LiDAR Apus-MX: una herramienta que facilita la investigación de desastres por flujos de escombros

LiDAR Apus-MX

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Introducciónproducción

Los flujos de escombros son más frecuentes en verano y otoño. Durante este período, el aumento de las precipitaciones, las fuertes tormentas y las precipitaciones prolongadas proporcionan agua en abundancia, lo que desencadena flujos de escombros.

En zonas montañosas, el deshielo y la nieve contribuyen aún más al riesgo. Las temperaturas más cálidas provocan un aumento de la escorrentía, lo que desestabiliza las laderas y aumenta la probabilidad de flujos de escombros.

Estos eventos causan pérdidas económicas significativas y representan serias amenazas para la seguridad humana y el medio ambiente. Realizar investigaciones sobre flujos de escombros ayuda a comprender sus condiciones de formación, evaluar los riesgos potenciales, determinar ubicaciones adecuadas para proyectos de mitigación y proteger los ecosistemas locales.

Antecedentes del proyecto

En Chengdu, provincia de Sichuan, China, la temporada de inundaciones trajo consigo múltiples lluvias torrenciales. Como resultado, varias zonas propensas a riesgos geológicos se vieron afectadas por flujos de escombros.

Siguiendo los requisitos de las autoridades locales, se realizó un estudio. El objetivo era evaluar la geomorfología, la deformación de la superficie, la cobertura vegetal y las características hidrológicas. Esto ayudaría a evaluar los riesgos de desastres, predecir cambios futuros y apoyar las iniciativas de alerta temprana y prevención.

Este proyecto cubre dos áreas de estudio:
  • Área 1: 0,5 km², elevación que varía entre 1.400 y 2.300 metros.
  • Área 2: 0,35 km², elevación que varía entre 1.150 y 1.450 metros.
Ambas áreas de estudio están cubiertas predominantemente por densos bosques primarios con vegetación de múltiples capas, que incluye sotobosque espeso y arbustos bajos.
Sistema LiDAR UAV

Figura 1 Áreas a estudiar

Desafío

Los flujos de escombros suelen ocurrir en regiones montañosas y con cañones, con terreno complejo y condiciones climáticas impredecibles. Estas zonas presentan dificultades de acceso y entornos hostiles, lo que hace que los estudios in situ tradicionales sean riesgosos y propensos a errores.

El área de estudio está formada por montañas boscosas de gran altitud con vegetación densa. La transmisión de datos puede verse afectada por las limitaciones del terreno y las interferencias, lo que requiere soluciones técnicas avanzadas y equipos de estudio de alto rendimiento.

Los puntos de despegue disponibles presentan una diferencia de elevación significativa de casi 1000 metros desde el punto más alto del área de estudio. Un UAV multirrotor con LiDAR debe ascender al menos 1000 metros en un solo vuelo para capturar datos completos del estudio.

Solución
Para cumplir con los requisitos, implementamos tecnología de drones y LiDAR. El equipo utilizado incluyó el sistema LiDAR UAV SatLab Apus-MX y un dron DJI Matrice 350 RTK. Estos fueron seleccionados por su capacidad para cubrir grandes áreas con rapidez y operar con seguridad. Se empleó una estrategia de vuelo de proximidad al suelo, con un total de tres misiones de vuelo para completar la adquisición de datos de toda el área de estudio.

Figura 2 SatLab Apus-MX montado en el DJI M350

Figura 3 Plan de vuelo de la adquisición

Parámetros del proyecto
1.Equipo

Apus-MX UAV LiDAR DJI M350 RTKCORS Red 

2.Software

Sat-LiDAR

Especificación

Tabla 1 Especificaciones del LiDAR del UAV Apus-MX

Ruta técnica

Figura 4 Ruta técnica

El software Sat-LiDAR puede resolver automáticamente los datos recopilados de la nube de puntos, generando nubes de puntos a color de alta precisión. Al filtrar los datos de la nube de puntos, se pueden obtener los puntos del terreno y sus datos de clasificación de características del terreno en el área minera, que luego se pueden utilizar para generar DEM, DSM, curvas de nivel y otros resultados. Además, el software permite el cálculo del volumen multifase de la mina mediante la cuadrícula TIN. También incluye funciones como la inspección de la precisión de los datos, el ajuste de franjas, el filtrado de ruido, la clasificación y el procesamiento de teselado de nubes de puntos.
Resultados
Datos de los resultados del proyecto: densidad general de la nube de puntos: un promedio de 127 puntos/metro cuadrado, los puntos del suelo bajo la vegetación son continuos y densos, y la precisión de la nube de puntos es mejor que 2 cm, lo que satisface las necesidades de este proyecto del cliente.

Figura 5 Densidad de la nube de puntos

Resultado DEM de la Figura 8

Figura 6 Espesor de la nube de puntos

Resultado DOM de la Figura 9

Figura 7 Resultado de la nube de puntos

Figura 10 Efecto de penetración de la vegetación

Conclusión
El sistema LiDAR UAV Apus-MX utilizado en este proyecto es compatible con el sistema de drones DJI. Recopila datos en la zona afectada por el flujo de escombros de forma eficiente y sin contacto. El sistema puede medir hasta 1200 metros con una reflectividad de 60% y una frecuencia de pulso láser de 550 000 disparos por segundo. Esto mejora la eficiencia del trabajo y garantiza una cobertura completa del área de estudio con una alta densidad de nubes de puntos. Incluso con vegetación densa, captura con precisión los puntos del terreno. Con el software de procesamiento de datos SatLab Sat-LiDAR, el sistema puede generar diversos resultados de terreno con un solo clic. Ofrece a los clientes servicios de datos integrales. El análisis de datos ofrece un soporte preciso y fiable para la investigación de características geomorfológicas, deformación superficial, cobertura vegetal y características hidrológicas en la zona de desastre por flujo de escombros.

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