¿Qué es la cartografía móvil? Guía completa para principiantes

La cartografía móvil es uno de los usos más interesantes de la tecnología de localización, especialmente de la tecnología GNSS/INS como la nuestra. Este blog ha sido concebido como el manual definitivo sobre cartografía móvil para todos aquellos que deseen saber más sobre esta tecnología y sistemas cartográficos como el LiDAR móvil. ¿Qué es la cartografía móvil?

¿Qué es la cartografía móvil?

Cualquier actividad que implique inspeccionar algo desde un vehículo en movimiento es un tipo de cartografía móvil. En términos generales, la cartografía móvil se agrupa en actividades de cartografía terrestre y aérea. La cartografía móvil terrestre, también llamada a veces cartografía móvil de carretera, es la que se realiza desde un coche. Los coches de Google Streetview son probablemente uno de los ejemplos más públicos de cartografía móvil basada en la carretera. 

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La cartografía aérea, por supuesto, es la topografía realizada desde el aire. Puede hacerse desde un pequeño cuadricóptero o desde un avión más grande, tripulado o no.  

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Tecnología cartográfica móvil clave

En cualquier carga útil de cartografía móvil (que es como se denomina al conjunto de sensores y tecnología utilizados para el levantamiento), hay algunos componentes comunes: 

1. Los sensores utilizados para recoger los datos de la encuesta 
2. La solución de localización 

El proceso de combinar esos dos conjuntos de datos se conoce como georreferenciación. Una vez georreferenciados, los datos topográficos adquieren una posición fija en la Tierra, lo que permite utilizarlos para los fines previstos.  

Para la encuesta puede utilizarse una amplia gama de sensores. Históricamente, el más común ha sido la cámara, que crea una imagen fotográfica como resultado de la encuesta. Más recientemente, LiDAR (Light Detection And Ranging) se ha convertido en un popular método de topografía. LiDAR utiliza láseres para medir la distancia entre el sensor y los objetos del entorno, produciendo millones (o incluso miles de millones) de “puntos” que componen el estudio. El resultado final de un LiDAR se conoce como nube de puntos, que se asemeja a un modelo 3D de la zona estudiada.

Más allá de eso, casi cualquier sensor puede utilizarse para la topografía. A menudo se utilizan el radar y las imágenes hiperespectrales, pero en el pasado hemos trabajado con clientes para ayudarles a georreferenciar datos de una serie de sensores diferentes, incluidos equipos de detección de gases. Siempre que pueda georreferenciar los datos con su tecnología de localización, podrá utilizar su sensor en una prospección.

Localización cartográfica móvil

Hoy en día, el método más popular de localización para cartografía móvil es una combinación de datos GNSS y una IMU (unidad de medición inercial). 

GNSS son las siglas de Global Navigation Satellite System (Sistema Mundial de Navegación por Satélite) y se refiere a constelaciones de satélites en el espacio que proporcionan datos de posición. El GPS, por ejemplo, es un ejemplo de GNSS.

Más información sobre GNSS

Una IMU es un conjunto de giroscopios y acelerómetros que miden los cambios de velocidad, aceleración y momento angular, que se utilizan para estimar el rumbo, la velocidad y la orientación (entre otras cosas) de un objeto. Una IMU combinada con datos GNSS suele denominarse sistema de navegación inercial asistido por GNSS, o GNSS/INS. La combinación de ambos hace que el sistema sea más robusto: el INS permite identificar cualquier error en los datos del satélite, quizá causado por una caída de la cobertura del satélite, mientras que el GNSS corrige la deriva gradual de la posición a la que está sujeta cualquier IMU.

Cómo funciona la cartografía móvil

Normalmente, el proceso de cartografía móvil implica los siguientes pasos: 

1. Configuración: construya su carga útil de topografía, asegurándose de que sus sensores están estrechamente integrados para ofrecerle la mejor calidad de salida. 
2. Reúne los datos: realizar su levantamiento, ya sea en tierra o en el aire, recopilando tanto datos de levantamiento como de localización en tiempo real. 
3. Procesando: Una vez recopilados los datos, hay que combinarlos para obtener un resultado final. Hay algunos pasos secundarios: es probable que ejecutes algunos algoritmos de posprocesamiento en tus datos de localización para maximizar la precisión de esos datos y, a continuación, ejecutarás un paso de georreferenciación independiente en el que los datos de posición se combinan con los datos topográficos.

Los detalles del flujo de trabajo variarán en función del sensor que utilice. Por ejemplo, si utiliza un dispositivo LiDAR móvil, su tendrá que añadir un paso de calibración de la mira antes de realizar la medición para alinear con precisión el escáner LiDAR y su GNSS/INS, para evitar imágenes borrosas.

Ventajas de la cartografía móvil con OXTS

OXTS se centra en lo que se conoce como georreferenciación directa. Esto significa recopilar datos de localización en tiempo real, sin depender de los datos topográficos del terreno. Los métodos topográficos más antiguos utilizan marcadores preestablecidos sobre el terreno, conocidos como puntos de control terrestre o GCP. 

El uso de un OXTS GNSS/INS es muy superior al uso de GCPs para la topografía por varias razones: 

• Los GCP deben colocarse en el entorno antes de realizar el estudio, por lo que su uso requiere mucho tiempo y no son adecuados para todos los entornos. 

• Si coloca los PCG de forma incorrecta, puede reducir su precisión o incluso inutilizarlos, lo que obligaría a realizar nuevos levantamientos costosos. 

• Requieren grandes “lagunas laterales” en los datos (secciones superpuestas) para funcionar de forma óptima. 

Por el contrario, el uso de un GNSS/INS no requiere la colocación previa de marcadores ni la realización de levantamientos laterales. Basta con encender la carga útil topográfica y ponerse manos a la obra. 

OXTS también ofrece algunas ventajas sobre otras soluciones de georreferenciación directa. La mayor ventaja es la relación calidad-precio. Muchas soluciones de localización de calidad topográfica cuestan mucho más que OXTS, pero sólo ofrecen mejoras marginales de precisión. OXTS utiliza algoritmos avanzados de procesamiento de datos y cuidadosas calibraciones para obtener altos niveles de precisión a partir de componentes más económicos, ofreciéndole un alto rendimiento adecuado para la mayoría de los topógrafos sin el elevado precio.

OXTS también tiene una gran experiencia en fusión de sensores, liderando el mercado con productos como WayFinder Prime. Dado que la integración de diferentes sensores es una piedra angular de la cartografía móvil moderna, trabajar con un socio que tiene una amplia experiencia en georreferenciación de una gama de sensores, dará sus frutos durante la fase de integración y construcción de su proyecto. 

Limitaciones y retos

El principal reto de la cartografía móvil es preservar la precisión de los datos de localización, sobre todo en zonas donde Señal GNSS es más débil. Esto incluye los bosques, donde los árboles bloquean las señales de los satélites, y los entornos urbanos, donde los rascacielos pueden reflejar las señales, distorsionándolas y creando lo que se conoce como errores multitrayecto.

Los topógrafos se enfrentan cada vez más al reto de realizar mediciones en zonas sin señal GNSS, como interiores o subterráneas. Esto requiere soluciones de localización que contengan sensores adicionales, además de antenas GNSS y una IMU, y que los integren en la carga útil de forma que esta pueda moverse sin problemas entre espacios interiores y exteriores. 

Además del desafío de la precisión, el proceso de georreferenciación posterior al levantamiento puede ser complejo. Los conjuntos de datos de levantamiento suelen ser muy grandes en mapeo móvil, lo que significa que los algoritmos de georreferenciación deben ser lo más eficientes posible, o ejecutarse en computadoras de alta potencia, para poder funcionar.

Ninguno de estos retos es insuperable, sólo requieren la tecnología adecuada, los conocimientos adecuados y tiempo para hacerlo bien. 

Aplicaciones de cartografía móvil en todos los sectores

La gente utiliza las tecnologías de cartografía móvil para una gran variedad de actividades. Siempre que necesite conocer la ubicación exacta de algo, la tecnología de cartografía móvil puede ayudarle. He aquí algunos ejemplos de su uso:

• Cartógrafos utilizar la cartografía móvil para crear mapas de gran precisión con mayor rapidez y eficacia que utilizando técnicas anticuadas como los puntos de control terrestre. 

• Construcción Las empresas suelen utilizar escáneres LiDAR móviles para inspeccionar el terreno antes de empezar a construir, y para inspeccionar la construcción a medida que avanzan las obras para asegurarse de que todo va por buen camino. 

• Vehículo autónomo Los fabricantes crearán (o comprarán a terceros) mapas para que sus vehículos naveguen con sistemas cartográficos móviles, sobre todo capaces de ofrecer una navegación precisa en entornos como las ciudades, donde la señal GNSS es deficiente. 

• Servicios las empresas pueden cartografiar sus redes para apoyar el mantenimiento predictivo y los esfuerzos de gestión en curso. 

• Medio ambiente Las organizaciones pueden utilizar la cartografía móvil para rastrear desde la calidad del aire hasta la presencia de toxinas en el suelo o en un río. 

• Gestión de activos Las organizaciones pueden utilizar la cartografía móvil para documentar la ubicación y el estado de los activos que gestionan. 

Y la lista continúa. En última instancia, las aplicaciones de la cartografía móvil sólo están limitadas por la imaginación y la capacidad de integrar los sensores necesarios. 

El futuro de la cartografía móvil

El reto de mejorar la precisión en espacios sin GNSS -y en la transición entre esos espacios y las condiciones de cielo abierto donde la señal GNSS es fuerte- sigue siendo la próxima frontera de la tecnología de cartografía móvil. Afortunadamente, el hardware necesario para ello suele estar ya instalado en una carga útil de topografía. Uno de los principales métodos de localización sin GNSS es la fusión de sensores en tiempo real, en la que los datos se introducen en el GNSS/INS en tiempo real para proteger la precisión. Uno de los mejores sensores para esto es el LiDAR, debido a sus altos niveles de precisión. Si se pueden analizar fotogramas tomados de un LiDAR móvil, identificar planos y bordes dentro de esos fotogramas (como paredes y esquinas), y seguir su movimiento entre fotogramas, se puede estimar la velocidad, el momento angular y otros datos que permiten estimar con precisión la posición sin señal GNSS. 

Es una tecnología que hemos estado desarrollando activamente en OXTS y que ha culminado en nuestro último producto, WayFinder Prime. Lo mejor de todo es que WayFinder Prime funciona prácticamente al sacarlo de la caja, lo que reduce enormemente la complejidad de integrarlo en tu carga útil.

Póngase en contacto con OXTS para sus necesidades de cartografía móvil

Esperamos que este artículo le haya sido útil para iniciarse en el mundo de la cartografía móvil. Si eres desarrollar o mejorar su propia configuración de cartografía móvil, pero no son OXTS puede ayudarle.. Nuestra experiencia en tecnologías de localización y nuestro historial de trabajo con mapeadores de móviles nos convierten en un potente socio para sus ingenieros., y nos enorgullecemos de colaborar estrechamente con sus equipos técnicos para implantar nuestra tecnología de la forma más fluida y eficaz posible.