¿Qué es la distancia de muestreo del suelo?

Por qué la distancia de la muestra del suelo es importante para la fotogrametría y cómo calcular su GSD (Ground Sample Distance, por sus siglas en inglés).

La distancia de la muestra del suelo es una métrica útil para la fotogrametría y para las mediciones en proyectos de cartografía y topografía con drones. La GSD se define como la distancia entre los centros de dos píxeles adyacentes medida sobre el terreno. Esta métrica está relacionada con la longitud focal de la cámara, la resolución del sensor de la cámara y la distancia de la cámara al sujeto. Suele describirse en centímetros por píxel (cm/px).

¿Por qué es importante entender la GSD?

En la fotogrametría y la topografía aérea, la distancia de la muestra al suelo puede afectar a la precisión del levantamiento. Los datos recogidos durante el levantamiento se transformarán en medidas y distancias del mundo real. Su GSD ayudará a traducir las distancias en sus imágenes a distancias sobre el terreno.

Una GSD de 5 cm/px significa que un píxel de la imagen representa un cuadrado de 5 x 5 centímetros (25 cm2) sobre el terreno. Un cuadrado más pequeño se traduce en más detalles dentro de la imagen. La GSD escalará linealmente con la altitud del dron si éste lleva una cámara con un objetivo de distancia focal fija. La GSD escalará linealmente con la distancia focal si la cámara tiene un objetivo variable. Si un dron vuela más cerca del suelo, la GSD mejorará y los detalles más pequeños serán más claros en la imagen.

¿Qué se considera una “buena” distancia de muestreo del terreno?

Un valor más bajo de GSD significa una medición más precisa. Su levantamiento no puede ser más preciso que su GSD. El rango para la fotogrametría con UAV suele estar entre 1,5 y 2,5 cm/px (.6 a 1 pulgada). Algunos recomiendan una distancia de muestreo del suelo de 1 cm/px para los levantamientos profesionales, lo cual es muy bajo.

Para obtener este nivel de GSD, el piloto tendría que volar a una altitud muy baja, lo que disminuiría la superficie por vuelo y aumentaría la posibilidad de colisión con un objeto en el suelo.

Para conseguir un mayor nivel de GSD se pueden hacer algunas cosas:

  • Reducir la altitud
  • Aumentar la resolución del sensor de la cámara
  • Aumentar la distancia focal

Para conseguir un mayor nivel de precisión en el levantamiento, se recomienda utilizar un sensor de imagen de alta resolución, volar más cerca del suelo y utilizarlo junto con los datos PPK. Se pueden conseguir precisiones subcentimétricas con una GSD de 2,5 cm (1 pulgada) a una altitud de 122 metros (400 pies).

Comparación entre la distancia de muestreo del suelo baja y alta

Baja GSD Alta GSD
Mayor precisión Menor precisión
Mayor detalle de la imagen Menor detalle de la imagen
Altura de vuelo inferior (altitud) Altura de vuelo superior (altitud)
Más datos Menos datos

¿Cómo se calcula la GSD?

Diagrama que muestra los factores relacionados con el cálculo de la distancia de muestreo del suelo

La fórmula para calcular la GSD es (altitud de vuelo x altura del sensor) / (distancia focal x altura y/o anchura de la imagen). Si quieres experimentar con una calculadora fuera de la planificación del vuelo, Pix4D tiene una disponible en línea. Todo lo que tienes que hacer para determinar la distancia de muestreo del suelo es enchufar tu altitud de vuelo, el ancho del sensor de la cámara, la longitud focal de la cámara, el ancho de la imagen y la altura de la imagen.

Sin embargo, la calculadora de Pix4D no está conectada con la planificación del vuelo en el mundo real. Entre las consideraciones más importantes a la hora de planificar una misión se encuentran los obstáculos que se deben evitar, los tiempos de vuelo o la superficie real de su estudio. Afortunadamente, la mayoría de los programas de cartografía y fotogrametría para drones, como QGroundControl, calculan el CGV por ti durante la planificación de la misión.

Cómo planificar un vuelo de prospección y determinar la distancia de muestreo del terreno en QGroundControl

Seleccione las unidades de medida

  • Inicie QGroundControl
  • Para seleccionar su unidad de medida (pies vs metros) haga clic en el ícono en la esquina superior izquierda y haga clic en Configuración de la aplicación. Si cambia la unidad de medida, tendrá que reiniciar QGroundControl.
Pantalla de configuración de la aplicación de QGrround Control

Definir el área de medición

  • Navegue por el mapa hasta la ubicación de su levantamiento.
  • Haga clic en Plan de vuelo.
QGround Control Seleccione el ícono de Fly Plan
  • Seleccione Survey.
  • Seleccione su ubicación de despegue moviendo el icono “T Launch” a su posición. Haga clic en “Hecho” en el menú de despegue para confirmar.
  • Para definir su patrón de prospección Pattern > Survey.
QGround Control cómo elegir un patrón de prospección en la planificación de vuelo

Haga clic en “Básico” en el menú de herramientas de polígono. A continuación, arrastre cada ancla para definir los bordes de su área de prospección. Añada más anclas según sea necesario haciendo clic en los íconos difuminados de más. Ajuste hasta que esté satisfecho de que el área de levantamiento ha sido adecuadamente definida.

Ajustar la configuración del levantamiento

  • En el menú de la encuesta, haga clic en el ícono de la cámara para elegir la cámara, el objetivo y la orientación paisaje/retrato. Esto proporciona la longitud focal y la anchura del sensor para su cálculo de GSD.
Menú de la cámara para la planificación del levantamiento de QGround Control
  • En el Menú de Levantamiento, haga clic en el ícono del patrón y elija su superposición. Las cámaras de alta resolución suelen requerir un solapamiento del 60-70%.
Q Menús de planificación del levantamiento de control del terreno
  • En el Menú de Levantamiento, se recomienda seleccionar Opciones, “Imágenes en los giros” cuando se utiliza un dron de levantamiento aéreo de Vision. Cuando se selecciona esta opción, la cámara tomará imágenes mientras el dron está girando en las esquinas para proporcionar una mejor resolución en las áreas que a veces se pueden perder.
  • Introduzca su altitud. Una vez introducida, podrá ver su “Grnd Res”, que es su distancia de muestreo del terreno. Puedes alternar entre “Grnd Res” y “Altitud” si quieres introducir una GSD objetivo. Asegúrese de comprobar la altitud después de establecer su resolución de tierra para asegurarse de que estará a una altitud segura por encima de cualquier obstáculo en el suelo.

Nota: Consideraciones especiales para su plan de vuelo
Una vez que introduzca su altitud o “Grnd Res” (distancia de muestreo del suelo), compruebe su distancia y tiempo total de misión. Si su altitud es muy baja, puede terminar con un tiempo de vuelo muy largo. Dependiendo de su tiempo y otras restricciones, y puede que tenga que ajustar en consecuencia. El ajuste de su GSD será un equilibrio entre una altitud de vuelo segura y el tiempo que pueda pasar en el campo. Es posible que tenga que elegir entre obtener una mejor resolución o la cantidad de tiempo que pasa volando su encuesta. Además, puede seleccionar una cámara u objetivo mejor para ayudar a mejorar la precisión de su encuesta.

En resumen
La distancia de muestreo del terreno es una métrica importante que debe tenerse en cuenta al planificar los estudios con drones. Una GSD más baja proporciona un mayor detalle en sus imágenes, sin embargo, hay compensaciones a tener en cuenta, tales como tiempos de vuelo más largos y evitar con seguridad los obstáculos en el suelo. El uso de un software de planificación de vuelos como QGroundControl le ayudará a determinar la combinación adecuada de factores antes de volar.

Traducido desde: visionaerial

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