes, caminos, etc.), entre otras opciones y alternativas que ofrecen la combinación de las fotografías aéreas de alta resolución y los modelos digitales de elevación provenientes de los datos de la cámara aérea digital y del LiDAR. En definitiva, con el uso y manejo de la información geoespacial que podrá ser elaborada con esta nueva tecnología aerofotogramétrica, se beneficiará toda la sociedad.
Bibliografía
- Pietrangelo, L., y Sassone, M. (2012). Nueva era en la fotogrametría digital del IGN: Aspectos técnicos y el proceso fotogramétrico. El Ojo del Cóndor , (2), 46–51..
Autores
Sebastián Ludueña . Licenciado en Geografía y Master of Science en Geoinformación y Observación Terrestre. Director de Sensores Remotos, Instituto Geográfico Nacional. sluduena@ign.gob.ar
Laura Pietrángelo . Ingeniera Geógrafa. Directora Nacional de Producción Cartográfica, Instituto Geográfico Nacional. lpietrangelo@ign.gob.ar