Geofísica con drones para investigación del terreno y evaluación geotécnica de sitios
El radar de penetración terrestre (GPR) y los magnetómetros montados en drones proporcionan a los ingenieros geotécnicos datos continuos de mapeo del subsuelo en todo el sitio de investigación, cubriendo el terreno entre los sondeos. Planifique el espaciado de las líneas y el perfil de altitud en UgCS utilizando su propio MDE, y mantenga la distancia de la antena sobre terrenos inclinados con la función True Terrain Following de SkyHub. Confirme la calidad de los datos en el sitio con GeoHammer y convierta el tiempo de viaje de ida y vuelta en profundidad con Prism2, Geolitix u Oasis montaj. SPH Engineering suministra el sistema de prospección geofísica integrado, la formación y el soporte técnico. Usted mantiene la capacidad internamente y sabe qué hay bajo el terreno antes de que llegue la maquinaria.
Verificación de obra no destructiva en un desarrollo residencial activo: Zond Aero LF 300 confirmó una profundidad de bloque de muro de contención de 3,6 m sin necesidad de perforaciones de prueba
Sistemas GPR universales: la misma unidad Zond Aero vuela en un dron o funciona en un carro terrestre
Probado en campo con DJI M400, M350 RTK, M300 RTK, M600, Inspired Flight IF1200A, Harris Aerial H6 y Wispr Ranger Pro
Procesamiento estándar de la industria: Prism2, Geolitix, GeoHammer, Magneto, Oasis montaj
Por qué la investigación del terreno sigue sorprendiendo a los ingenieros geotécnicos
Los presupuestos de investigación del sitio se fijan antes de saber qué hay realmente allí abajo. Los sondeos y las calicatas ofrecen respuestas precisas en unos pocos puntos, pero no dicen nada sobre el espacio entre ellos. Una gran parte de los sobrecostes en excavaciones se debe a lo que había en esos huecos.
Los sondeos muestrean puntos, no áreas
Una investigación típica coloca sondeos a decenas de metros de distancia, y los ingenieros interpolan todo lo que hay en medio. Cuando el nivel de roca sube 2 m en un tramo de 15 m, o una lente de turba se sitúa entre dos puntos de muestreo, el contratista de cimentaciones se entera antes que el informe.
Los vacíos y las antiguas labores aparecen demasiado tarde
Las formaciones kársticas, las canteras rellenadas, las labores mineras poco profundas y los drenajes colapsados suelen aparecer durante la excavación en lugar de durante la investigación. El GPR de baja frecuencia escanea toda la superficie en busca de cavidades en lugar de depender de que un sondeo dé con una de ellas.
Los equipos de tierra no pueden cubrir el sitio de forma segura
La geofísica con carro o manual requiere que un operador recorra cada línea de prospección. Los rellenos blandos, los terrenos contaminados, los taludes pronunciados, las zonas inundadas y el movimiento de maquinaria pesada detienen la prospección o ponen en riesgo al operador.
La geofísica terrestre es demasiado lenta para grandes superficies
Los métodos de prospección geofísica terrestre son lentos a gran escala. El GPR montado en carro funciona a menos de 1 m/s, y los equipos arrastrados o manuales son aún más lentos. En un parque solar, un corredor de autopista o un proyecto de desarrollo en terreno virgen de decenas de hectáreas, esto se traduce en semanas de trabajo de campo.
La variación en la altura de la antena arruina los datos del subsuelo
La penetración del GPR depende directamente de la altura de la antena sobre la superficie, y la amplitud de la anomalía magnética disminuye drásticamente con la distancia. Si se vuela a una altitud fija respecto al punto de despegue sobre un terreno inclinado, gran parte de los datos resultarán inutilizables.
Las obstrucciones enterradas detienen las excavaciones
Los cimientos antiguos, tanques de acero, pozos entubados, refuerzos y municiones detienen la excavación cuando son descubiertos por la maquinaria. La magnetometría mapea objetivos ferrosos en todo el sitio antes de que se movilice la maquinaria.
Qué aporta un levantamiento geofísico basado en drones a una investigación del terreno
Un levantamiento geofísico con dron no reemplaza la investigación intrusiva. Le indica dónde colocar los sondeos y completa lo que sucede entre ellos, en toda el área, en una fracción del tiempo de campo.
Mapeo continuo del subsuelo en todo el sitio
El dron vuela sobre una cuadrícula preprogramada con un espaciado de línea establecido y registra un radargrama continuo a lo largo de cada línea. En lugar de una dispersión de registros puntuales, obtiene una imagen conectada de las capas en todo el sitio.
El dron vuela sobre una cuadrícula preprogramada con un espaciado de línea establecido y registra un radargrama continuo a lo largo de cada línea. En lugar de una dispersión de registros puntuales, obtiene una imagen conectada de las capas en todo el sitio
Cuadrículas de profundidad del lecho rocoso y espesor del recubrimiento
El GPR de baja frecuencia responde a la pregunta clave del diseño geotécnico: profundidad del lecho rocoso, espesor del recubrimiento y ubicación del techo de roca. El Zond Aero LF alcanza aproximadamente de 2 a 4 m desde el dron a 300 MHz, de 4 a 8 m a 150 MHz y de 7 a 10 m a 100 MHz en terrenos secos de baja conductividad. El software de procesamiento convierte el tiempo de viaje de ida y vuelta en profundidad y genera cuadrículas de espesor que puede entregar directamente al diseñador.
Detección de vacíos y cavidades sin contacto con el suelo
La búsqueda de cavidades y socavones es una aplicación estándar para los sistemas Zond Aero desde 600 MHz hasta 100 MHz. Debido a que la antena nunca toca el suelo, puede analizar rellenos blandos, superficies inestables y terrenos contaminados por los que un carrito no puede pasar. Los entregables incluyen perfiles verticales, cortes horizontales de profundidad y reconstrucciones en 3D exportables a CAD y SIG.
Mapeo de obstrucciones ferrosas antes de la excavación
Un levantamiento magnetométrico con drones localiza estructuras de hierro y acero, como cimientos antiguos con refuerzos, tanques enterrados, pozos entubados, tuberías de acero y municiones. Con MagNIMBUS o MagDrone R1, volar a 1,5 m sobre el nivel del suelo sitúa el sensor a 0,5 m de la superficie, lo cual es suficiente para detectar pequeños objetos ferrosos. Oasis montaj y Magneto convierten el mapa de anomalías en listas de objetivos con estimaciones de profundidad y masa que su contratista de movimiento de tierras puede utilizar para planificar.
Altura constante de la antena en terrenos inclinados e irregulares
UgCS planifica la misión sobre un MDE importado, y SkyHub, con un altímetro láser o de radar, corrige la altitud en tiempo real según la superficie real inferior. En un sitio donde el terreno cambia semanalmente debido a cortes y rellenos, la corrección en tiempo real es más importante que un MDE capturado hace un mes. Una distancia constante al suelo garantiza una penetración uniforme y líneas que se procesan limpiamente.
Verificación no destructiva de obra ejecutada e inspección de muros de contención
Los elementos del subsuelo son difíciles de verificar una vez construidos, especialmente en superficies casi verticales, como la inspección de muros de contención en estructuras terminadas. Un desarrollador utilizó un Zond Aero LF 300 en un DJI M300 RTK con SkyHub para comprobar la profundidad de un muro de contención a alturas de hasta 8 m, confirmando una profundidad de bloque de 3,6 m frente al diseño en Prism2. La verificación se realizó desde el aire, sin necesidad de perforaciones de prueba ni equipos de acceso.
Cómo se realiza un levantamiento geofísico con drones, paso a paso
Defina el objetivo, luego elija el sensor y la frecuencia
Comience con la profundidad esperada, el tamaño mínimo del objetivo y el tipo de suelo. Introduzca esos tres datos en la Calculadora de GPR para descartar cualquier antena que no pueda alcanzar sus objetivos, luego elija la frecuencia más alta que aún llegue allí. Una frecuencia más alta significa una mejor resolución y una separación más clara de las características muy próximas. Para un levantamiento magnético, los datos de alcance esperados son la masa y la profundidad del objetivo, los cuales determinan el espaciado de línea necesario para que una anomalía aparezca en más de una línea.
Cree la cuadrícula de levantamiento en UgCS
Importe el límite del sitio de investigación del terreno como KML o CSV y un DEM como GeoTIFF. Establezca el espaciado de línea, la dirección, la velocidad, el rebasamiento y el perfil de altitud, ya sea en AGL o AMSL, y deje que UgCS divida las misiones largas entre baterías. La misión completa se visualiza en 3D antes de salir de la oficina, y UgCS funciona completamente sin conexión una vez que se almacenan en caché los datos de mapas y elevación.
Vuele con seguimiento de terreno real
SkyHub mantiene la antena a una distancia establecida mediante un altímetro láser o de radar y registra cada traza con lecturas de GNSS y altímetro. La elevación máxima recomendada de la antena es de 0,6 m para Zond Aero 500 y 600, 1 m a 300 MHz y 2 m a 150 MHz. El piloto supervisa el vuelo y la calidad de los datos desde una distancia segura.
Realice el control de calidad en campo con GeoHammer antes de desmovilizar
Cargue el archivo sin procesar, recorte los segmentos de despegue, aterrizaje y giro, y confirme que las reflexiones del subsuelo estén realmente presentes. Cinco minutos en el sitio evitan una movilización repetida. La adquisición de GPR sigue la práctica descrita en la norma ASTM D6432, y los resultados se suministran en formatos que se integran en un informe de investigación del terreno según BS 5930 o Eurocódigo 7.
Procesar, interpretar y entregar
Prism2 y Geolitix se encargan del procesamiento de GPR: eliminación de fondo, ganancia, calibración de profundidad y filtrado. Magneto y Oasis montaj gestionan los datos magnéticos y la selección de objetivos. Los resultados de la obtención de imágenes del subsuelo se entregan como perfiles verticales, cortes horizontales de profundidad, cuadrículas de espesor, reconstrucciones 3D y exportaciones GIS o CAD, con conjuntos de datos almacenados y comparados a lo largo del tiempo en DroneGIS.
Soluciones recomendadas para estudios geotécnicos
Kit de GPR
HARDWARE
El sistema de GPR basado en drones permite realizar mapeo del subsuelo de glaciares, servicios públicos enterrados y cavidades en áreas inaccesibles o inseguras para estudios terrestres.
SkyHub es una computadora de a bordo para drones que garantiza una integración confiable de sensores y una recopilación de datos precisa y sincronizada durante cada vuelo.
SOFTWARE
Planificación de vuelos con drones desde escritorio para los pilotos más exigentes.
Software de procesamiento de datos de GPR Radsys para GPR Zond.
Evalúe y procese datos de GPR y otros sensores.
FORMACIÓN
Formación técnica avanzada y soporte experto para elevar la experiencia de su equipo y garantizar una ejecución precisa y eficiente de sus misiones con drones.
Sistema de Magnetómetro
HARDWARE
Los magnetómetros aerotransportados permiten detectar y cartografiar anomalías magnéticas asociadas a objetos ferrosos enterrados. En aplicaciones UXO, son especialmente adecuados para localizar proyectiles, bombas, morteros, fragmentos y otros objetivos con contenido ferroso.
Ordenador de a bordo que integra el sensor con el dron y registra de forma sincronizada las mediciones, el posicionamiento GNSS/RTK y los datos de vuelo.
SOFTWARE
Software de planificación y ejecución de vuelos automatizados para levantamientos geofísicos: líneas paralelas, separación entre pasadas, velocidad, altitud y seguimiento del terreno.
Procesamiento, visualización y control de calidad de datos geofísicos adquiridos con drones, incluidos datos magnetométricos y GPR según la configuración del sistema.
Plataforma GIS para visualizar, gestionar y compartir datos georreferenciados de levantamientos con drones y resultados geofísicos.
Software especializado para procesamiento, visualización e interpretación de datos magnetométricos.
Software de procesamiento e interpretación de datos geofísicos para gravedad y magnetometría.
FORMACIÓN
Formación técnica avanzada y soporte experto para elevar la experiencia de su equipo y garantizar una ejecución precisa y eficiente de sus misiones con drones.
Por qué los ingenieros geotécnicos y los contratistas de investigación del terreno eligen nuestros sistemas
13 años creando sistemas de geofísica con drones
Desde 2013, SPH Engineering integra sensores geofísicos con drones para trabajos de investigación del terreno y estudios geotécnicos desde Letonia. La integración de sensores, la computación a bordo, el software de vuelo y la formación de pilotos se realizan internamente.
Clientes y socios en más de 150 países
Sistemas en funcionamiento en Europa, América, Asia y África, probados en Groenlandia, Islandia, Israel, Chile y Papúa Nueva Guinea.
Nuestro propio campo de pruebas de sensores geofísicos
Caracterizamos los sensores frente a objetivos enterrados conocidos en nuestro propio campo de pruebas antes de recomendarlos. Por eso podemos decirle lo que un sensor no hará.
Una inversión en GPR, aérea y terrestre
Los sistemas Zond Aero están diseñados para ambos modos de despliegue. La unidad que sobrevuela su terreno virgen se adapta a un carro para las secciones confinadas del mismo proyecto.
Independiente del sensor y de la plataforma
UgCS es compatible con más de 20 plataformas de drones, y SkyHub integra GPR, magnetómetros, ecosondas, espectrómetros de rayos gamma y más. Suministramos sensores e integración, no drones, por lo que la recomendación se basa en el objetivo del estudio.
Capacitación y soporte incluidos para que la capacidad permanezca en tu empresa
No vendemos servicios de estudios geotécnicos. Entregamos el sistema, capacitamos a tu equipo en instalación, calibración, adquisición y procesamiento a través de la SPH Academy, y les brindamos soporte continuo. El trabajo facturable sigue siendo tuyo.
Confían en nosotros
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Perspectivas sobre la investigación del terreno mediante drones
Vea nuestros seminarios web técnicos para profesionales de la geotecnia
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Preguntas frecuentes
¿Puede un estudio geotécnico con drones sustituir a los sondeos?
No, y no debería comprar uno basándose en eso. La geofísica le ofrece una cobertura continua con resultados interpretados. Los sondeos le proporcionan muestras, pruebas in situ y datos reales del terreno en un punto concreto. El flujo de trabajo productivo consiste en realizar primero el levantamiento con drones y, a continuación, situar los sondeos en las anomalías y transiciones de capa identificadas por el estudio, lo que suele traducirse en menos perforaciones en mejores ubicaciones.
¿Qué profundidad puede alcanzar el GPR con drones en un sitio geotécnico?
Depende de la frecuencia de la antena y de la conductividad del terreno. En suelos secos de baja conductividad, la penetración desde un dron es de aproximadamente 1 a 2 m a 500 o 600 MHz, de 2 a 4 m a 300 MHz, de 4 a 8 m a 150 MHz y de 7 a 10 m a 100 MHz. Debido a que parte del pulso se refleja en la superficie antes de entrar en el suelo, la penetración aérea suele ser aproximadamente la mitad de lo que logra la misma antena acoplada al suelo. La arena seca puede duplicar aproximadamente el alcance, mientras que la arcilla húmeda puede reducirlo casi a cero.
¿Se pueden detectar vacíos y socavones con un dron?
La búsqueda de cavidades y socavones es una aplicación estándar para los sistemas Zond Aero desde 600 MHz hasta 100 MHz. La detección depende del tamaño del vacío en relación con la profundidad: como regla general, un reflector debe tener al menos el 10% de la distancia entre la antena y el objetivo. Planifique con margen en lugar de al límite y considere un resultado claro como una evaluación preliminar, no como una certificación.
¿Funciona el GPR con drones en suelos arcillosos o después de la lluvia?
La arcilla y los suelos arcillosos se encuentran entre los peores medios para el GPR, e incluso una capa delgada de arcilla húmeda puede bloquear la mayor parte de la señal. El suelo superficial saturado tras la lluvia tiene el mismo efecto. En terrenos donde predomina la arcilla, programe la actividad para finales de la estación seca o utilice magnetometría si los objetivos son ferrosos.
¿Puedo utilizar el mismo sistema GPR para estudios terrestres?
Sí. Zond Aero 500 NG, 600 y 1000 NG se montan en drones y se adaptan a carros con ruedas, y Zond Aero LF dispone de kits de estudio terrestre monoestático y biestático. La unidad, el formato de datos y el flujo de trabajo de procesamiento siguen siendo prácticamente los mismos. Esto es importante en proyectos que combinan áreas abiertas y secciones confinadas alrededor de estructuras existentes.
¿Qué drones funcionan con los sistemas geotécnicos de SPH Engineering?
SkyHub y las cargas útiles de los sensores se integran con las plataformas DJI M400, M350 RTK, M300 RTK y M600, Inspired Flight IF1200A e IF800, Harris Aerial H6, Wispr Ranger Pro, y Cube o Pixhawk que ejecutan ArduCopter o PX4. Se incluye el hardware de montaje para los modelos compatibles. SPH Engineering suministra los sensores, la integración y el software, no la aeronave.
¿Realiza SPH Engineering estudios geotécnicos para clientes?
No. Suministramos el sistema completo con formación, certificación y soporte para que su equipo realice los estudios. Ofrecemos asistencia limitada en el procesamiento de datos para ayudar a configurar su flujo de trabajo y transferir conocimientos a su personal.
¿Qué entregables se obtienen de un estudio geotécnico con drones?
Los resultados estándar del GPR son perfiles verticales a lo largo de cada línea de estudio, cortes horizontales de profundidad, cuadrículas de espesor para sobrecarga o espesor de capas, y reconstrucciones en 3D, todo exportable a QGIS, ArcGIS y CAD. Los estudios magnéticos producen mapas de anomalías y listas de objetivos con estimaciones de profundidad y masa. Los conjuntos de datos pueden almacenarse, compararse entre fechas de estudio y compartirse a través de un navegador en DroneGIS.
¿Cómo elijo entre GPR y magnetometría para una investigación del sitio?
Elija el método según el objetivo. El GPR detecta límites de estratos, vacíos y objetos tanto metálicos como no metálicos, por lo que es el método ideal para estratigrafía, lecho rocoso y cavidades. La magnetometría solo detecta material ferroso, pero cubre el terreno más rápido, funciona mejor sobre vegetación que el GPR y alcanza objetivos de acero grandes a varios metros de profundidad. En sitios donde preocupan tanto el acero enterrado como las capas desconocidas, realizar ambos estudios sobre la misma cuadrícula ofrece la imagen más completa.
¿Qué puede detectar un estudio con magnetómetro de dron en un sitio de desarrollo?
Hierro y acero. Los cimientos antiguos con refuerzos, tanques enterrados, pozos entubados, tuberías de acero, mallas de refuerzo y municiones sin detonar producen anomalías magnéticas que un sensor montado en un dron puede mapear. La magnetometría no detecta objetivos no metálicos, por lo que no encontrará conductos de hormigón, tuberías de arcilla ni límites de estratos. El alcance de profundidad depende de la masa del objetivo: un tanque de acero grande se detecta a varios metros, mientras que un objeto pequeño solo se registra cerca de la superficie. El procesamiento en Magneto u Oasis montaj convierte el mapa de anomalías en una lista de objetivos con estimaciones de profundidad y masa para el contratista de movimiento de tierras.