Planemaiento de Vuelo

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

DEPARTAMENTO ACADEMICO DE TOPOGRAFIA Y VIAS DE TRANSPORTE

I. INTRODUCCIÓN

La ejecución de un proyecto fotogramétrico requiere de un planeamiento de vuelo cuidadoso. Este planeamiento consiste en estudiar y obtener las líneas de vuelo y todos sus parámetros necesarios para cubrir el área a levantar y obtener fotografías aéreas de máxima calidad y precisión para conseguir documentos cartográficos a través de procesos fotogramétricos. De su buena ejecución dependerá la comodidad, rapidez y precisión del resto de los trabajos. Finalmente y como resultado de este esfuerzo, podemos obtener mapas topográficos (planimetría y altimetría), perfiles transversales, modelos digitales del terreno, mapas catastrales entre otros.

El planeamiento de vuelo es el conjunto de cálculos previos a la realización de un vuelo fotogramétrico, mediante los cuales se organizan las operaciones que permiten conseguir el fin propuesto.

Para el Planeamiento de Vuelo hay que adoptar una serie de decisiones previas que condicionan las características del vuelo (escala del mapa a realizar, formato de los fotogramas, proyección del mapa, elipsoide de referencia, etc.) que se determinan, fundamentalmente, en función del propósito en el que se utilizarán las fotografías aéreas.

II. OBJETIVO

El objetivo del Planeamiento de Vuelo es el de cubrir una determinada zona con imágenes que cumplen los porcentajes de recubrimiento longitudinal y transversal especificados, sobrevolando la zona a una altitud determinada en función de la escala deseada y de la distancia principal de la cámara. Para conseguirlo, el avión deberá volar a una altitud constante, siguiendo una ruta predeterminada, y a una velocidad constante que permita realizar disparos a intervalos regulares que se correspondan con recorridos iguales.

1



III. CONCEPTO Y DEFINICIONES

1. Escala (E): Relaciona el tamaño de una imagen con el tamaño real del objeto. Los tamaños de las imágenes en fotos aéreas verticales dependen de la altura de vuelo (Z) del avión sobre el terreno y la distancia focal (c) del lente de la cámara fotográfica.La escala más conveniente para la fotografía depende del fin a que éstas se destinen. En general, se debe tener en cuenta que el más pequeño detalle del terreno discernible sobre la fotografía es aquél que tiene sobre ésta una imagen de 0,1 mm y que una ampliación posterior del negativo no modificará esta cantidad; por lo tanto, el mínimo detalle del terreno apreciable sobre la fotografía variará en función de la escala de ésta; por ejemplo: en una fotografía a escala 1: 30,000 el mínimo detalle discernible sobre ella, tendrá en el terreno un tamaño de 3 m, y en una fotografía a escala 1, 10.000 el detalle del terreno tendrá un tamaño de 1 m. La escala (E) de una fotografía estará determinada por la relación entre la distancia focal (c) y la altura de vuelo del avión sobre el suelo (Z):

1E

= cZ

2



2. Distancia Focal (c): Es la distancia expresada en milímetros desde el plano focal, donde se proyecta la imagen y en el cual se encuentra el negativo, hasta el foco del objetivo. Es un elemento determinante en la toma de fotografías. Su elección estará supeditada a la altura de vuelo y, como es lógico, a la escala de las fotografías a obtener. Una distancia focal “normal” es aquella cuya longitud es aproximadamente igual a la diagonal del negativo. Si esta distancia focal es mayor estamos en presencia de un “teleobjetivo”, y si es menor de un “gran angular”. Es aconsejable en todos los casos utilizar un objetivo “normal” a los efectos de minimizar las deformaciones. El “gran angular” abarca mayor superficie (por su mayor ángulo) pero genera una mayor deformación, y el “teleobjetivo” necesita una mayor altura de vuelo para lograr la misma superficie debido a su menor ángulo.

3. Altura de vuelo: Se entiende como tal la altura de vuelo sobre el suelo (altura relativa) por ser ella la que condiciona la escala de la fotografía. Si se llama Z0 a la altura de vuelo del avión sobre el nivel del mar, hi a la altura sobre el nivel del mar del terreno fotografiado, la altura de vuelo Z sobre el suelo será:

Z = Z0 + hi

La altura de vuelo se debe establecer durante la etapa del planeamiento de vuelo y ella dependerá, además de las exigencias de carácter operativo, de la escala a que se pretenda obtener las fotografías teniendo en cuenta la distancia focal (c) de la o las cámaras aéreas disponibles. Por lo tanto:

Z =E x c4. Superficie cubierta sin superposición por cada fotografía (S): Si el negativo

es un cuadrado de lado s, contendrá la imagen de un cuadrado del terreno de lado L cuya longitud, llamando E a la escala del negativo, será:

S = s x E

3



5. Traslapes: Los vuelos fotográficos deben ser realizados de manera tal que todo punto del terreno figure por lo menos en dos fotografías consecutivas, de modo de poder ser examinadas estereoscópicamente, a cuyo fin han de recubrirse en el sentido de vuelo una cierta magnitud, llamada superposición longitudinal u %. Además, cuando se trate de fotografiar una amplia zona de terreno, generalmente no podrá cubrirse en un solo recorrido del avión y será preciso efectuar dos o más en direcciones sensiblemente paralelos y equidistantes, de modo que, para evitar que quede algún espacio sin fotografiar, se recubran también lateralmente otra cierta magnitud, llamada superposición lateral v %.

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Recubrimiento

longitudinal (u) y

Distancia entre Dos

Exposiciones (B)

Recubrimiento

lateral (v) y

Distancia

Entre Líneas

de Vuelo (A)



6. Distancia Entre Dos Exposiciones (B): La base, llamada también avance útil sobre el terreno, es la distancia entre dos exposiciones. Es la distancia existente entre los centros de toma de dos fotografías consecutivas que corresponde a la relación de superposición u% de las vistas.

B=S ×(1−u%)

7. Distancia Entre Líneas de Vuelo (A): Es la separación lateral entre las los ejes de las líneas de vuelo.

A=S ×(1−v%)

8. Intervalo de toma (I) - Intervalo entre exposiciones: Es, el tiempo que debe transcurrir entre una toma y la siguiente para que se produzca la requerida superposición longitudinal. Teniendo en cuenta la relación entre el espacio, la velocidad y el tiempo, y, llamando B a la distancia entre los dos puntos de toma, V a la velocidad resultante del avión e I al intervalo de toma, resulta:

T= BVelocidad del avión

9. Número de fotografías por línea de vuelo (NFLV): El número teórico de fotografías por línea de vuelo se obtiene al dividir la longitud de ésta entre la base en el aire (B). Al número de fotografías obtenido se suman las fotografías que, en general, se toman al principio (2) y al final (2) de cada línea para cerciorarse de que la cámara esté funcionando bien cuando se tomen las fotografías de la zona de interés.

NFLV = Longitud LvB

+4

10. Número de líneas de vuelo (NLV): Es la cantidad de líneas de vuelo necesarias para cubrir totalmente el área a fotografiar con la correspondiente superposición lateral. Se agrega una línea adicional a fin de compensar un posible error.

NLV= AnchoTotalA

+1

11. Número total de Fotografías (NTF): Es el total de fotografías necesarias para cubrir el área.

12. Tiempo de vuelo sobre el objetivo (t): El tiempo de vuelo (t) sobre el objetivo se calcula teniendo en cuenta el intervalo de toma (I) y el número total de fotografías (NTF).

t=I × NTF

5



13. Tiempo total de vuelo (T): Para calcular el tiempo total de vuelo, se deberá sumar al tiempo de vuelo sobre el objetivo (t) el empleado para ir y volver de la base (aeropuerto) al objetivo, así como también el necesario para terminar un recorrido e iniciar el próximo. Todo esto depende fundamentalmente del tipo de avión que se utilice.

IV.CALCULOS

Datos:

Escala de foto: 1/39,000 (+-20%) Traslape longitudinal: 60% Traslape lateral (V): 25% (+-10%) c= 152mm s=23cm

1.- Modulo Escalar y altura de vuelo con cámara gran-angular (c=152mm)

Usando la relación: 1E

= cZ

→ Z=c∗E

Emax=46800→Zmax=7113.6 Em=39000→ Zm=5928 Emin=31200→ Zmin=4742.4

2.- Diferencia de alturas de vuelo permitido (∆ Z¿:

∆ Z=7113.6−4742.4=2371.2m

3.- Determinación de la plantillaS=s∗E

S=0.23*39000=89700mEscala planobase →1/100,000

1cm→1,000mXcm→89700m

→8.97 cm(ladode lafoto)

25%S=2.24 cm50%S=4.85 cm75%S=6.72 cm

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CUADRO DE COTASLi Cmin Cmax ∆ cL1 200 1130 930L2 320 1006 686L3 600 1200 600L4 589 2200 1611L5 589 2383 1794L6 1000 2787 1787

4.- variación de escala dentro de una línea de vuelo

Línea (L1):

C Z ZabsCmax 1130 Zmin 5463 6593

Cm 665 Zm 5928 6593Cmin 200 Zmax 6393 6593

Emin 35941admisible

1/31200Emax 42059 1/46800 ∆ Z1 930 admisible 2371.2

Línea (L2):


Cm 663 Zm 5928 6591Cmin 320 Zmax 6271 6591

Emin 36746admisible

1/31200Emax 41257 1/46800 ∆ Z1 686 admisible 2371.2

Línea (L3):

C Z Zabs

7



Cmax 1200 Zmin 5628 6828Cm 900 Zm 5928 6828

Cmin 600 Zmax 6228 6828

Emin 37026admisible

1/31200Emax 40973 1/46800 ∆ Z1 600 admisible 2371.2

Línea (L4):

C Z ZabsCmax 2200 Zmin 5122.5 7322.5

Cm 1394.5 Zm 5928 7322.5Cmin 589 Zmax 6733.5 7322.5

Emin 33701admisible

1/31200Emax 44299 1/46800 ∆ Z1 1611 admisible 2371.2

Línea (L5):


Cm 1486 Zm 5928 7414Cmin 589 Zmax 6825 7414

Emin 33099admisible

1/31200Emax 44901 1/46800 ∆ Z1 1794 admisible 2371.2

Línea (L6):

C Z ZabsCmax 2787 Zmin 5034.5 7821.5

Cm 1893.5 Zm 5928 7821.5Cmin 1000 Zmax 6821.5 7821.5

Emin 33122 admisible 1/31200

8



Emax 44878 1/46800 ∆ Z1 1787 admisible 2371.2

5.- Análisis de los traslapes transversales

Entre Línea (L1) y línea (L2):

Zabs 6593 mCi Zi Zabs

Cmax 1006 Zmin 5587 6593Cm 663 Zm 5930 6593Cmin 320 Zmax 6273 6593

ESCALASEmin 36757 1/31200

Emedia 39013ADMISIBLE: CUMPLE

Emax 41269 1/46800

∆Z 686ADMISIBLE: 2371.2

A= 6727 m

S1 8454 V1 0.20S2 8973 V2 0.25S3 9489 V3 0.29


Zabs 6593Ci Zi Zabs

Cmax 1200 Zmin 5393 6593Cm 900 Zm 5693 6593Cmin 600 Zmax 5993 6593


Emedia 37454 ADMISIBLE: CUMPLE

9



Emax 39428 1/46800∆Z 600 ADMISIBLE 2371.2

A= 6727

S1 8160 V1 0.17S2 8614 V2 0.22S3 9068 V3 0.26


Zabs 6593Ci Zi Zabs

Cmax 2200 Zmin 4393 6593Cm 1394.5 Zm 5198 6593Cmin 589 Zmax 6004 6593


Emedia 34197ADMISIBLE

: NO CUMPLEmax 39500 1/46800∆Z 1611 ADMISIBLE 2371.2

Debido a que no cumple con el Zabs de L3 ahora con el Zabs de L4.

Zabs 7322.5Ci Zi Zabs

Cmax 2200 Zmin 5122.5 7322.5Cm 1394.5 Zm 5928.5 7322.5Cmin 589 Zmax 6733.5 7322.5



: CUMPLEEmax 44300 1/46800∆Z 1611 ADMISIBLE 2371.2

A= 6727

10



S1 7751 V1 0.13S2 8970 V2 0.25S3 10189 V3 0.33

Aumentamos ΔV = 0.02

V1 0.13 0.02 0.15V2 0.25 0.02 0.27V3 0.33 0.02 0.35

Obtenemos ΔV = 179.4

Nuestra nueva Zabs será 7502

Zabs 7502Ci Zi Zabs

Cmax 2200 Zmin 5302 7502Cm 1394.5 Zm 6107 7502Cmin 589 Zmax 6913 7502


Emedia 40177 ADMISIBLE: CUMPLEEmax 45480 1/46800∆Z 1611 ADMISIBLE 2371.2

A= 6727

S1 8022 V1 0.16S2 9240 V2 0.27S3 10460 V3 0.35


Zabs 7502Ci Zi Zabs

Cmax 2383 Zmin 5119 7502Cm 1486 Zm 6016 7502

Cmin 589 Zmax 6913 7502

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: CUMPLEEmax 45480 1/46800∆Z 1794 ADMISIBLE 2371.2

A= 6727

S1 7945 V1 0.15S2 9102 V2 0.26S3 10460 V3 0.35


Zabs750

2

Ci Zi Zabs

Cmax

2787 Zmin 4715 7502

Cm

1893.5 Zm 5608 7502

Cmin

1000 Zmax 6502 7502

ESCALAS1/320

00

Emin

31019

ADMISIBLE:

CUMPLE

Emedia

36894

1/46800

Emax

42776

ADMISIBLE

2401.6

∆Z178

7

Debido a que no cumple con el Zabs de L5 ahora con el Zabs de L6.

Zabs 7821.5

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Ci Zi ZCmax 2787 Zmin 5034.5 7821.5Cm 1893.5 Zm 5928.5 7821.5Cmin 1000 Zmax 6821.5 7821.5


media 39000ADMISIBLE

: CUMPLEmax 44878 1/46800

∆Z 1786 ADMISIBLE 2371.2

6727

7917 V18970 V2

10321 V3

6.- Dibujar los bordes del proyecto, los ejes de las líneas de vuelo con su centro de foto.

Se encuentra en el plano.

7.- Determinar las coordenadas UTM de la entrada y salida de cada línea de vueloZona: 18

Li COORDENADASESTE (m) NORTE (m)

1 INICIO 848120 8952480FINAL 834650 8987080

2 INICIO 856200 8950080FINAL 839720 8994820

3 INICIO 863150 8950650FINAL 845550 8998270

4 INICIO 869450 8952400FINAL 851680 9001220

5 INICIO 875790 8954710FINAL 857950 9003500

13



6INICIO 879310 8964690FINAL 865850 9002150

8.- Calcular el área total a fotografiar (Ha). Área cubierta por cada foto.Para determinar el área total a fotografiar, subdividimos el dibujo del proyecto en 4 secciones rectangulares de las que se miden su base y altura:

Sección Base (cm) Altura (cm) Área (cm2) Área real (Ha)1 6.80 37.05 251.94 25194.002 6.95 48.05 333.95 33394.753 22.51 51.90 1168.27 116826.904 6.91 39.55 273.29 27329.05

Área Total 202744.70

El área cubierta por cada foto es:A=S× S=9085×9085=8253.72Ha

9.- Calcular la Base en el aire (B) y la distancia entre líneas de vuelo (A). Dirección de las líneas de vuelo (rumbo).La base en el aire: B=40%× S=3634mDistancia entre ejes: A=75%× S=6813.75m

Rumbos:Iniciales:

Li N-S Ángulo E-W1 N 20°33'22" W2 S 19°39'14" E3 N 19°32'41.5" W4 S 20°18'16" E5 N 20°03'7.5" W6 S 20°03'3.7" E

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Prom:20°01'38.08"

Finalmente:

Li N-S Ángulo E-W1 N 20°01'38.08" W2 S 20°01'38.08" E3 N 20°01'38.08" W4 S 20°01'38.08" E5 N 20°01'38.08" W6 S 20°01'38.08" E

10.- Determinar el Número de líneas de vuelo (NLV), el Número de fotografías por línea de vuelo (NFLV) y el Número total de fotografías (NTF)

NLV

NLV= AnchoTotalA

+1=43.17 cm6.82 cm

+1=6.33

NLV=6

NFLV

NFLV = Longitud LvB

+4

NTF

NFLVLi Longitud (cm) Fórmula Real1 37.05 14.2 152 48.05 17.2 183 51.90 18.3 194 51.90 18.3 19

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5 51.90 18.3 196 39.55 14.9 15

NTF 105

11.- Determinar el intervalo de toma (∆t)

Para una velocidad del avión de 220 km/h:

∆ t= BV

= 3.634 km220 km /h

=0.01652h=0.991min=59.47 s

12.- Determinar el tiempo de vuelo para tomar fotografías

Tiempo de travesía:

Coordenadas aeropuerto Carhuaz E = 873770.85 N = 8964840.33

E N Distancia (km) Tiempo (min)L1 i 848120 8952480 28.474 7.77L6 f 865850 9002150 38.141 10.40

t1 = 18.17

Tiempo por línea de vuelo

tLi=∆ t ×(NFLV −1)

NFLV T2 (min)1 15 13.872 18 16.853 19 17.844 19 17.845 19 17.846 15 13.87

t2 = 98.11

Tiempo al salir de una LV y entrar a otra

t 3=10' × ( NLV −1 )=50min

Tiempo total

T=1.2 (t1+t 2+ t3 )=199.54min

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13.- Determinar gráficamente los puntos de control para la aerotriangulación.

14.- Determinar el Costo ($) del proyecto de vuelo.

Costo=Área× 0.90$Ha

=202744.7×0.9=182470.23$

15.- Presentar un cuadro de resumen de las líneas de Vuelo.

Li Zabs (m)1 101042 101043 101044 101045 94046 10222

V. CONCLUSIONES

1. Antes de preparar un plan de vuelo es necesario recopilar toda la información posible que pueda existir de la zona en estudio (información de segunda mano). Esta información normalmente es posible encontrarla en el IGN (Instituto Geográfico Nacional).

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2. La última línea de vuelo del proyecto no va a cumplir con el rango de escala permitido debido a su gran diferencia de cotas. Sin embargo era necesario obtener fotografías de este sector ya que parte del área del proyecto quedaba sin ser fotografiada.

3. A los efectos de asegurar el cubrimiento total del área a fotografiar y que las fotografías permitan el examen estereoscópico, para la determinación de los datos relativos al planeamiento de vuelo, se considerará:

Superposición longitudinal u = 60 %. Superposición lateral v = 30 %. A fin de compensar un posible error lateral, se agregará un recorrido

(línea de vuelo) al número total de los calculados para cubrir la zona. A fin de compensar un posible error longitudinal, se agregarán cuatro

fotografías al total de los calculados como necesarios para cada recorrido (dos al comienzo y dos al final de cada recorrido).

El estudio de la ruta deberá contener toda aquella información que afecte de forma directa al vuelo, como es:

o Condiciones meteorológicas en la rutao Disponibilidad de instalaciones en tierra y restricciones en ruta o Aeródromos alternativos.

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