Drones del campo de batalla al aula

2014/02/01 Kortabarria Olabarria, Beñardo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

Mañana templada en la playa de Ondarreta. Un grupo relativamente grande de jóvenes vestidos con un peto amarillento y verde sobre la arena, se fija en los transeúntes. Tienen algo entre manos, pero no se puede detectar. El conjunto de los niños y niñas se abre y dejan al descubierto su aparato central. Da una araña con cuerpo blanco central y cuatro patas o brazos que salen de ella. De repente los brazos de los pies comienzan a girar, por lo tanto las alas, y el trasto va hacia arriba. Es un dron, un dispositivo volador sin conductor.
Ed. Beñardo Kortabarria/Elhuyar Zientzia

En el ciclo de obra civil de la Formación Profesional de Bidasoa-Irun se adquirió un drone hace tres años y desde entonces se está trabajando con un dispositivo volador. "Utilizamos el dron para realizar trabajos de fotogrametría a través de fotografías --de Dani Tenarena, uno de los profesores del ciclo. Buscamos obtener información tridimensional de la Tierra para elaborar mapas que reflejen la planimetría y altimetría del terreno. De la tierra o de un objeto. De hecho, al hablar de fotogrametría, yo puedo reflejar de la misma manera el monte Jaizkibel o, por ejemplo, la iglesia de Hondarribia. Al final es un objeto que yo puedo imaginar".

Para realizar trabajos con fines puramente estéticos o de entretenimiento, el dron se puede conducir manualmente mediante un joystic y con el dispositivo a la vista. Sin embargo, para otros trabajos técnicos, se conducen de forma programada. En el ordenador se realiza la programación del vuelo, se especifican algunos puntos a recorrer, los puntos waypoints y se le indica qué hacer en esos puntos.

Para la realización de trabajos de fotogrametría, por ejemplo, el dron realiza fotografías de la tierra de forma alineada en función del objetivo que se desea buscar y del recorrido que se le ha dado. Cada una de las fotografías se superpone a la siguiente, cubriendo el 60-70% de la anterior en longitud y el 30-40% en anchura.

Dani Tena, programando el dron. Ed. Beñardo Kortabarria/Elhuyar Zientzia

A través de varias ecuaciones es posible saber en qué momento se ha sacado cada una de las fotos y dónde estaba la cámara en el momento de su salida. Con esta información se determina la posición de todos los objetos superficiales. "Cuando preparamos el vuelo, decimos al dron, vuela sobre la playa y haz fotos superpuestas al 70% y al 40%. Cuando lo programamos así, es el propio software el que decide el número de fotografías y posiciones que debe realizar para cumplir con los requisitos que nos hemos marcado. El resultado es una nube de puntos".

Según Dani Tena, durante el ciclo, los alumnos deben adquirir la capacidad de aprender a programar un software que vuela el dron. "No sólo eso, sino que también deben aprender a programar el vuelo y después, una vez que el dispositivo ha aterrizado, aprender a obtener fotografías, a utilizar software de fotogrametría y a realizar mapas en tres dimensiones".

Sustituto de la topografía

Para la realización de trabajos de fotogrametría se marca el recorrido y las tareas del dron y el propio software decide el número de fotografías y posiciones que debe realizar en estas condiciones. Ed. IE FPS Bidasoa-Irun
Mediante las imágenes obtenidas con el dron se obtienen ortofotos, es decir, semejantes a los planos habituales utilizados en cartografía, para poder realizar mediciones precisas. Ed. IE FPS Bidasoa-Irun

La fotogrametría con drones es considerada como la heredera de la topografía clásica en la escuela, sobre todo desde el punto de vista temporal y de coste. "Cuando va a realizar el muestreo de la tierra, el topógrafo debe tomar datos punto a punto. Para obtener entre 3.000 y 5.000 puntos, un topógrafo puede pasar una semana trabajando con métodos clásicos. Nosotros volamos una mañana o una tarde, traemos los datos al ordenador y en 20 minutos generamos 1.000.000 de puntos. Quizá la calidad de nuestros puntos no sea tan buena, pero la cantidad representa esta carencia".

En los planos que se generan con las imágenes obtenidas por los drones aparece todo lo que se encuentra en superficie: rampas, arbustos, vallas, escaleras, bancos... Y de estos modelos también obtienen ortofotos, es decir, representaciones mediante fotografías de la superficie terrestre, con todos los elementos que aparecen a la misma escala, sin errores de perspectiva. En los ortofotos, por tanto, se podrán realizar mediciones precisas, al igual que en los planos habituales utilizados en cartografía. "Es el futuro. La topografía y la cartografía han evolucionado a lo largo del tiempo, han pasado varias fases, y esto es uno más. No tendría sentido enseñar a los alumnos a utilizar las herramientas que se usaban hace 10 años", dice Tena.

Para el par dronea-fotogrametría se prevén nuevas aplicaciones: modelización de edificios, restauración, excavación arqueológica tantas veces como se desee, estado de canteras, control de instalaciones eléctricas, etc. El trabajo del dron dependerá del sensor que se le ponga. "El dispositivo volador tiene su importancia, pero el dispositivo no es el más importante, sino el sensor que se le va a aplicar. Si le pongo la cámara normal, hará fotos normales, el dron hará el trabajo según lo que le vamos a aplicar con la cámara de vídeo, con un arma… Como Formación Profesional nuestro objetivo no es volar los dispositivos. Lo importante es que el alumno sepa qué tipo de sensores puede colocar en el dron y qué puede hacer con esta información".

Además del modo programado, existe la posibilidad de conducir el dron manualmente mediante un joystic. Ed. Beñardo Kortabarria/Elhuyar Zientzia

Cuando el dron pisó la arena de Ondarreta es el mediodía y el ejercicio ha terminado. La batería tampoco la da para mucho más, cerca de una hora de recorrido. Tiempo suficiente para recoger los datos, retornar al centro y realizar el ortofoto de la playa con la información recibida.

Distintos tipos de drones

Los usos de los drones pueden ser, por tanto, muy variados, y el propio uso condiciona con frecuencia el diseño del mismo. Se clasifican en función del peso y tipo de sur. "Las de menos de cinco kilos, como la nuestra, entran en la categoría de micrófonos; a partir de ahí, hasta 200 kilos, se consideran de categoría media y más de 200 kilos como grandes. También se realizan clasificaciones según su plano de contención para conseguir volar. Teniendo en cuenta esto, se distinguen principalmente dos tipos de drones: los de alas giratorias y los de alas fijas. Las rotativas pueden tener dos alas, cuatro, seis, ocho o más; las fijas son como aviones, con una hélice que permite la propulsión del dispositivo y alas que aseguran el plano de contención".

El dron de Formación Profesional de Bidasoa-Irun es eléctrico y funciona con baterías. Los drones más grandes también utilizan otro combustible, combustibles líquidos como los aviones, y tienen una gran autonomía para volar, tanto en el tiempo como en kilómetros. Pueden llegar a recorrer miles de kilómetros.

Tanto de un tipo como de otro, los drones se mueven en una situación de alegalidad, ya que todavía no existe una normativa clara. Se trata de iniciar el desarrollo de una normativa a nivel europeo, pero hasta el momento se pueden utilizar libremente en un espacio aéreo no controlado. Es decir, no se pueden utilizar en las zonas en las que se mueven los aviones comerciales --en las proximidades de los aeropuertos -, no pueden superar los 300 metros de altura, ni los vuelos sobre grandes aglomeraciones están prohibidos, pero el resto no tiene límites. "En Estados Unidos están más avanzados desde el punto de vista normativo y ya se prevé que para 2015 grandes drones y aviones comerciales compartan espacio aéreo". Es decir, que hay nuevos colonizadores.

Drones en investigación
En junio de 2012, los miembros de la Formación Profesional del Bidasoa-Irun tuvieron entre manos un proyecto que puede ser un ejemplo de otro uso del dron. En colaboración con el Instituto Politécnico de Palma de Mallorca y a petición del Gobierno de Mallorca.
Fue un proyecto piloto para medir el impacto del picudo rojo ( Rhynchophorus ferrugineus ) sobre las palmeras. Este coleóptero de 3-4 centímetros de espesor nidifica en palmeras, primero por la enfermedad de la palma y luego por la sequía. El objetivo del proyecto era encontrar esos nidos para identificar palmeras enfermas y sanas, y decidieron hacerlo desde el aire.
Para llevar a cabo el proyecto se instaló una cámara multiespectral en el dron. Esta cámara incorpora un sensor infrarrojo que muestra perfectamente los cambios que se producen en la vegetación y los que no pueden verse a simple vista. Con esta información y utilizando métodos de teledetección es posible realizar estudios sobre el estado de la vegetación. Es una técnica adecuada para la elaboración de plagas, situaciones de estrés hídrico, clasificaciones de tipos de bosques, etc., ya que en cada caso la respuesta del espectro es diferente. Así lo dice el profesor Dani Tena. "Aunque en algún periódico se haya publicado así, nosotros no fuimos a acabar con la plaga del coleóptero, sólo hicimos un piloto de pruebas.
Esto se debe a dos problemas fundamentales: por un lado, al ser una cámara muy nueva, no le sacamos el jugo suficiente y por otro lado, no tuvimos un punto de toma de muestras unificado y grande. Muchas de las palmeras estaban aisladas en los jardines de los propietarios particulares. Hicimos algunos vuelos, conseguimos imágenes, un poco de estudio, pero hasta ahí. Ahora es posible retomar el tema porque están pidiendo ayuda, y es posible que el multiespectral se sustituya por una cámara termográfica, ya que con el cambio de temperatura de las palmeras es posible encontrar el picudo".
Origen militar de los drones
Los drones tienen el mismo origen que otros dispositivos actuales: el ejército.
El uso de drones con fines militares comenzó a expandirse a finales del siglo pasado, sobre todo por radio control y satélite. La fama comenzó en la guerra del Golfo, y en todas las guerras posteriores, tanto en forma como en forma, han tenido protagonismo.
MQ-9 Reper drone militar. Ed. Ejército USA/Dominio público
Se han utilizado como diana --para simular ataques de aviones-, para recabar información y, por supuesto, para todo tipo de ataques, sobre todo en situaciones de alto riesgo. Esta es la principal ventaja de los drones, que pueden utilizarse en zonas de difícil acceso o muy peligrosas. Y, por supuesto, no necesitar conductor.
Aunque parecen excelentes dispositivos para hacer la guerra, también tienen desventajas: la interrupción de las comunicaciones por satélite no es tan difícil para los expertos informáticos, el tiempo que pasa de dar órdenes a recibir impide afrontar imprevistos, les afectan los cambios de la atmósfera, pueden estar en manos de cualquiera...
Los grandes drones también han dado el salto a la sociedad civil. Se utilizan para la vigilancia de los límites, para la vigilancia de buques pesqueros, para el seguimiento de bancos de peces, en servicios de emergencia, en los hidrohablantes que, controlados de forma remota, penetran en el interior de los incendios, utilizando cámaras termográficas para el seguimiento de los incendios aunque haya humo que impida su visión...