Drones do campo de batalla á aula

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

Mañá tépeda na praia de Ondarreta. Un grupo relativamente grande de mozos vestidos cun peto amarelado e verde sobre a area, fíxase nos transeúntes. Teñen algo entre mans, pero non se pode detectar. O conxunto dos nenos e nenas ábrese e deixan ao descuberto o seu aparello central. Dá una araña con corpo branco central e catro patas ou brazos que salguen dela. De súpeto os brazos dos pés comezan a virar, por tanto as ás, e o traste vai cara arriba. É un dron, un dispositivo voador sen condutor.
Ed. Beñardo Kortabarria/Elhuyar Zientzia

No ciclo de obra civil da Formación Profesional de Bidasoa-Irun adquiriuse un drone hai tres anos e desde entón estase traballando cun dispositivo voador. "Utilizamos o dron paira realizar traballos de fotogrametría a través de fotografías --de Dani Tenarena, un dos profesores do ciclo. Buscamos obter información tridimensional da Terra paira elaborar mapas que reflictan a planimetría e altimetría do terreo. Da terra ou dun obxecto. De feito, ao falar de fotogrametría, eu podo reflectir da mesma maneira o monte Jaizkibel ou, por exemplo, a igrexa de Hondarribia. Ao final é un obxecto que eu podo imaxinar".

Paira realizar traballos con fins puramente estéticos ou de entretemento, o dron pódese conducir manualmente mediante un joystic e co dispositivo á vista. Con todo, paira outros traballos técnicos, condúcense de forma programada. No computador realízase a programación do voo, especifícanse algúns puntos a percorrer, os puntos waypoints e indícaselle que facer neses puntos.

Paira a realización de traballos de fotogrametría, por exemplo, o dron realiza fotografías da terra de forma aliñada en función do obxectivo que se desexa buscar e do percorrido que se lle deu. Cada una das fotografías se superpone á seguinte, cubrindo o 60-70% da anterior en lonxitude e o 30-40% en anchura.

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

A través de varias ecuacións é posible saber en que momento sacouse cada una das fotos e onde estaba a cámara no momento da súa saída. Con esta información determínase a posición de todos os obxectos superficiais. "Cando preparamos o voo, dicimos ao dron, voa sobre a praia e fai fotos superpuestas ao 70% e ao 40%. Cando o programamos así, é o propio software o que decide o número de fotografías e posicións que debe realizar paira cumprir cos requisitos que nos marcamos. O resultado é una nube de puntos".

Segundo Dani Tena, durante o ciclo, os alumnos deben adquirir a capacidade de aprender a programar un software que voa o dron. "Non só iso, senón que tamén deben aprender a programar o voo e despois, una vez que o dispositivo aterrou, aprender a obter fotografías, a utilizar software de fotogrametría e a realizar mapas en tres dimensións".

Substituto da topografía

Paira a realización de traballos de fotogrametría márcase o percorrido e as tarefas do dron e o propio software decide o número de fotografías e posicións que debe realizar nestas condicións. Ed. IE FPS Bidasoa-Irun
Mediante as imaxes obtidas co dron obtéñense ortofotos, é dicir, semellantes aos planos habituais utilizados en cartografía, paira poder realizar medicións precisas. Ed. IE FPS Bidasoa-Irun

A fotogrametría con drones é considerada como a herdeira da topografía clásica na escola, sobre todo desde o punto de vista temporal e de custo. "Cando vai realizar a mostraxe da terra, o topógrafo debe tomar datos punto a punto. Paira obter entre 3.000 e 5.000 puntos, un topógrafo pode pasar una semana traballando con métodos clásicos. Nós voamos una mañá ou una tarde, traemos os datos ao computador e en 20 minutos xeramos 1.000.000 de puntos. Quizá a calidade dos nosos puntos non sexa tan boa, pero a cantidade representa esta carencia".

Nos planos que se xeran coas imaxes obtidas polos drones aparece todo o que se atopa en superficie: ramplas, arbustos, valos, escaleiras, bancos... E destes modelos tamén obteñen ortofotos, é dicir, representacións mediante fotografías da superficie terrestre, con todos os elementos que aparecen á mesma escala, sen erros de perspectiva. Nos ortofotos, por tanto, poderanse realizar medicións precisas, do mesmo xeito que nos planos habituais utilizados en cartografía. "É o futuro. A topografía e a cartografía evolucionaron ao longo do tempo, pasaron varias fases, e isto é un máis. Non tería sentido ensinar aos alumnos a utilizar as ferramentas que se usaban fai 10 anos", di Tena.

Paira o par dronea-fotogrametría prevense novas aplicacións: modelización de edificios, restauración, escavación arqueolóxica tantas veces como se desexe, estado de canteiras, control de instalacións eléctricas, etc. O traballo do dron dependerá do sensor que se lle poña. "O dispositivo voador ten a súa importancia, pero o dispositivo non é o máis importante, senón o sensor que se lle vai a aplicar. Se lle poño a cámara normal, fará fotos normais, o dron fará o traballo segundo o que lle imos a aplicar coa cámara de vídeo, cunha arma… Como Formación Profesional o noso obxectivo non é voar os dispositivos. O importante é que o alumno saiba que tipo de sensores pode colocar no dron e que pode facer con esta información".

Ademais do modo programado, existe a posibilidade de conducir o dron manualmente mediante un joystic. Ed. Beñardo Kortabarria/Elhuyar Zientzia

Cando o dron pisou a area de Ondarreta é o mediodía e o exercicio terminou. A batería tampouco a dá paira moito máis, preto de una hora de percorrido. Tempo suficiente paira recoller os datos, retornar ao centro e realizar o ortofoto da praia coa información recibida.

Distintos tipos de drones

Os usos dos drones poden ser, por tanto, moi variados, e o propio uso condiciona con frecuencia o deseño do mesmo. Clasifícanse en función do peso e tipo de sur. "As de menos de cinco quilos, como a nosa, entran na categoría de micrófonos; a partir de aí, até 200 quilos, considéranse de categoría media e máis de 200 quilos como grandes. Tamén se realizan clasificacións segundo o seu plano de contención paira conseguir voar. Tendo en conta isto, distínguense principalmente dous tipos de drones: os de ás giratorias e os de ás fixas. As rotativas poden ter dúas ás, catro, seis, oito ou máis; as fixas son como avións, cunha hélice que permite a propulsión do dispositivo e ás que aseguran o plano de contención".

O dron de Formación Profesional de Bidasoa-Irun é eléctrico e funciona con baterías. Os drones máis grandes tamén utilizan outro combustible, combustibles líquidos como os avións, e teñen una gran autonomía paira voar, tanto no tempo como en quilómetros. Poden chegar a percorrer miles de quilómetros.

Tanto dun tipo como doutro, os drones móvense nunha situación de alegalidad, xa que aínda non existe una normativa clara. Trátase de iniciar o desenvolvemento dunha normativa a nivel europeo, pero até o momento pódense utilizar libremente nun espazo aéreo non controlado. É dicir, non se poden utilizar nas zonas nas que se moven os avións comerciais --nas proximidades dos aeroportos -, non poden superar os 300 metros de altura, nin os voos sobre grandes aglomeracións están prohibidos, pero o resto non ten límites. "En Estados Unidos están máis avanzados desde o punto de vista normativo e xa se prevé que paira 2015 grandes drones e avións comerciais compartan espazo aéreo". É dicir, que hai novos colonizadores.

Drones en investigación
En xuño de 2012, os membros da Formación Profesional do Bidasoa-Irun tiveron entre mans un proxecto que pode ser un exemplo doutro uso do dron. En colaboración co Instituto Politécnico de Palma de Mallorca e a petición do Goberno de Mallorca.
Foi un proxecto piloto paira medir o impacto do picudo vermello ( Rhynchophorus ferrugineus ) sobre as palmeiras. Leste coleóptero de 3-4 centímetros de espesor nidifica en palmeiras, primeiro pola enfermidade da palma e logo pola seca. O obxectivo do proxecto era atopar eses niños paira identificar palmeiras enfermas e sas, e decidiron facelo desde o aire.
Paira levar a cabo o proxecto instalouse una cámara multiespectral no dron. Esta cámara incorpora un sensor infravermello que mostra perfectamente os cambios que se producen na vexetación e os que non poden verse a primeira ollada. Con esta información e utilizando métodos de teledetección é posible realizar estudos sobre o estado da vexetación. É una técnica adecuada paira a elaboración de pragas, situacións de tensións hídrico, clasificacións de tipos de bosques, etc., xa que en cada caso a resposta do espectro é diferente. Así o di o profesor Dani Tena. "Aínda que nalgún xornal publicouse así, nós non fomos a acabar coa praga do coleóptero, só fixemos un piloto de probas.
Isto débese a dous problemas fundamentais: por unha banda, ao ser una cámara moi nova, non lle sacamos o mollo suficiente e doutra banda, non tivemos un punto de toma de mostras unificado e grande. Moitas das palmeiras estaban illadas nos xardíns dos propietarios particulares. Fixemos algúns voos, conseguimos imaxes, un pouco de estudo, pero até aí. Agora é posible retomar o tema porque están a pedir axuda, e é posible que o multiespectral substitúase por unha cámara termográfica, xa que co cambio de temperatura das palmeiras é posible atopar o picudo".
Orixe militar dos drones
Os drones teñen o mesmo orixe que outros dispositivos actuais: o exército.
O uso de drones con fins militares comezou a expandirse a finais do século pasado, sobre todo por radio control e satélite. A fama comezou na guerra do Golfo, e en todas as guerras posteriores, tanto en forma como en forma, tiveron protagonismo.
MQ-9 Reper drone militar. Ed. Exército USA/Dominio público
Utilizáronse como diana --paira simular ataques de avións-, paira solicitar información e, por suposto, paira todo tipo de ataques, sobre todo en situacións de alto risco. Esta é a principal vantaxe dos drones, que poden utilizarse en zonas de difícil acceso ou moi perigosas. E, por suposto, non necesitar condutor.
Aínda que parecen excelentes dispositivos paira facer a guerra, tamén teñen desvantaxes: a interrupción das comunicacións por satélite non é tan difícil paira os expertos informáticos, o tempo que pasa de dar ordes a recibir impide afrontar imprevistos, aféctanlles os cambios da atmosfera, poden estar en mans de calquera...
Os grandes drones tamén deron o salto á sociedade civil. Utilízanse paira a vixilancia dos límites, paira a vixilancia de buques pesqueiros, paira o seguimento de bancos de peixes, en servizos de emerxencia, nos hidrohablantes que, controlados de forma remota, penetran no interior dos incendios, utilizando cámaras termográficas paira o seguimento dos incendios aínda que haxa fume que impida a súa visión...