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UAV and GIS – Un importante dúo dinámico

Una conversación con Devon Humphrey de Waypoint Mapping




Devon Humphrey ha trabajado con tecnologías SIG emergentes en las últimas tres décadas. Cuando se convirtió en Gerente SIG para el condado Lee en el Distrito Appraisal en Texas, en 1991, fue uno de los primeros en utilizar un GPS para georreferenciar fotografías aéreas del condado, mejorando en gran medida la gestión de ese territorio.

Después de trabajar en el área SIG de la oficina territorial de Texas para la prevención y respuesta ante eventos de derrames de petróleo, su unió a Esri como un representante técnico de ventas, al mismo tiempo que trabajaba en la universidad A&M de Texas enseñando SIG para respuesta a emergencias. Más tarde, como director técnico regional para Pictometry International Corp., evangelizó a usuarios de ArcGIS sobre los beneficios del uso de imágenes aéreas oblicuas.

Durante el derrame de petróleo de Deppwater Horizon ocurrido en el año 2010 en el golfo de México, Humphrey sirvió como Oficial de Información Geográfica (GIO) en el puesto de mando en Louisiana, en el diseño e implementación del SIG usando como fuente de información imágenes, en un momento en el cual la información en tiempo real era escasa.

Poco después del incidente, Humphrey reorientó su negocio de consultoría SIG, Waypoint Mapping, para proporcionar imágenes operativas comunes para organizaciones de infraestructura en sectores de energía y servicios públicos.

Convencidos del potencial que ofrece la captura de imágenes usando vehículos aéreos no tripulados (UAV) como fuente de datos para usuarios SIG, Humphrey creó, en el año 2012, una división en Waypoint Mapping dedicada a UAVs, la cual fue llamada Flightline Geographics.

En una entrevista con el escritor Mateo DeMeritt de Esri, Humphrey discute el uso de vehículos aéreos no tripulados (UAV) para la captura de datos SIG.

Hace poco tiempo comenzó a operar la división Flightline Geographic de Waypoint Mapping. ¿Cuándo comenzó su interés por usar UAVs para mapeo?

Usuarios SIG siempre han anhelado contar con imágenes de alta calidad en tiempo real. Con el paso de los años, las expectativas sobre resolución y rápida entrega han aumentado considerablemente. Gran parte del trabajo de Waypoint está relacionado con atención de emergencias. Contar con información visual en tiempo real es imprescindible para completar un cuadro operacional común. Dado que no se cuenta con un control sobre la flota aérea de vehículos tripulados, vehículos aéreos no tripulados ofrecen una capacidad única para que usuarios SIG capturen su propia información, en su propio marco de tiempo.

Waypoint comenzó a experimentar con imágenes provenientes de UAV en el año 2007. Desde entonces, tecnologías ópticas y baterías han evolucionado, permitiendo capturar información de áreas de mayor extensión y con mayor resolución.



Vuelos autónomos y sistemas ópticos avanzados han sido usados por el ejército durante muchos años. ¿En qué momento ambas tecnologías empezaron a converger de forma natural?

Si, el ejército ha estado trabajando por un par de décadas combinando estas dos tecnologías. Pero para casos de uso cotidiano, está mucho más relacionado con componentes técnicos, tales como pilotos automáticos y software de procesamiento SIG para la creación de ortofotomosaicos y nubes de puntos 3D. Una vez que estás tecnologías maduraron y fueron más asequibles, su combinación con el fuselaje de un avión era casi trivial.

Esta combinación comenzó a dar lugar a grandes avances justo antes del 9/11 (ataques terroristas el 11 de septiembre, 2001) y posterior a esto la FAA (Federal Aviation Administration) prohibió comprensiblemente el uso no controlado de vehículos aéreos no tripulados en interés de la seguridad nacional, lo que obstaculizó el desarrollo y proliferación de UAV – al menos en Estados Unidos. Como resultado, otras partes del mundo nos superaron tecnológica y comercialmente.

La captura de imágenes usando UAV tiene como beneficios la obtención de información de alta calidad y temporalidad ¿Puede ampliar estos y otros beneficios brindados por esta tecnología?

Debido a las características de vuelo únicas de vehículos aéreos no tripulados, las imágenes capturadas son más nítidas y ofrecen ventajas únicas. Los drones vuelan bajo en comparación con aeronaves tripuladas – 400 pies de altura es lo típico. Esto significa que la cámara captura información de alta resolución, del orden de dos a cinco centímetros. Además, debido a que hay una gran cantidad de imágenes con alto porcentaje de superposición, los resultados del procesamiento digital fotogramétrico produce nubes de puntos 3D con similar resolución. El tiempo de respuesta es de unas pocas horas, en lugar de días, semanas o meses en el caso de los plazos de entrega tradicionales. El usuario también controla el proceso en lugar de trabajar con un proveedor externo o estar atrapado usando "procesos cíclicos”, donde en muchas ocasiones las imágenes genéricas no cumplen con los requisitos temporales.

¿Cuáles son algunos de los más recientes desarrollos con respecto a la regulación de la FAA?

El Congreso de Estados Unidos ha visto los beneficios del uso de vehículos aéreos no tripulados para usos profesionales y ha ordenado a la FAA producir “reglas de los cielos” para su incorporación en el espacio aéreo nacional. Naturalmente, la FAA tiene como primer orden la seguridad, por lo que se tomarán un tiempo prudente para establecerlas. Evitar colisiones es una preocupación, así como lo es el impacto con objetos en el suelo. La mayoría de vehículos aéreos no tripulados serían usados para el mapeo y estarían instaladas en pequeñas aeronaves, de peso ligero y que vuelan muy por debajo del tráfico aéreo normal.

Como se ha visto, Amazon ha divulgado recientemente sus planes para entregar mercancías usando vehículos aéreos no tripulados, provocando que el sector privado esté influyendo en el sector. Mi predicción es que si la FAA no acelera el proceso para establecer normas, el mercado comercial y de consumo simplemente volará sin permiso. Mientras se emite alguna respuesta, esto ya está sucediendo, influyendo en el ritmo del proceso, y con suerte, provocando que las cosas se aceleren.



¿Qué está haciendo ahora la FAA?

LA FAA ha seleccionado un conjunto de sitios de prueba en distintas universidades para trabajar en temas de prevención de colisiones entre otros. Una de ellas es la Universidad A&M de Texas. La investigación tendrá una duración de un año o más. Mientras tanto, cada vez se venden más aviones no tripulados a través de sitios como Amazon.com, usados no necesariamente para mapeo, pero si por aficionados en el tema. Están por todas partes. Si vas a la ciudad Lake en Austin, Texas, en una agradable tarde de fin de semana o por la noche, podrá ver decenas de ellos volando alrededor. Ellos son el equivalente moderno a las cometas. Por supuesto, existen problemas de privacidad a considerar, pero la FAA no se ocupa de proteger la privacidad, únicamente de la seguridad pública.

En una conferencia reciente sobre UAVs en California, un funcionario de la FAA prácticamente abrió el cielo sin saberlo. Ante la pregunta “si un agricultor desea adquirir un UAV y sobrevolar sus cultivos” el funcionario respondió “no es algo que nos concierna”. Aunque no se cree que esa sea la posición oficial, se demuestra la alta influencia que está generando el mercado comercial. Francamente, no hay mucho que se pueda hacer para detenerlo.

Todo el mundo quiere cielos seguros. Sin embargo, los usos y la demanda de datos recolectados por UAVs son incontenibles. El congreso continuará presionando para que la FAA siga adelante con la elaboración de normas. Esto involucra muchas posibilidades como tomar exámenes, obtener una licencia, registrar fuselajes, etc. Pero se seguirá adelante con ello.

¿Qué Sectores están usando esta tecnología?

El rango es increíble. Al igual que con los SIG, casi cualquier caso de uso puede verse beneficiado de una mayor resolución, de imágenes propias y de nubes de puntos 3D. Como se ha mencionado, Estados Unidos está limitado. En otras partes del mundo, la tecnología está en auge. Pero se está haciendo el trabajo en Estados Unidos, con socios federales, estatales y universitarios. Esas organizaciones pueden solicitar certificados de autorización a la FAA para volar un modelo determinado de vehículo aéreo no tripulado en una ubicación geográfica muy específica. Se ha trabajado en proyectos agrícolas (viñedos) y proyectos de investigación de incendios forestales. También se solicitó permiso de uso para supervisar el desastre de Deppwater Horizon, recientes incendios forestales e incidentes relacionados con inundaciones, pero hasta la fecha la FAA no ha aprobado el uso de UAV para estos eventos. La típica respuesta es que “esto puede hacerse con una aeronave tripulada”.

La agricultura está a punto de ser uno de los sectores más beneficiados por la combinación entre el uso de vehículos aéreos no tripulados y SIG. Los agricultores ya están comprando sus propios vehículos aéreos no tripulados para la inspección de sus zonas de cultivo.



¿Cuáles son algunos del uso de UAVs para la visualización de información en un SIG?

Uno de ellos es Fulll Motion Video (FMV). El ejército ha desarrollado una tecnología que combina un video con un mapa digital a través de la georreferenciación y la estabilización de imagen. Se tienen decenas de aplicaciones en ArcGIS para integrar este tipo de información usando múltiples herramientas.

Actualmente, se usa FMV para controlar incendios forestales de prueba para su investigación. Otro proyecto reciente involucra el monitoreo de tuberías. El UAV vuela a lo largo de la tubería capturando información georreferenciada que se puede usar en FMV para digitalizar las características de interés desde el cuadro de video. Esto puede incluir invasiones, filtraciones, zonas de erosión, etc. Es mucho más fácil ver un video en la oficina y reconocer características de interés, que tratar de hacer lo mismo desde un avión o un helicóptero.

Descubrir el mercado actual de vehículos aéreos no tripulados y hacia dónde se dirige

El mercado actual está en el extranjero. Hay un mercado limitado dentro del Gobierno de los EE.UU. y en áreas de investigación de Universidades. Lugares como Canadá, Australia, Nueva Zelanda, México, Sudáfrica, China, entre otros, ya han adoptado la misma herramienta y están siguiendo la curva de adopción de GPS desde el año de 1990. En otras palabras, el crecimiento es exponencial.

Dentro de los próximos años, cada empresa de encuestas y muchas organizaciones SIG tendrán y operarán pequeños vehículos aéreos no tripulados para mapeo. Es obvio y es divertido, si se hace de forma segura.

¿Qué hay en el horizonte de Flightline Geographic?

Se sigue trabajando con clientes gubernamentales que pueden utilizar UAVs, universidades y en el extranjero. Tampoco se descarta por completo el uso de aviones tripulados. Vehículos aéreos no tripulados tienen duraciones de vuelo desde 30 minutos hasta varias horas, lo que a veces involucra el uso de aeronaves tripuladas para proyectos más grandes, como volar sobre un oleoducto, 1.000 millas por día.

También se está trabajando para apoyar al sector de viticultura en Texas. Los viñedos pueden usar la tecnología UAV para realizar la detección temprana de plagas y ver la salud general vegetativa. Análisis de teledetección usando UAV pueden resaltar puntos de conflicto antes de que puedan ser detectados a simple vista. La densidad vegetal también puede ser estudiada a partir de las nubes de puntos 3D de alta resolución.

Se está trabajando con el UAV Hawkeye en Nueva Zelanda para llevar a cabo demostraciones de vuelo y formación, de manera que cuando las reglas lo permitan, los usuarios SIG puedan estar listos para integrar UAVs a su kit de herramientas geoespaciales. Algunas organizaciones SIG no se sienten cómodas al realizar inversiones para la compra de un UAV y una cámara digital cuyos costos podrían estar entre los US $10.000 y US $100.000. En estos casos se ofrece el servicio de captura de información.

Para obtener más información sobre UAV y su combinación con SIG, visite flightlinegeographics.com o escriba al correo electrónico de Devon Humphrey.