Resumen del proyecto
- Resultado: Se detectó una profundidad máxima de treinta pies (30 pies) en el estanque; se identificaron sedimentos consolidados bajo condiciones de alta turbidez
- Industria: Minería y áridos
- Aplicación: Batimetría con drones + LiDAR
- Ubicación y fecha: Texas, EE. UU., mayo de 2025
- Hardware: Dron DJI Matrice 350 RTK, LiDAR DJI Zenmuse L2, SPH Engineering Kit de batimetría
- Software: UgCS software de planificación de vuelo, SkyHub firmware para computadora a bordo
- Escala: Flujo de trabajo en dos fases; un vuelo LiDAR (10 min), una misión de batimetría
- Resultado: La batimetría con drones en el río Knife en Texas (mayo de 2025) logró una detección de profundidad máxima de 30 pies y mapeó capas de sedimentos en aguas turbias sin necesidad de embarcaciones.
Cliente y objetivos
Knife River, un productor líder de agregados y materiales de construcción en EE. UU., necesitaba un mapeo preciso de la profundidad de estanques y sedimentos para mantener la eficiencia operativa en una cantera de piedra caliza en Texas. Para apoyarlos, Westward Geology Group fue contratado para ofrecer una solución de topografía basada en UAV. Su objetivo era medir la profundidad del agua y la estructura de los sedimentos de forma segura, sin utilizar embarcaciones.
Entorno y limitaciones
El estanque de la cantera recibía descargas activamente, lo que generaba turbidez y partículas en suspensión. Las orillas empinadas impedían el acceso de embarcaciones, mientras que los obstáculos sumergidos y el bombeo activo aumentaban los riesgos de seguridad. La vegetación alrededor de los márgenes del estanque limitaba aún más el acceso terrestre. El estudio requería una captura de datos sin contacto que pudiera operar eficazmente a pesar de la interferencia en la columna de agua.
Arquitectura de la solución
Para cumplir con estos objetivos, Westward Geology Group implementó un flujo de trabajo con drones en dos fases.
- Plataforma de drones: DJI Matrice 350 RTK con posicionamiento RTK para mayor precisión
- Carga útil 1 (Fase 1): DJI Zenmuse L2 LiDAR (densidad de ≈400 pts/m², vuelo de 10 min)
- Carga útil 2 (Fase 2): Kit de batimetría basado en drones de SPH Engineering (200 kHz y 50 kHz)
- Computadora de a bordo: Firmware SkyHub para el control de la carga útil y el registro de datos
- Software de planificación de misiones: UgCS con trayectoria de vuelo automatizada en cuadrícula
- Flujo de trabajo: LiDAR para elevación y geometría del estanque → Batimetría con drones para mapeo de profundidad y sedimentos
- Justificación: Se eligió el flujo de trabajo con UAV en lugar de embarcaciones por seguridad, rapidez (tiempo de levantamiento <1 h) y acceso a los márgenes escarpados o con vegetación del estanque
Implementación
1. Planificación
Misión planificada en UgCS: diseño de cuadrícula, profundidad de remolque de quince centímetros (6 pulgadas), precisión RTK y espaciado de líneas optimizado para el tamaño del estanque.
2. Preparación
SkyHub configurado, sonar calibrado y lista de verificación de seguridad del UAV completada. Las orillas escarpadas se marcaron como zonas restringidas.
3. Ejecución
Un vuelo LiDAR (~10 min) capturó datos de elevación; una misión batimétrica mapeó el interior del estanque. El UAV mantuvo el seguimiento del terreno; los operadores permanecieron en la orilla.
4. Procesamiento
Nube de puntos LiDAR procesada a MDE; registros de sonar (200 kHz y 50 kHz) procesados a cuadrícula de profundidad. El control de calidad confirmó la alineación entre conjuntos de datos. Entregables: mapa batimétrico e interpretación de sedimentos.
Resultados
El flujo de trabajo proporcionó conjuntos de datos de elevación y profundidad de alta resolución.
KPI clave:
- Profundidad máxima: Treinta pies (30 ft)
- Detección de sedimentos: Fondo consolidado identificado a 50 kHz a pesar de que la turbidez bloqueaba los 200 kHz (100% de detección frente al 0% en alta frecuencia)
- Tiempo de levantamiento: Un vuelo LiDAR (10 min) + una misión de batimetría (20 min). Total <1 h (frente a varias horas de estudio en barco)
- Seguridad: Cero contacto con el agua (frente al alto riesgo de las operaciones con embarcaciones)
| Métrica | Tradicional (embarcación) | Flujo de trabajo con UAV |
| Personal en el agua | 2-3 | 0 |
| Tiempo de preparación | 2-3 h | <0.5 h |
| Detección de profundidad | Limitada por la turbidez | Profundidad total (30 ft) |
Validación y metodología
El espaciado de las líneas se ajustó al tamaño de la balsa, con solapamiento para garantizar una cobertura completa. El sistema RTK GNSS aseguró la precisión posicional. Se contrastaron los resultados del sonar de doble frecuencia para verificar su consistencia; los 200 kHz reflejaron los sedimentos en suspensión, mientras que los 50 kHz penetraron hasta el fondo consolidado. Los datos se procesaron en UgCS y se validaron según los patrones de estratificación de sedimentos esperados.
No fue necesario el uso de embarcaciones ni que el personal entrara al agua, eliminando así el riesgo de ahogamiento.
Conclusión
El estudio de la balsa de Knife River demuestra cómo una solución de batimetría basada en drones puede superar las limitaciones habituales del mapeo de sedimentos en entornos industriales activos y cargados de sedimentos. La integración de un sistema de sonar compatible con drones permitió a Westward detectar tanto la profundidad visible de la balsa como la estructura del sedimento subsuperficial, incluso en condiciones de turbidez desafiantes. Este método permitió una recolección de datos segura, rápida y de alta precisión sin necesidad de entrar al agua ni utilizar embarcaciones.
Lea el caso de estudio completo: Estudio batimétrico con ecosonda mediante drones en una cantera de Texas.
