Movimiento de tierras con dron y LiDAR: cómo se calcula

El control de movimiento de tierras responde a una pregunta sencilla: cuánta tierra o cuánta roca ha salido de aquí entre una fecha y otra. Para contestarla con datos y no a ojo, se mide el terreno dos veces y se comparan los dos modelos. Con dron y LiDAR, ese control se puede hacer sobre superficies grandes y con la frecuencia que pida la obra o la explotación. Lo explicamos con el caso de una explotación a cielo abierto en la Vall d’Albaida.

¿Cómo se calcula el movimiento de tierras?

La idea es siempre la misma: comparar dos superficies.

1. Se obtiene un modelo digital del terreno (MDT) en la fecha inicial.
2. Se obtiene otro MDT en la fecha final, o se toma el terreno de proyecto.
3. Se restan los dos modelos punto a punto. Donde el segundo está más bajo, hay excavación o desmonte; donde está más alto, relleno o terraplén.
4. Se integra esa diferencia de cotas sobre la superficie y sale el volumen.

Hay una condición que no se puede saltar: los dos modelos tienen que estar en el mismo sistema de coordenadas y apoyados en los mismos puntos. Si uno se midió con otra base, la resta mezcla el movimiento real con el error de encaje y el volumen deja de ser fiable. Por eso, en un control periódico, la referencia se mantiene igual en todas las fechas.

El método clásico hacía lo mismo con perfiles transversales cada cierta distancia y un cálculo entre perfiles. Funciona bien en obra lineal, y lo contamos en perfiles longitudinales y transversales. En superficies irregulares y grandes, como una cantera, comparar modelos completos es más fiable, porque no deja zonas sin medir entre perfil y perfil.

¿Por qué con dron y LiDAR?

Medir una explotación a cielo abierto con estación total supone recorrer taludes y bermas, con el riesgo y el tiempo que eso implica. Con dron:

• La fotogrametría da la ortofoto, que deja un registro visual de cómo estaba la explotación ese día.
• El LiDAR da una nube de puntos densa con la que se construye el MDT, incluso en las zonas con matorral del borde.
• Se repite igual cada vez: mismo vuelo, mismos puntos de apoyo, mismo sistema de coordenadas. Eso es lo que hace comparables las fechas.

El caso: control de una excavación en la Vall d’Albaida

En una explotación a cielo abierto había que controlar la excavación a lo largo del tiempo: cuánto material se había extraído entre dos momentos y dónde.

Qué hicimos en campo

Un vuelo fotogramétrico y LiDAR en cada fecha de control, con puntos de apoyo medidos en el terreno.

Qué analizamos

Con cada nube de puntos LiDAR obtuvimos el MDT de la explotación y sus curvas de nivel.

Cómo lo procesamos

Restamos los modelos de las dos fechas y calculamos la volumetría. El resultado es un mapa de diferencias de cotas: cada punto dice cuánto ha bajado o subido el terreno.

Qué entregamos

• El MDT de cada fecha.
• Las ortofotografías.
• Un informe técnico que precisa la diferencia de cotas en el terreno, es decir, la excavación realizada, con su volumen.

Para qué sirvió

Para controlar la evolución del movimiento de tierras: saber cuánto se ha excavado, dónde y a qué ritmo, con datos repetibles en cada control.

¿Qué precisión tiene el cálculo?

Depende de tres cosas: la densidad de puntos del modelo, la calidad de los puntos de apoyo y la clasificación de la nube (quitar maquinaria, acopios temporales o vegetación cuando no forman parte del terreno). Si las dos fechas se miden con el mismo método y el mismo sistema de coordenadas, los errores se mantienen controlados y la comparación es fiable.

¿Para quién es útil?

• Explotaciones y canteras, para conocer el volumen extraído entre periodos.
• Obras con excavación o terraplenado, para certificar mediciones y comprobar que se ejecuta según proyecto.
• Propiedades que necesitan documentar un movimiento de tierras hecho por terceros.

Preguntas frecuentes

¿Cada cuánto conviene volar?

Lo marca quien necesita el dato: en una obra, en los hitos de certificación; en una explotación, con la periodicidad que pida su control. Lo importante es que el método sea siempre el mismo.

¿Se puede calcular el volumen si no hay medición inicial?

A veces sí, usando como primer modelo datos públicos o un levantamiento antiguo, sabiendo que su precisión es menor. Lo ideal es medir antes de empezar.

¿Qué diferencia hay entre desmonte y excavación?

En la práctica se usan casi como sinónimos: es material que se retira. El desmonte suele referirse a rebajar el terreno a cielo abierto y la excavación incluye también zanjas, vaciados y pozos.

Si necesitas medir o controlar un movimiento de tierras, lo hacemos dentro de cubicaciones y movimiento de tierras con LiDAR y nubes de puntos.

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Escrito por Vicent Doménech, ingeniero en Geodesia y Cartografía, colegiado en Topografía n.º 8948.