Estudio de Caso Nº 3: Mapeo de pequeña escala con drones de consumo en Nepal

DESASTRES NATURALES |EMERGENCIA AGUDA | RECUPERACION

Tipo de sistema: DJI Phantom 3 Advanced with Pix4Dcapture mobile app
Agencia implementadora: UAViators
Agencia de pilotaje: DJI
Fechas de despliegue: Septiembre 2015

Los objetivos del proyecto fueron: proporcionar capacitación sobre drones a los [Elisabett1] locales en los alrededores de Katmandú y demostrar el uso potencial de las imágenes de drones en respuesta a los desastres. Con este fin, los drones de consumo relativamente económicos, junto con el software de mapas y una aplicación de planificación de vuelo, fueron utilizados para lograr resultados similares a los que puede producir un dron de mapeo profesional.

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Antecedentes

Uno de los principales desafíos para las actividades de planificación y de recuperación después de un desastre en Nepal es que la calidad de las imágenes de satélite fácilmente disponibles es demasiado baja[1] para ser realmente útil, en vista de lo denso que Katmandú y otras ciudades son. Entre otros, la organización nepalí Katmandú Living Labs[2] se interesó en explorar la posibilidad de obtener imágenes con una resolución espacial mucho más alta, con mucha más frecuencia, sin depender de una empresa externa, que pueda o no, proporcionar las imágenes de satélite con un descuento[3]. Al mismo tiempo, la Universidad de Katmandú ha estado experimentando el uso de drones para fines agrícolas y otras tareas de mapeo específico, como el mapeo de los deslizamientos de tierra[4]. Por lo tanto ha habido un interés continuo en la exploración de soluciones alternativas de mapeo en Nepal.

Después del terremoto de magnitud 7,8 en 2015, la falta de imágenes de alta resolución y actualizadas se hizo mucho más aguda ya que las comunidades y las organizaciones no gubernamentales trabajaron con imágenes de calidad insuficiente. Este estudio se centra en los beneficios que derivan de un ejercicio de mapeo que se realizó en Panga como parte de una capacitación de tres días organizado por UAViators en colaboración con la Universidad de Katmandú y Living Labs Katmandú. Inicialmente, UAViators y sus socios tecnológicos se involucraron con el objetivo de ofrecer sesiones de capacitación y misiones en el terreno utilizando drones de mapeo y para demostrar el potencial de los drones para uso humanitario[5]. Siguiendo los consejos del personal local de la Universidad de Katmandú, las actividades en el terreno se centraron en el mapeo de Panga[6], que fue particularmente afectada por el terremoto. Los daños del terremoto hicieron inhabitables 578 en un total de 1 334 edificios, y dejaron a 310 familias viviendo en refugios temporales de chapa de hierro galvanizado corrugado[7].

Implementación

UAViators había establecido una colaboración con el fabricante de drones DJI y con la compañía de software Pix4D, los cuales donaron hardware (drones), software y tiempo del personal para llevar a cabo sesiones de capacitación en Katmandú. Dos días se centraron en la formación de cerca de 32 personas en sesiones de clase en la Universidad de Katmandú y en prácticas de vuelo en el campo local de fútbol. En el tercer día, lugares reales debían ser mapeados tanto en 3D y en 2D. El personal de la Universidad de Katmandú que había estado en contacto con el Comité de Gestión de Desastres en la Comunidad (CDMC) en Panga sugirió que los esfuerzos de mapeo se centraran en Panga, ya que fue particularmente afectada por el terremoto y no había mapas de calidad adecuada.

El equipo de pilotos y unos estudiantes se fueron a Panga el tercer día de capacitación para tomar las imágenes aéreas de la comunidad. En general, el mapeo de toda la zona de Panga llevó 1,5 días[1] de vuelo de 6 drones para una resolución de 3,4 cm.

Las imágenes fueron tomadas durante la noche y luego procesadas directamente por el personal Pix4D en los ordenadores portátiles. El orto-mosaico resultante puede verse en la Figura 1. (Para más información sobre el flujo detallado de trabajo y equipo utilizado ver la sección ‘recursos’).

Figura 1 El resultante orto-mosaico de Panga tiene una resolución de 3,4 cm, y fue impreso y publicado por el CDMC de Panga como se ve arriba. El mapa fue exhibido en público para mostrar la ubicación de las familias desplazadas en los respectivos grupos de vivienda temporal y el porcentaje total de la población desplazada que vive allí. Crédito: CDMC Panga

Figura 1 El resultante orto-mosaico de Panga tiene una resolución de 3,4 cm, y fue impreso y publicado por el CDMC de Panga como se ve arriba. El mapa fue exhibido en público para mostrar la ubicación de las familias desplazadas en los respectivos grupos de vivienda temporal y el porcentaje total de la población desplazada que vive allí. Crédito: CDMC Panga

Figura 1 El resultante orto-mosaico de Panga tiene una resolución de 3,4 cm, y fue impreso y publicado por el CDMC de Panga como se ve arriba. El mapa fue exhibido en público para mostrar la ubicación de las familias desplazadas en los respectivos grupos de vivienda temporal y el porcentaje total de la población desplazada que vive allí. Crédito: CDMC Panga

Tecnología

La capacitación y el mapeo se realizaron con drones Phantom 3 Advanced multi-copter realizados por DJI, que fueron utilizados junto con los teléfonos Android que ejecutaron la aplicación móvil, Pix4Dcapture, que permite que el dron vuele y adquiera imágenes ideales para el mapeo.

Regulaciones
UAViators presentó una solicitud formal a la Autoridad de Aviación Civil de Nepal para mapear los centros de salud. Estas aplicaciones no fueron concedidas y el interés se desplazó a Panga.

La Universidad de Katmandú y el CDMC-9 del Municipio Kirtipur presentaron una solicitud conjunta de permisos de vuelo específicamente para Panga y recibieron el permiso de la Autoridad de Aviación Civil dentro de una semana. Desde entonces, las regulaciones se han reforzado considerablemente y ahora la obtención de todos los permisos necesarios “puede tardar hasta un mes” o más[1].

Productos de información

Los orto-mosaicos fueron impresos en expositores simples que fueron dados luego a la CDMC de Panga que trabajó directamente con la comunidad para utilizar estos mapas. La Figura [Elisabett1] 2 muestra el mapa que fue exhibido en las calles de Panga para compartir información acerca de las ubicaciones temporales de vivienda.

Figura 4 Mapeo comunitario. Trabajar con el mapa impreso. Crédito: Patrick Meier

Figura 4 Mapeo comunitario. Trabajar con el mapa impreso. Crédito: Patrick Meier

Evaluación

El resultado principal, en este caso un orto-mosaico que se imprimió sobre papel para carteles (Figura [Elisabett1] 2), fue relativamente simple. El CDMC invitó a los miembros de la comunidad a realizar anotaciones en el mapa directamente añadiendo características adicionales, como la ubicación de los desechos, de los servicios para el agua potable y de salud. “Habíamos mostrado ese mapa en la calle de Panga durante dos semanas para mostrar a las personas locales y forasteras las condiciones actuales” y posteriormente fue utilizado para demostrar la ubicación de los refugios temporales y qué porcentaje de familias desplazadas vivía en cada parte de la ciudad[1]. Según Patrick Meier, un experto reconocido internacionalmente en tecnología humanitaria, los mapas impresos canalizaron conversaciones entre los miembros de la comunidad sobre las estrategias y prioridades de recuperación y de prevención que estaban en curso en la comunidad. La comunidad de Panga fue capaz de trabajar sobre el mismo conjunto de datos por primera vez. Inicialmente, el CDMC se concentró en la preparación para el invierno y proporcionó mantas y otros artículos de primera necesidad, después de lo cual se planeó digitalizar el mapa y ponerlo a disposición de OpenStreetMap.

Idoneidad de la tecnología

Los drones utilizados para el mapeo no son considerados drones profesionales de mapeo, sino más bien modelos de consumo mucho más económicos de las versiones profesionales. La integración con la aplicación de planificación del vuelo para el mapeo[1] permite que este dron de consumo común se remodele en un dron capaz de tomar imágenes que se pueden utilizar para producir mapas de calidad decente. La aplicación móvil permite la planificación del vuelo, la activación de la cámara del dron en los intervalos y lugares específicos necesarios para lograr la cobertura y la superposición de un orto-mosaico de alta calidad [2].
El proyecto creó mapas de muy alta calidad que no podrían haber sido realizadas a través de los métodos tradicionales, como las imágenes de satélite debido a los costos y limitaciones en términos de resoluciones disponibles. Algunas limitaciones en el uso de drones también surgieron. Las baterías de los drones multi-copter tienen una vida limitada de aproximadamente 20 minutos y por lo tanto estos drones no pueden volar rápido y mapear grandes áreas. Esto significa que el mapeo de una superficie de 1,5 km2 requirió varios vuelos y 1,5 días.[3]

Figura 4b Mapeo comunitario. Trabajar con el mapa impreso. Crédito: Patrick Meier

Figura 4b Mapeo comunitario. Trabajar con el mapa impreso. Crédito: Patrick Meier

Otro imprevisto surgió debido a la interferencia de ondas de radio entre el dispositivo que controla el gatillo de la foto en el suelo y el receptor en el dron. Los vuelos tuvieron que ser reducidos, ya que el dron tuvo que permanecer dentro de un radio corto del dispositivo de control en el suelo, o de lo contrario el mecanismo de activación se bloqueaba debido a otras ondas de radio de la zona. Este problema puede producirse en lugares donde las señales de radio se utilizan en bandas atípicas o donde el uso de varias bandas no está controlado. Aunque este problema no se encuentra en todos los países, Nepal, sin duda, no es el único.
Como se ha señalado, los drones multi-copter son especialmente útiles cuando la aplicación requiere un mayor control vertical e imágenes oblicuas (de estructuras de edificios, por ejemplo). Además, el aterrizaje y despegue vertical, un buen control manual y facilidad de uso de los drones permiten su uso en zonas muy obstruidas, como fue el caso en Katmandú y Panga. Los drones están diseñados para la facilidad de uso y varios de los participantes, que en la capacitación comentaron que era muy fácil usarlos.

Necesidad de una estrategia de medios y de convenios

El mapeo y la formación no podrían haber tenido lugar sin el patrocinio de los socios. DJI, Pix4D y Smartisan donaron más de 50,000 dólares hacia la misión de Nepal a través de contribuciones en especie, transferencias de tecnología, formación profesional y tiempo. Su participación dio a esta misión un sabor claramente corporativo.

“Las asociaciones público-privadas con respecto a las misiones UAV son de gran valor y por lo tanto deben ser gestionados de manera que todos los socios se beneficien de la experiencia[1].” Esta necesidad de gestión y de acuerdos se ve reforzada por el hecho de que personas ajenas, a menudo, no entienden las dinámicas y las sensibilidades locales de un país extranjero.

Como parte del patrocinio comercial, las empresas pagaron a un equipo de filmación y un fotógrafo profesional para documentar la misión. Los socios locales luego expresaron preocupación sobre el documental resultante, ya que percibieron la promoción de productos comerciales en lugar de las actividades reales y las contribuciones hechas por los locales. Algunos miembros del personal implementador también sentían que tenían poco control o supervisión sobre el proceso de rodaje, que se llevó a cabo parcialmente en una comunidad que se estaba recuperando de un desastre mayor. Varias personas involucradas en el proyecto informaron que el rodaje fue un gran desafío.

Uso futuro

Tanto la Universidad de Katmandú y Katmandú Living Labs continuarán a utilizar los drones que han sido donados. Según Elizabeth Gilmour en Katmandú Living Labs, “Sin duda, pensamos en el uso de drones. Debido a que estamos involucrados en las evaluaciones de los daños que estamos haciendo en el suelo y porque pensé que eran una causa perdida[1] aún no hemos hecho mucho. Pero ahora podemos trabajar en planes sobre la forma de utilizarlos. Nama Budhathoki [[Elisabett1] Director y Fundador de Katmandú Living Labs] tiene planes más específicos de lo que queremos hacer con ellos – tal vez recopilación de imágenes y tal vez algunas otras ideas.”

La señora Gilmour también señaló, sin embargo, que el corto alcance de los drones podría ser un factor limitante. “El enfoque mayor (por Katmandú Living Labs) es el mapeo. Va a ser difícil hacer una gran cantidad de mapeos con estos drones, ya que tienen una duración de batería de sólo 20 minutos, así como lo que ocurrió en Panga, donde se tienen que hacer vuelos y vuelos y vuelos, luego esperar a que se cargue la batería y otra vez, vuelos y vuelos y vuelos. Así que lo que tenemos que hacer es encontrar un tipo específico de proyecto por lo que un mapa detallado de un área pequeña es muy valioso. Por ejemplo, en el mapeo de la agricultura, como el mapeo de la seguridad alimentaria esto podría ser útil[2]”.

La Universidad de Katmandú está utilizando activamente los drones en una serie de proyectos. Entre otros, las partes de Panga que no habían sido mapeadas durante la misión inicial ahora han sido mapeadas con los drones donados. De acuerdo con la Universidad de Katmandú, también se está llevando a cabo una serie de evaluaciones de daños bajo la dirección del profesor Maskey con los Comités de Desarrollo de las Aldeas Manekharka e Hindi del distrito de Sindhupalchowk, que fue uno de los distritos más afectados por el terremoto de 2015 en Nepal. Además, la Universidad continúa construyendo una capacidad local mediante la enseñanza los estudiantes universitarios del tercer año de ingeniería Geomantic en la adquisición de imágenes y modelaje con el software.

Por Denise Soesilo

Con un agradecimiento especial a Uma Shankar Panday (Universidad de Katmandú), Yogesh Maharjan (CDMC 9), Krista Montgomery (Pix4D) y Patrick Meier por sus comentarios y sugerencias.

Recursos:

Un flujo ilustrado de trabajo del mapeo en Panga hecha por Pix4D
http://issuu.com/pix4d/docs/nepal_workflow_last?e=19759141/31147757

Vídeo informativo producido por DJI

Acronyms

CDMC Comité de Gestión de Desastres de la Comunidad
UAV Unmanned Aerial Vehicle

[1] Low quality is defined as too low-resolution, or lacking visibility due to shading from clouds or cloud coverage.

[2] Kathmandu Living Labs (KLL) immediately after the earthquake focused on cultivating and building a community around Humanitarian Open Street Map to produce maps of affected villages and cities. Up to 9 000 volunteers contributed to this work. http://www.kathmandulivinglabs.org/

[3] Personal communication with Patrick Meier, UAViators on 23 December 2015

[4] Personal communication with Uma Shankar Panday, Kathmandu University on 6 January 2016

[5] Pix4D http://issuu.com/pix4d/docs/nepal_workflow_last/15?e=19759141/31147757

[6] Panga is a ward of Kirtipur Municipality which is part of Kathmandu District

[7] CDMC Panga

[8] Part of the reason it took about 1.5 days of flights is because the decision was made to only take off from rooftops, and getting permission from individuals living in those buildings took time. In addition, radio wave interference had the effect that the pilot on the ground had to stay closer to the flying drone, also increasing the time it took to cover the area with flights.

[9] Personal communication with Uma Shankar Panday, Kathmandu University on 6 January 2016

[10] Personal communication with Yogesh Maharjan, CDMC-9 Panga on 3 February 2016

[11] Pix4D Mapper Capture app

[12] Personal communication with Krista Montgomery, Pix4D on 13. January 2016

[13] Climbing to building tops for take off and landing and radio interference also contributed to this time frame.

[14] Personal communication with Patrick Meier, UAViators on 21 December 2015

[15] Six DJI Phantom 3 drones were donated to Kathmandu Living Labs but remained stuck in customs over several months.

[16] Personal communication with Elizabeth Gilmour, Kathmandu Living Labs on19 January 2016.

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