Diseño geometrico y planeamiento de vuelo

Universidad tecnológica de Panamá

Facultad de Ingeniería Civil

Licenciatura en ingeniería Geomática

Integrantes:

Paola Batista: Jonathan Fuentes:

Proyecto Final de Fotogrametría

Tema: Planeamiento de vuelo fotogramétrico

Profesora: Bernardita Trejos

Fecha de entrega: viernes 29 de noviembre

Año lectivo: 2013

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Índice:

Planeamiento de vuelo Fotogramétrico:

Introducción objetivos Marco teórico Localización del proyecto Cálculos

Datos utilizados: Día a realizar el vuelo clima Área a cubrir Especificaciones de la cámara Especificaciones del avión Tipo de película Especificaciones de la fotografía Aeropuerto más cercano

Área a fotografiar Longitud de lado de la foto Área cubierta por cada fotografía Altura de vuelo Base en el aire Separación entre líneas de vuelo Área neta ganada por fotografía Relación base altura Movimiento de la imagen en la fotografía para tiempo de exposición Intervalo entre exposiciones Rumbo escogido gráficamente Ubicación de las líneas de vuelo Número de líneas de vuelo Longitud de las líneas de vuelo Numero de fotografías Número total de fotos Altura de vuelo

Altura relativa Altura absoluta

Tiempo de vuelo para tomar fotografías Tiempo de vuelo al aeropuerto mas cercano

Conclusiones Anexos

Mapa utilizado Bibliografía



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Introducción:

Los vuelos fotogramétricos son el primer paso de la cadena de producción de los mapas topográficos y las ortofotos. Estos vuelos son ejecutados por aeronaves equipadas con cámaras fotogramétricas conforme a un plan de vuelo preestablecido que regula parámetros como la altura de vuelo, trayectorias a seguir o solape que debe existir entre las imágenes captadas. La realización de vuelos fotogramétricos está fuertemente condicionada por las circunstancias meteorológicas. La presencia de nubosidad, lluvias o calima son factores adversos que impiden su ejecución. Las franjas horarias en las que se realizan los vuelos fotogramétricos se restringen a aquellas en las que la inclinación del sol no genera grandes sombras que pudieran dificultar la interpretación de zonas de las imágenes. El resultado de los vuelos fotogramétricos son una colección de fotografías aéreas, o fotogramas, que no pueden ser utilizadas para medir distancias reales ya que su escala no es uniforme al estar afectadas por la orografía del área que cubren, la perspectiva de la imagen, la distorsión de la lente de la cámara con que se obtienen y la posición en el espacio de la cámara en el momento del disparo.

El siguiente proyecto se basa en el planeamiento de vuelo sobre un área de 169km2 sobre el distrito de Chame provincia de Panamá.



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Marco Teórico:

El principio fundamental de la misión fotográfica es asegurar la obtención de negativos fotográficos, de máxima calidad y precisión, cuya finalidad es su utilización como base para la producción de documentos cartográficos, mediante procesos fotogramétricos.

Una de las fases más importantes del proyecto de elaboración de un documento cartográfico, lo constituye la planificación de vuelo. La misma se ocupa de preparar instrucciones detalladas para los tripulantes que integran la misión fotográfica, referente a la obtención de imágenes, recorridos fotográficos, área a ser volada, etc..

La condición fundamental de toda planificación de vuelo, es la obtención de adecuada cobertura fotográfica con el mínimo de fotografías, tal que cada parte del terreno por pequeña que sea, debe ser cubierta estereoscópicamente, esto significa que toda la superficie debe aparecer en las zonas de superposición tanto de fotografías adyacentes de un recorrido como en las áreas superpuestas de recorridos vecinos.

Durante la etapa de restitución por trazado estereoscópico, el modelo observado en el instrumento, está formado por la intersección de haces de rayos que forman dos fotografías consecutivas.

La porción útil de cada haz que da lugar al modelo, se muestra en la fig.1, por lo tanto será requisito fundamental que todo el terreno a ser cartografiado debe estar contenido en tal área, para tener una cobertura estereoscópica completa.

Cuando se desea diseñar un vuelo será necesario entregar previamente a las personas encargadas la información básica que servirá para desarrollar los cálculos.



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La planificación de vuelo depende de los siguientes factores:

A- Factores pertenecientes a la zona a sobrevolar:

1. Uso a dar a la fotografía aérea. 2. Límites y ubicación de la zona. 3. Naturaleza del terreno 4. Condiciones meteorológicas y época del año. 5. Altura y posición del sol en la época.

B- cámara aérea: Tipo Objetivo Distancia principal Diafragma Tiempos de exposición Formato Capacidad Ciclo

C-avión: Tipo y marca Velocidad Autonomía de vuelo Tripulación

D- Características de la fotografía: Escala Recubrimiento longitudinal Recubrimiento lateral Época del año preferida Hora del día deseada Tiempo de exposición

El informe para la realización de la misión deberá ser presentado sobre un mapa topográfico, fotomosaico o esquema de la zona conteniendo la siguiente información:

1. Área a fotografiar: Puede ser calculada gráficamente sobre el mapa 2. Longitud de lado de la foto: se calcula la longitud correspondiente sobre el terreno y sobre el mapa 3. Base en el aire: Se calcula con la relación: s*E(1-u) 4. área neta ganada por la fotografía: Se calcula con la fórmula: AN=s2*E(1-u)(1-v)



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5. Relación base altura: Se obtiene dividiendo la base en el aire por la altura de vuelo relativa 6. Movimiento de la imagen en la foto:

MIF=ீௌ/ଷ

*te(seg)*ଵா

*106

7. Intervalo entre exposiciones:se calcula mediante la expresión I= ீ௦

8. Direcciones de las líneas de vuelo: El rumbo puede ser escogido siguiendo uno de los siguientes criterios: Se escoge siempre una dirección fija a efecto de empatar fácilmente vuelos de

zonas adyacentes. Se escoge el rumbo paralelo a las curvas de nivel predominante reduciendo así las

variaciones de escala entre fotos de una misma faja. 9. Ubicación de las lineas de vuelo: con el rumbo escogido debe indicarse gráficamente la posición de las líneas de vuelo necesarias para cubrir la zona 10. Número de líneas de vuelo: el dato se puede obtener dibujando las líneas de vuelo sobre el mapa o bien empleando la fórmula:

NLV= ௗ ௧ିௌ

11. Longitud de Líneas de vuelo: cuando las líneas de vuelo han sido ubicadas sobre el mapa topográfico es posible medir gráficamente la longitud de cada línea. 12. Número total de las fotografías: Se puede calcular por los siguientes procedimientos: Calculando el número de fotografías por líneas de vuelo y luego sumando las

fotografías necesarias para cada línea. El número de fotografías requerido por líneas de vuelo se calcula dividiendo la longitud de cada línea por el valor de la base. A este número es necesario por lo menos unas 4 o 6 fotografías extras.

El númeromínimo de fotografías necesario para cubrir una zona se obtiene dividiendo el área de la zona por el área neta ganada por fotografías.

13. Altura de vuelo relativa y absoluta para cada línea de vuelo: La altura relativa se calcula con la expresión z=E*C Si a la altura relativa se le agrega altura media del terreno se obtiene la altura de vuelo absoluta 14. Tiempo de vuelo para tomar fotografías: se obtiene dividiendo la longitud total de vuelo por la velocidad del avión empleada para tomar fotografías, agregando 5 minutos por cada línea de vuelo. 15. Tiempo de vuelo al aeropuerto más próximo: este dato es útil para reabastecimiento del avión. Se obtiene dividiendo la distancia de la zona al aeropuerto, por la velocidad crucero.



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16. Tiempo total de vuelo: En la suma de tiempo para tomar fotografías y el tiempo de vuelo al aeropuerto más cercano. Según que este valor sea mayor o igual que la autonomía de vuelo del avión había que hacer uno o más viajes para reabastecimiento. 17. Sobre un mapa topográfico de la zona a escala pequeña se indican las líneas de vuelo y la respectiva altura absoluta de vuelo.



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Localización del proyecto:

Figura #1: planeamiento de vuelo ubicado en Chame



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Cálculos:

Datos:

Día a realizar el vuelo:

Se escogió el día 17 de noviembre de 2013 para realizar el vuelo fotogramétrico puesto que según el pronóstico meteorológico es uno de los únicos días del mes de noviembre que no presenta lluvias ni nubosidad por lo que consideramos que sería un buen día para realizar nuestro vuelo.

Clima:

Se presenta un clima soleado para el domingo 17 de noviembre con muy pocas probabilidades de lluvia.

Figura #2: Clima para el día escogido para el vuelo fotogramétrico

Área a cubrir: Se escogió un área de 13x13km en nuestro mapa topográfico donde se realizara el vuelo dando como resultado un área de 169 km2

Especificaciones de la cámara:

Modelo: WILD RC8 Objetivo Aviogòn Universal C= 152.24mm



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Diagramas 5.6, 8.11, 16.22 Tiempo de exposición 1/100 a 1/700 (continuo) Formato (228mm x 228mm) 23cm

Especificaciones del avión:

Aero Commander (2 motores) Velocidad crucero 300km/h Autonomía de vuelo 2,500km

Tipo de Película:

Kodak Plus X Aerographic Filtro Wratten No.12 (amarillo) Rollo de 60m

Especificaciones de la Fotografía:

Escala 1:20000 Recubrimiento longitudinal u=60% Recubrimiento lateral v=30%

Aeropuerto más cercano:

El aeropuerto más cercano se encuentra en Chame muy cerca de donde se realizará la toma de fotografías. El aeropuerto se encuentra a solo 4.6km de nuestra área a fotografiar. El aeródromo de Chame cuenta con una pista para despegar y aterrizar donde podemos partir hacia nuestro lugar escogido pero si se desea obtener combustible el aeropuerto más cercano que cuenta con combustible es el aeropuerto de Rio Hato es decir el Aeropuerto Internacional ScarlettMartinez, inaugurado el pasado 13 de noviembre de 2013, que se encuentra a aproximadamente 25km de nuestra área a fotografiar.

Figura# 3: aeródromo de Chame



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Figura #4: ubicación aeródromo de Chame

Figura #5: Aeropuerto Internacional ScarlettMartinez

Escala mapa topográfico: 1:50000

Hmax: 801m Cerro Chicà

Hmin: 24m Agua Mina

Hm= 412.5m



Cálculos:

a. Área a fotografiar:

Área=13km*13km

Área= 169km2

b. Longitud de lado de la foto (S): S terreno= s*E =0.23*20000 S terreno=4.600km S mapa= s*E= 0.23*20000/50000 S mapa= 0.092m

c. Área cubierta por cada fotografía: S2=s2*E2 S2=0.232*(20000)2 S2=21.160000km2

d. Altura de vuelo: Z=c*E Z=0.15224*20000 Z=3044.80m

e. Base en el aire: B=s*E(1-u) B=0.23*20000(1-0.60) B=1.84km

f. Separación entre líneas de vuelo: A=s*E(1-v) A=0.23*20000(1-0.30) A=3.22km

g. Área neta ganada por fotografía: Área neta=s2*E2(1-v)(1-u) Área neta=0.232*200002(1-0.30)(1-0.60) Área neta=5.9248km2



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h. Relación B,Z: B,Z=B/Z B,Z=1.84km/3.04480km B,z=0.60

i. Movimiento de la imagen en la fotografía para te=1/400seg.

MIF=MIF=ீௌ/ଷ

*te(seg)*ଵா

*106

MIF=0.0105mm

j. Intervalo entre exposiciones: I=B/GS I=1.84/300 I=22.08s

k. Rumbo escogido gráficamente: Rumbo=N-S

l. Ubicación de las líneas de vuelo:

m. Número de líneas de vuelo: NLV= ancho-S/A+1 NLV=(13-4.6km)/3.22+1 NLV=3.6 =4

Control (NL-V-1). A + S > ANCHO

(4 – 1). (3.22) + 4.6>ancho

14.26>13

Se calcula (13-12.88)/2=0.06kmpara centrar las líneas de vuelo

n. Longitud de líneas de vuelo: L mapa= 13km L terreno=13km

o. Números de fotografías: Numero de fotos por líneas de vuelo L/B+1



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(13/1.84)+1=9 fotos Número total de fotos: (9+5)*4=56 fotos Numero de fotos:

NTF=Área/área neta

NTF=169/5.9248

NTF=29 fotos

p. Altura de vuelo: Zrel=3045m Zabs=3045+413 Zabs=3458m

q. Tiempo de vuelo para tomar fotografías: TF= longitud de vuelo/velocidad TF=4*13km/300 TF=10.4min

r. Tiempo al aeropuerto más cercano TA=4.8min



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Conclusiones:

Como conclusión tenemos que un planeamiento de vuelo es alcanzar las fotos requeridas para el proyecto con eficiencia, costos precisos y técnicamente viables. Generando la información que, respecto a un vuelo proyectado o parte del mismo, se somete a las dependencias para su conocimiento Altimétrico y planímetro; un planeamiento de vuelo tiene dos funciones: una, ayudar a los controladores aéreos a identificar y seguir a una aeronave en vuelo, y otra, ayudar a localizar a esta en caso de accidente, al permitir a los equipos de tierra, saber por dónde tienen que buscar, y qué tienen que buscar.

El principio fundamental de la misión fotográfica es asegurar la obtención de negativosfotográficos, de máxima calidad y precisión, cuya finalidad es su utilización como base parala producción de documentos cartográficos, mediante procesos fotogramétricos. Una de las fases más importantes del proyecto de elaboración de un documento cartográfico. Lo constituye la planificación de vuelo que estamos haciendo ya que sin ella y no bien realizada no obtenemos información espacial correctamente. Estos cálculos se preparan con instrucciones detalladas para que integren la misión fotográfica, referente a la obtención de imágenes, recorridos fotográficos. La condición fundamental de toda planificación de vuelo, es la obtención de adecuada de cobertura fotográfica con el mínimo de fotografías, tal que cada parte del terreno por pequeñaque sea, debe ser cubierta estereoscópicamente, esto significa que toda la superficie debeaparecer en las zonas de superposición tanto de fotografías adyacentes de un recorrido comoen las áreas superpuestas de recorridos vecinos. Si se desea efectuar una cobertura a escala pequeña tratando al mismo tiempo de reduciral máximo la cantidad de tomas, las fotografías aéreas deberán ser tomadas a una altura tan grande como lo permitan los aviones disponibles. Si desea efectuar una cobertura a escala grande, sobre zonas muy pobladas, lo importante es reducir los ángulos muertos. En este caso conviene emplear objetivos con ángulo decampo pequeño, haciendo volar al avión más alto aún.



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Bibliografía:

ftp://ftp.unsj.edu.ar/agrimensura/Fotogrametria/Unidad2/3._La_Planificacion_del_Vuelo.pdf

Topografía, Paul R. Wolf-Charles Ghilani, MC Graw Hill, Onceava edición

Folleto brindado por la profesora

Mapa Topográfico Distrito de Chame de Tomy Guardia.


ftp://ftp.unsj.edu.ar/agrimensura/Fotogrametria/Unidad2/3._La_Planificaci


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