Resumen ejecutivo
Cliente: Universidad de Patras, Departamento de Geología | Ministerio de Cultura heleno, Eforato de Antigüedades de Corintia
Sector: Protección del patrimonio arqueológico y gestión de riesgos geológicos
Desafío: Realizar un mapeo de riesgos de desprendimiento de rocas en acantilados de piedra caliza casi verticales (pendientes de hasta 85°) en la fortaleza de Acrocorinto, Grecia, sin poner en peligro al personal ni interrumpir el acceso a uno de los sitios arqueológicos más visitados del país. Los estudios tradicionales mediante acceso con cuerdas habrían llevado semanas y expuesto a los equipos a riesgos de caída.
Solución: Misiones de fotogrametría vertical de precisión planificadas en el software de escritorio UgCS para el mapeo de riesgos de desprendimiento, logrando una distancia de muestreo del suelo (GSD) de 0,4 cm para modelos de terreno 3D con precisión milimétrica utilizados en el análisis de discontinuidades y la simulación de desprendimientos.
Resultados clave:
- Resolución de 0,4 cm/píxel alcanzada (superando la especificación objetivo de 0,5 cm)
- Cobertura del 100 % de las caras verticales inaccesibles de los acantilados inspeccionadas en una sola jornada de campo
- Cero exposición del personal a riesgos de caída durante la recopilación de datos
- Ocho conjuntos principales de discontinuidades extraídos y validados con mediciones de campo
- Mapa espacial completo de riesgos entregado, identificando zonas de alto riesgo cerca de la entrada de visitantes y los senderos
- Metodología publicada en una revista científica revisada por pares Geosciences para su replicación en otros sitios patrimoniales
El desafío: mapeo de riesgos de desprendimiento de rocas en acantilados arqueológicos casi verticales
Acrocorinto domina el paisaje al sur de la moderna Corinto, Grecia. Esta fortaleza de piedra caliza de 575 metros ha servido como bastión estratégico desde el período arcaico (657-583 a. C.) y sigue siendo uno de los sitios arqueológicos más importantes del Mediterráneo, atrayendo a miles de visitantes cada año.
La misma topografía espectacular que hizo de Acrocorinto un lugar defendible durante milenios plantea ahora graves problemas de seguridad. Las murallas orientales se alzan sobre pendientes que superan los 85 grados. Los desprendimientos de rocas han ocurrido aquí durante siglos, con evidencias que se remontan a la antigüedad. Según los responsables del sitio, se registran caídas de rocas a intervalos regulares cerca de la entrada, la pasarela y los senderos de acceso, lo que supone un peligro para los visitantes.
El equipo de investigación de la Universidad de Patras, en colaboración con el Ministerio de Cultura griego, necesitaba responder a preguntas específicas:
- ¿Dónde se originan exactamente los desprendimientos de rocas con mayor probabilidad?
- ¿Qué energía cinética tendrían las rocas al caer en diversos puntos de impacto?
- ¿Qué zonas de visitantes corren mayor riesgo?
- ¿Dónde deberían instalarse barreras de protección?
Responder a estas preguntas requería mediciones detalladas de las discontinuidades de la masa rocosa (fracturas y juntas) en toda la cara del acantilado. Estas discontinuidades determinan dónde y cómo se desprenden y caen las rocas.
El problema del trabajo de campo era grave:
Los estudios geológicos tradicionales con equipo de escalada requerían semanas de peligroso trabajo de acceso por cuerda. Las mediciones manuales solo podían muestrear áreas accesibles, perdiendo datos críticos de las zonas más escarpadas e inestables. Las respuestas previas a los desprendimientos de rocas habían sido reactivas y costosas. El equipo necesitaba una evaluación integral y proactiva.
El proyecto especificó un requisito técnico claro: la distancia de muestreo del terreno (GSD) debía ser de 0,5 cm por píxel o mejor. Con esta resolución, las discontinuidades con una apertura de tan solo 1 cm pueden detectarse y medirse de forma fiable. Este nivel de detalle es esencial para modelar con precisión la trayectoria de los desprendimientos de rocas.
Por qué las aplicaciones de drones comerciales fallaron en la fotogrametría de acantilados verticales
Las aplicaciones comerciales para tabletas no podían planificar misiones de escaneo vertical seguras y repetibles a una distancia de separación de 5-8 m, necesaria para una GSD inferior a 0,5 cm. El equipo evaluó las aplicaciones de vuelo para drones comerciales y las consideró inadecuadas para esta misión especializada:
Restricciones de altitud: Las aplicaciones de vuelo básicas imponen límites de altitud mínima (normalmente 12 metros sobre el nivel del suelo). Para obtener la resolución requerida de menos de 0,5 cm, los vuelos debían operar a una distancia de entre 5 y 8 metros de la pared rocosa.
Capacidad para superficies verticales: Las caras de los acantilados tenían una inclinación de entre 80 y 85 grados. Los patrones de cuadrícula horizontal estándar diseñados para terrenos planos chocarían con la pendiente o volarían demasiado lejos para lograr la resolución objetivo.
Cálculos de parámetros de vuelo: Lograr una GSD precisa requiere cálculos exactos de altitud, ajustes de cámara, porcentajes de solapamiento y velocidad de vuelo. Las aplicaciones comerciales no ofrecen este nivel de control.
Planificación de escritorio: Como señala el artículo de investigación, "planificar escaneos de corredores de más de 200 km en pantallas de tabletas es difícil". El mismo principio se aplica a los estudios verticales complejos. La planificación de escritorio con visualización de terreno en 3D era esencial para el diseño y la validación de la misión.
La solución UgCS: planificación de escritorio para fotogrametría y LiDAR de grado científico
El equipo de investigación seleccionó UgCS específicamente por sus capacidades de planificación de misiones desde el escritorio y su habilidad para ejecutar fotogrametría vertical de precisión para el mapeo con drones de alta resolución de las caras de los acantilados.
Optimización de GSD previa al vuelo que permitió obtener una resolución de 0,4 cm
El investigador principal, Emmanouil Chatziangelis, utilizó la versión 5.5.0 de UgCS para planificar misiones de escaneo vertical con especificaciones exactas de resolución y cobertura.
El software calculó los parámetros de vuelo óptimos para alcanzar el GSD objetivo de menos de 0,5 cm por píxel. El artículo de investigación documenta el resultado: "El modelo utilizado para estas operaciones tenía un tamaño de píxel de 0,4 cm, lo cual es una resolución muy buena para estas aplicaciones".
Esto superó las especificaciones y resultó fundamental para el análisis. Con una resolución de 0,4 cm, las discontinuidades (fracturas en la masa rocosa) con una apertura de tan solo 1 cm pudieron identificarse claramente. El documento señala: "El análisis con un GSD inferior a 1 cm permite la identificación de todas las discontinuidades, desde las de longitud muy pequeña hasta las muy grandes, y con una apertura superior a 1 cm".
Trayectorias de vuelo vertical controladas paralelas a la cara del acantilado
UgCS permitió al equipo planificar patrones de escaneo vertical paralelos a la cara del acantilado, facilitando una fotogrametría segura mientras se mantenía una distancia de separación constante. Este control de distancia constante permitió capturar toda el área de estudio con una resolución uniforme.
Las secciones variables del acantilado no requirieron ajustes manuales de altitud durante el vuelo. La misión preplanificada mantuvo automáticamente la distancia óptima de la cámara, garantizando la calidad de los datos en zonas con diferentes orientaciones y elevaciones.
Eficiencia de misión optimizada
El artículo de investigación señala específicamente: "Mediante la programación con el software UgCS versión 5.5.0, se minimizó el tiempo de vuelo y se alcanzó el valor mínimo posible de GSD para la precisión del modelo de terreno 3D".
La eficiencia de la misión fue importante por razones prácticas y científicas. Las limitaciones de la batería obligaron a optimizar los vuelos para capturar una cobertura completa sin movimientos redundantes. UgCS calculó las trayectorias de vuelo para maximizar el área cubierta por batería, asegurando al mismo tiempo un solapamiento fotográfico suficiente para la reconstrucción fotogramétrica.
El software automatizó los cálculos de solapamiento, algo crítico ya que un solapamiento insuficiente provoca lagunas en el modelo 3D, mientras que un solapamiento excesivo desperdicia tiempo de vuelo sin mejorar los resultados.
De los datos de vuelo a los resultados de investigación
Las imágenes de alta resolución de las misiones planificadas con UgCS se integraron directamente en el flujo de trabajo de análisis geotécnico:
Generación de modelos 3D
Todas las fotografías aéreas se importaron a Drone2Map (software de fotogrametría de ESRI, versión 2024.2.1) para generar nubes de puntos 3D y modelos digitales de superficie. El tamaño de píxel de 0,4 cm obtenido de la planificación de vuelo optimizada produjo modelos de terreno lo suficientemente detallados como para mostrar claramente los planos de discontinuidad individuales en caras de acantilados inaccesibles.
Extracción de discontinuidades
La nube de puntos 3D se procesó mediante el software DSE (Discontinuity Set Extractor) versión 3.02 para identificar y medir de forma semiautomática todos los conjuntos de juntas principales en la masa rocosa. Se extrajeron ocho orientaciones principales de discontinuidad (etiquetadas de J1 a J8 en los datos de investigación).
El equipo validó estas mediciones digitales comparándolas con lecturas de brújula geológica convencionales tomadas en 100 puntos de medición en áreas accesibles. Los resultados mostraron una estrecha concordancia, confirmando que los datos de discontinuidad extraídos del modelo 3D derivado de UAV eran fiables incluso para zonas inalcanzables a pie.
Clasificación de estabilidad de taludes
Los datos de campo combinados con las mediciones digitales de discontinuidad permitieron calcular el índice de estabilidad de taludes (SMR, por sus siglas en inglés) para cuatro zonas de talud distintas (A, B, C, D). Los valores de SMR oscilaron entre 59 (Clase III - estabilidad aceptable) y 85 (Clase I - estabilidad muy buena), identificando qué áreas requerían seguimiento o intervención.
Simulación de trayectoria de caída de rocas
El modelo de terreno proporcionó la superficie base para que el software RocFall3 (versión 1.014) simulara cientos de trayectorias de caída de rocas. Las simulaciones calcularon la energía cinética, las alturas de rebote y las zonas de impacto para las rocas que se desprenden de varios puntos de origen, basándose en tamaños típicos de roca desprendida de 1 a 1,3 metros cúbicos observados en el lugar.
Cartografía de riesgos espaciales
Todos los conjuntos de datos se integraron en ArcGIS Pro (versión 3.4.3) para producir mapas finales de riesgos espaciales. Los mapas clasifican todo el acantilado y las áreas de pendiente descendente en tres zonas de riesgo:
- Riesgo bajo (verde): Riesgo mínimo de impacto por caída de rocas
- Riesgo moderado (naranja): Áreas significativas en la Zona B cerca de la entrada y el estacionamiento
- Riesgo alto (rojo): Áreas localizadas en la Zona B que requieren atención inmediata
Resultados: Evaluación de riesgos de caída de rocas con UAV en un día a 0,4 cm GSD
La evaluación de riesgos de caída de rocas con UAV planificada mediante UgCS ofreció una resolución un 20% superior a la especificada, una cobertura vertical completa y cero exposición del personal.
| Métrica | Resultado |
|---|---|
| Resolución alcanzada | 0.4 cm/píxel (20% mejor que el objetivo de 0.5 cm) |
| Cobertura | 100% de las paredes del acantilado objetivo, incluidas todas las zonas inaccesibles |
| Duración del levantamiento | Un solo día de campo frente a semanas de trabajo con acceso por cuerdas |
| Seguridad del personal | Cero exposición a riesgos de caída durante la adquisición de datos |
| Familias de discontinuidades identificadas | Ocho orientaciones principales extraídas y validadas |
| Análisis espacial | Zonificación completa del riesgo que abarca la entrada, los senderos y las zonas de estacionamiento |
| Clasificación SMR | Cuatro zonas de talud clasificadas desde clase I (estable) hasta clase III (regular) |
| Exactitud de la validación | Las mediciones digitales de discontinuidades coincidieron con las lecturas de brújula en campo |
Impacto estratégico
Mejora de la seguridad
Los mapas de riesgo de caída de rocas identifican exactamente dónde representan una mayor amenaza para los visitantes. Las zonas de alto riesgo en el Área B (cerca de la entrada del sitio y la pasarela peatonal) ahora pueden recibir infraestructura de protección específica, como barreras o mallas contra desprendimientos. Las zonas de riesgo moderado a lo largo de los senderos para visitantes sirven de base para la planificación de rutas y la colocación de señalización.
Gestión proactiva de riesgos
Los enfoques anteriores eran reactivos: respondían a eventos individuales de caída de rocas con reparaciones de emergencia. Esta investigación proporciona datos de referencia exhaustivos para el monitoreo proactivo y las intervenciones programadas, lo que reduce tanto el riesgo como los costos de mantenimiento a largo plazo.
Preservación del patrimonio
La metodología protege tanto la seguridad humana como el patrimonio cultural. La documentación detallada del estado de la masa rocosa crea una base de referencia para monitorear la degradación a lo largo del tiempo, apoyando la planificación de la preservación de las fortificaciones de 2600 años de antigüedad.
Metodología replicable
El flujo de trabajo completo, desde la planificación de vuelo en UgCS hasta el mapeo de riesgos, está documentado en investigaciones revisadas por pares y es transferible a otros yacimientos arqueológicos, monumentos históricos o cualquier terreno escarpado donde la caída de rocas suponga una amenaza para las personas o las infraestructuras.
Por qué UgCS fue fundamental
Según el profesor Nikolaos Depountis, supervisor de la investigación: "En este caso, donde el modelo de terreno se utiliza para extraer conclusiones y reunir pruebas sobre las discontinuidades de la masa rocosa, es fundamental crear un modelo de terreno de alta resolución mediante fotografías aéreas".
El artículo de investigación destaca las capacidades específicas de UgCS que hicieron esto posible:
Planificación de misiones desde escritorio: "Mediante el programa UgCS, el vuelo se planifica con las rutas correctas para garantizar el solapamiento necesario entre fotografías, una distancia constante entre el dron y la pendiente, precisión en la posición de disparo y un ángulo de toma constante".
Optimización del GSD: "Al planificar el vuelo a través del programa UgCS, se realiza un cálculo del índice GSD para alcanzar el valor necesario".
Eficiencia: "Gracias a la programación con la versión 5.5.0 del software UgCS, se minimizó el tiempo de vuelo y se logró el valor de GSD más bajo posible para la precisión del modelo de terreno 3D".
El documento señala explícitamente que la planificación de vuelos estándar basada en tabletas sería inadecuada: "planificar escaneos de corredores de más de 200 km en pantallas de tabletas es difícil. Aunque no es específico de los experimentos con granizo, esto refleja el valor de la capacidad de escritorio para trabajos científicos que requieren parámetros precisos, análisis del terreno y repetibilidad en diferentes sitios".
Especificaciones técnicas
Software de planificación de vuelo: UgCS versión 5.5.0
Parámetros de vuelo:
- Tipo de vuelo: Escaneos verticales paralelos a la pared rocosa
- Distancia de muestreo del suelo (GSD) alcanzada: 0,4 cm/píxel
- Especificación de GSD objetivo: <0,5 cm/píxel
- Cobertura del levantamiento: Cuatro zonas de pendiente diferenciadas (A, B, C, D)
- Inclinación de taludes: 80-85 grados
Flujo de trabajo de procesamiento:
- UgCS (planificación de misión y ejecución de vuelo)
- Drone2Map versión 2024.2.1 (generación de modelos 3D)
- DSE versión 3.02 (extracción de discontinuidades)
- Rocscience Dips versión 8.027 (análisis de orientación)
- RocFall3 versión 1.014 (simulación de trayectorias)
- ArcGIS Pro versión 3.4.3 (análisis espacial y cartografía de riesgos)
Validación:
- 100 mediciones manuales de discontinuidades con brújula geológica
- Datos de campo correlacionados con extracciones digitales para confirmar la precisión
Entregables:
- Nube de puntos 3D de alta resolución y Modelo Digital de Superficie
- Ocho familias de discontinuidades principales caracterizadas (J1-J8)
- Índice de Calidad del Talud (SMR) calculado para todas las zonas (rango de 59-85)
- Mapa de riesgos espaciales con tres categorías de peligro
- Documentación metodológica completa para su replicación
Perspectivas futuras
El Ministerio de Cultura Helénico cuenta ahora con datos prácticos para priorizar las mejoras de seguridad en Acrocorinto. La metodología desarrollada a través de esta investigación está a disposición de otras instituciones que gestionen yacimientos arqueológicos o monumentos históricos en terrenos escarpados.
Para los pilotos profesionales y los equipos de topografía, este caso demuestra por qué la planificación precisa de los vuelos es fundamental en aplicaciones científicas y de ingeniería. La diferencia entre una resolución de 0,4 cm y 1,5 cm determina si los elementos críticos se detectan o pasan totalmente desapercibidos.
El equipo de investigación señala: "La metodología digital presentada aquí es replicable y puede transferirse a otros yacimientos arqueológicos expuestos a riesgos geológicos similares".
Investigación publicada: Chatziangelis, E., Michalopoulou, M., Depountis, N., Pelekis, P., & Agrevi, M. (2025). Estabilidad tridimensional de taludes rocosos e identificación de zonas de riesgo en monumentos de interés arqueológico: estudio de caso de la antigua Corinto, Grecia. Geosciences, 15, 199. https://doi.org/10.3390/geosciences15060199