Datos rápidos
- Socio: Altomaxx Technologies
- Ubicación: Ontario, Canadá
- Desafío del levantamiento: Medir de forma segura y eficiente la profundidad del agua y de los sedimentos en múltiples estanques de aguas pluviales pequeños y con mucha vegetación, donde los levantamientos con embarcaciones no son prácticos.
- Solución de batimetría: Batimetría con drones utilizando un DJI Matrice 300 RTK con un EchoLogger ecosonda de doble frecuencia ETC D052S, adquisición de vuelo manual y posprocesamiento en Hydromagic.
- Resultado clave: Se generaron modelos batimétricos de alta densidad para 13 estanques, incluyendo una estimación detallada del volumen de sedimentos y la reconstrucción de la superficie basada en la elevación.
- Aplicaciones: Evaluaciones de infraestructura de aguas pluviales, análisis de acumulación de sedimentos, apoyo en ingeniería municipal.
Contexto: Necesidades de batimetría en la gestión municipal de aguas pluviales
Las balsas de aguas pluviales desempeñan un papel fundamental en la gestión municipal del agua al controlar la escorrentía, reducir el riesgo de inundaciones y retener sedimentos antes de que lleguen a los sistemas aguas abajo. Su rendimiento depende de mantener una capacidad de almacenamiento adecuada y de comprender cómo se acumulan los sedimentos con el paso del tiempo. Los municipios reevalúan periódicamente estas cuencas para confirmar que los perfiles de profundidad sigan coincidiendo con las expectativas del diseño de ingeniería y para determinar si es necesario realizar tareas de dragado o mantenimiento.
Disponer de información precisa sobre la batimetría y la profundidad de los sedimentos es esencial para la planificación a largo plazo; sin embargo, muchas balsas de aguas pluviales varían enormemente en tamaño, forma, condiciones de acceso y características ambientales. Estos factores influyen en la selección de los métodos de estudio adecuados y en el nivel de detalle necesario para obtener modelos y comparaciones fiables.
El desafío: Obtener datos precisos de profundidad y sedimentos en condiciones de acceso restringido
El proyecto requería mediciones de alta resolución de la profundidad del agua, el espesor de los sedimentos y el volumen total de 13 cuencas de aguas pluviales en King City, Nobleton y Schomberg. Muchas de estas balsas presentaban condiciones físicas restrictivas que dificultaban la obtención de datos. Varios sitios eran pequeños, de forma irregular o estaban rodeados de vegetación densa, mientras que otros tenían orillas irregulares o inestables sin un lugar seguro para entrar al agua.
La batimetría tradicional que utiliza embarcaciones tripuladas o vehículos de superficie no tripulados (USV) a menudo falla en estos entornos porque:
- Hay muy poco espacio de maniobra para una navegación estable
- La vegetación alrededor de la orilla bloquea el acceso
- Botar y recuperar una embarcación es inseguro o imposible
- Las hélices de las embarcaciones corren el riesgo de sufrir daños por plantas sumergidas y escombros
Los municipios necesitaban datos batimétricos consistentes y de grado de ingeniería, pero las limitaciones físicas y de seguridad impedían que los enfoques convencionales basados en embarcaciones ofrecieran la precisión o eficiencia requeridas.
La solución: Batimetría con drones de doble frecuencia para un mapeo preciso de agua y sedimentos
Altomaxx implementó un sistema de batimetría basado en drones para superar las limitaciones de las operaciones con embarcaciones. El DJI Matrice 300 RTK transportó la ecosonda EchoLogger ETC D052S, que captura retornos acústicos tanto de baja frecuencia (50 kHz) como de alta frecuencia (200 kHz) para separar la profundidad de la columna de agua de las capas de sedimentos blandos. Los vuelos manuales permitieron al equipo mantener el control cerca de la vegetación y los bordes de las balsas.
Los elementos clave del enfoque de estudio incluyeron:
- Espaciado de líneas de vuelo de dos metros para una cobertura espacial de alta densidad
- Base GNSS Emlid con corrección NTRIP para mejorar la precisión posicional
- Mediciones con rover Emlid para registrar las elevaciones de la superficie del agua para resultados basados en elevación
- Software Hydromagic compatible con ajuste de GPS, filtrado de ruido, generación de modelos TIN e interpretación final
Esta configuración permitió un mapeo preciso en áreas donde la batimetría tradicional sería insegura o inviable.
Los resultados: modelos de elevación detallados y volúmenes de sedimentos cuantificados
El enfoque basado en drones proporcionó conjuntos de datos batimétricos de alta resolución para los 13 estanques de aguas pluviales. Los densos retornos acústicos y las superficies de elevación procesadas ofrecieron información visual y cuantitativa clara sobre la topografía submarina, la acumulación de sedimentos y los cambios a largo plazo en relación con los planos de diseño.
Los resultados notables incluyeron:
- La mayoría de los estanques mostraron una acumulación mínima de sedimentos, consistente con el rendimiento esperado
- Un estanque mostró una acumulación significativa de sedimentos, con 10.477 m³ de volumen total del estanque y 7.512 m³ de sedimentos
- Una matriz delta, (mapa diferencial derivado de datos de baja frente a alta frecuencia), destacó claramente las zonas de distribución de sedimentos
- Las partes interesadas municipales obtuvieron modelos precisos para la evaluación de la capacidad, la planificación ambiental y la programación del mantenimiento
- La eficiencia en campo mejoró sustancialmente: los estanques que habrían requerido un día completo con métodos de embarcación fueron inspeccionados de forma segura en unas pocas horas
Conclusión
La batimetría basada en drones proporcionó un método seguro, preciso y eficiente para evaluar el estado de los estanques de aguas pluviales en varias comunidades de Ontario. El rápido despliegue de una ecosonda de doble frecuencia montada en un dron permitió a Altomaxx capturar información detallada de la columna de agua y los sedimentos en áreas inaccesibles para las embarcaciones de inspección tradicionales. Los modelos basados en elevación resultantes permitieron a los municipios evaluar la acumulación de sedimentos, verificar los diseños de ingeniería y comprender mejor el rendimiento de los estanques a largo plazo.