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Resumen
En la localidad de Las Glorias, Municipio de Guasave, Sin., existe un grave problema de erosión que está deteriorando la infraestructura urbana, así como el potencial pesquero y turístico de dicha localidad. En la actualidad se observa la pérdida de terrenos en esta zona, incluyendo la afectación de la infraestructura urbana.
El presente artículo describe las posibilidades de información que pueden obtenerse a partir de levantamientos aerofotográficos, realizados con Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT), en contribución al desarrollo del proyecto de infraestructura costera para la estabilización de la playa Las Glorias.
Introducción
La acción del oleaje y las corrientes causadas por el paso de los huracanes Marie y Norbert, ocurridos en el año 2014, originaron grandes problemas de erosión en la playa Las Glorias. Dichos problemas se han acentuado aún más, debido a la acción del fenómeno conocido como mar de fondo, presentándose graves problemas de erosión que han ocasionado la destrucción de viviendas, restaurantes, áreas de baños públicos, zona de palapas y de un malecón.
Para darle solución a la problemática de erosión en la playa Las Glorias, el IMT realizó un estudio con el objetivo de definir las obras y/o estructuras de protección que mitiguen los problemas antes citados. Para ello, el IMT realizó trabajos de campo con el fin de recopilar información oceanográfica y morfológica de la zona de estudio.
Levantamientos aerofotográficos
Un elemento importante en este tipo de trabajos de campo es el monitoreo de la dinámica costera, el cual permite caracterizar la evolución de la línea de playa en forma estacional y anual, con objeto de calibrar los correspondientes modelos numéricos y así determinar, de una manera más adecuada, los efectos que tendrían las estructuras de protección sobre la playa. Una vez construidas dichas estructuras, la información morfológica permite validar el pronóstico de la evolución de la línea de playa, y en su caso, establecer las acciones complementarias a realizarse en lo relativo a la estabilización de la playa Las Glorias.
En este sentido, el uso de Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT), comúnmente llamados drones, proporciona información precisa y relativamente rápida, al capturar fotos aéreas de alta resolución, que mediante métodos fotogramétricos se transforman en ortomosaicos y modelos tridimensionales. Así se digitalizan con detalle grandes extensiones de terreno.
El personal de la Coordinación de Ingeniería Portuaria y Costera del IMT realizó cuatro levantamientos aerofotográficos de alta resolución mediante vuelos de un dron de ala fija, marca Trimble, modelo UX5 HP, propiedad de dicho Instituto (Ver Fotografía 1).
Fotografía 1 Preparación del dron de ala fija UX5 HP.
Para realizar los levantamientos aerofotográficos, se definió un plan de vuelo con el software Aerial Imaging-Trimble (figura 1), de tal forma que se cubriera un área de 22.15 km2. Este plan consistió en realizar 7 vuelos del dron a una altura de 350 m con respecto al Nivel de Bajamar Media Inferior (N. B. M. I.), con una duración aproximada de 25 minutos cada vuelo, a fin de obtener una resolución del levantamiento de 10 cm.
Figura 1 Planeación de los vuelos del dron en el software Aerial Imaging-Trimble
Antes de iniciar los vuelos, fue necesario establecer puntos de control visual, distribuidos a lo largo de la playa mediante la colocación de lonas de 1 m2, las cuales fueron georreferenciadas con un sistema GPS Landpak de posicionamiento cinemático en tiempo real (RTK, por sus siglas en inglés) de alta precisión, estableciendo de igual forma su elevación, obtenida a partir del banco de nivel ubicado en las coordenadas X= 750,102.269, Y=2’799,693.45 y Z=1.559, referida al N. B. M. I. (fotografía 2). Dichos puntos de control son útiles en el post-proceso de la información, para ortorectificar, con mayor grado de precisión, todas las imágenes obtenidas de los vuelos.
Fotografía 2. Placa de identificación del banco de nivel, base del sistema GPS Landpak, y punto de control visual georreferenciado con el móvil RTK.
Previo a los lanzamientos del dron, fue necesario identificar los sitios para realizar los despegues y aterrizajes del equipo, los cuales deberían cubrir un área de 50 x 50 m y estar libres de obstáculos (Ver fotografía 3). En cada elevación se tomaron las medidas de seguridad pertinentes durante el despegue, vuelo y aterrizaje, a fin de evitar cualquier tipo de accidente. Terminado el mapeo del área de vuelo y una vez aterrizado el dron, se realizó el respaldo de la información obtenida para su posterior procesamiento.
Fotografía 3. Preparación y lanzamiento del dron.
Resultados
La información capturada de los vuelos del dron fue procesada con los softwares Trimble Bussines Center y UAS-Master; ambos desarrollados por la empresa Trimble. La hora en que cada fotografía fue tomada se comparó por tiempos comunes entre la información geodésica de la Red Geodésica Nacional Activa correspondiente a la estación de Culiacán, la información dinámica registrada con la base GPS RTK situada sobre el banco de nivel y se cotejó con los puntos de control establecidos antes de los vuelos. Como resultado del post-proceso, se obtuvo un Modelo Digital de Elevaciones (DEM) y un mosaico ortorectificado y georeferenciado de toda el área levantada. (Figuras 2 y 3)
Figura 2 Modelo Digital de Elevaciones (DEM) de la zona de estudio
Figura 3. Orto-mosaico de la zona de estudio
Con la intención de identificar los cambios morfológicos de la línea de la playa Las Glorias y definir las estructuras de protección costera para mitigar la erosión de la playa, se realizó un comparativo de la evolución de la línea de playa a partir de la información obtenida de los cuatro levantamientos aerofotográficos. Así, se obtuvieron los avances o retrocesos de la playa, cuyos resultados se muestran en la tabla 1, en la cual los valores positivos indican avance de la línea de playa y los valores negativos indican retroceso en la línea de playa (erosión).
Figura 4. Evolución de la playa en el período de enero a noviembre de 2018.
Tabla 1. Retrocesos y avances de la línea de la playa Las Glorias.
La información anterior permitió calibrar los modelos numéricos de predicción de la evolución de la playa y definir la colocación de una batería de 9 rompeolas separadas de la costa como medida para mitigar los problemas de erosión de la playa Las Glorias. Además, se complementó con la colocación de un relleno artificial de arena, por lo que, a partir de la información de los DEM, se identificaron los posibles bancos de arena que son factibles para el proyecto, se realizaron perfiles del terreno y se calcularon los volúmenes de arena disponibles en capas de 1 m de espesor.
Figura 5. Perfil transversal de la zona de dunas ubicadas en la parte posterior del poblado Las Glorias
Tabla 2. Volúmenes de arena disponibles en la zona de dunas
Conclusiones
El uso combinado de tecnologías, tales como GPS-RTK de alta resolución y el VANT de ala fija UX5-HP de la marca Trimble, así como su programa especializado para el post-proceso, permitieron generar información precisa y relativamente rápida, que fue clave para colaborar en la toma de decisiones y así definir tanto las acciones como las contramedidas para mitigar los problemas de erosión en la playa Las Glorias.
Cabe señalar que los requerimientos de información varían en cada estudio y en función de eso, se planean los correspondientes trabajos de campo. A fin de hacer más eficiente la obtención de la información, se debe considerar como parte de la planeación el dar aviso a las autoridades correspondientes para el uso del dron. Así mismo, se debe realizar la búsqueda de información útil en cada sitio, como son los bancos de nivel existentes, las zonas de vuelo restringidas, etc.
A su vez, es importante mantenerse actualizado en cuanto al uso de estas tecnologías, pues a medida que se van mejorando los sistemas se reducen riesgos y los tiempos de trabajo en campo. De igual manera, se cubren mayores extensiones de terreno con la misma o mejor precisión en el mismo tiempo.
Al tratarse de equipo electrónico delicado y costoso, se requiere invertir una buena parte de tiempo en la limpieza y mantenimiento del mismo. Con ello se asegura el mantener su buen funcionamiento a pesar de exponerse al ambiente salino y así prevenir el deterioro debido a sus componentes. Resulta fundamental tener mucho cuidado en el manejo de los mismos y estar pendiente de sus mantenimientos preventivos y de re-calibración.
Bibliografía
TRIMBLE INC. Trimble Business Center, Version 5.00, 2018.
TRIMBLE GERMANY. UAS Master 9.0, Reference Manual, 2018.
SERRANO Etelberto RAMÍREZ Rodolfo SÁNCHEZ Nelson
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