English
Italiano
Français
Deutsch
El cálculo de los volúmenes de excavación y relleno en Agisoft Metashape es un flujo de trabajo muy útil para la construcción, los movimientos de tierra, los proyectos de carreteras, la minería, las canteras y la urbanización de terrenos.
Al realizar un levantamiento topográfico de un terreno con un dron antes y después de las operaciones de movimiento de tierras, Metashape Professional puede generar modelos digitales de elevación (MDE) precisos que te permiten identificar dónde se ha excavado, dónde se ha añadido material y en qué medida ha cambiado el terreno.
Esto hace que la fotogrametría con drones resulte especialmente útil para supervisar el avance de las excavaciones, las operaciones de nivelación, los terraplenes y las grandes obras de construcción, donde las mediciones tradicionales sobre el terreno pueden llevar mucho tiempo.
En esta guía te explicamos cómo calcular los volúmenes de excavación y relleno en Agisoft Metashape Professional, incluyendo dos flujos de trabajo diferentes: medir una superficie respecto a un plano de referencia y comparar dos modelos digitales de elevación (DEM) capturados en diferentes fases de un proyecto.
¿Qué son los volúmenes de excavación y de relleno?
En la construcción y los movimientos de tierra, el término «recorte» se refiere al material que hay que excavar o que ya se ha retirado del terreno.
El término «relleno» se refiere al material que hay que añadir o que ya se ha colocado para elevar el terreno hasta la cota requerida.
Los cálculos de excavación y relleno se suelen utilizar para:
- Preparación de la obra
- Proyectos de carreteras y ferrocarriles
- Seguimiento de la excavación
- Cimientos de un edificio
- Terraplenes
- Operaciones en canteras
- Proyectos mineros
- Nivelación del terreno
- Depósitos de retención
- Movimiento de tierras a gran escala
Conocer estos volúmenes ayuda a los jefes de proyecto a calcular el movimiento de materiales, supervisar el avance de los subcontratistas y comparar las condiciones reales de la obra con los levantamientos anteriores o los requisitos de diseño.
¿Agisoft Metashape puede calcular los movimientos de tierra?
Sí. Agisoft Metashape Professional ofrece varias herramientas que se pueden utilizar para el análisis de excavación y relleno.
Hay dos enfoques que resultan especialmente útiles:
- Volumen respecto a un plano de referencia: resulta útil a la hora de comparar el terreno con un nivel conocido o una superficie base sencilla.
- Cálculo de la diferencia entre DEM: te viene bien para comparar la misma obra en dos fechas distintas.
El segundo método suele ser el más eficaz para controlar el avance real de los movimientos de tierra, ya que compara dos superficies medidas en lugar de dar por hecho que la superficie de referencia es plana.
Flujo de trabajo 1: Excavación y relleno respecto a un plano de referencia
En el caso de áreas relativamente sencillas, Metashape puede calcular el volumen por encima y por debajo de un plano de referencia seleccionado.
El proceso general es el siguiente:
- Crea el DEM.
- Ábrelo en la vista ortogonal.
- Dibuja un polígono alrededor de la zona que te interesa.
- Haz clic con el botón derecho del ratón en el polígono.
- Selecciona «Medida…».
- Abre la pestaña «Volumen ».
- Selecciona «Mejor ajuste», «Nivel medio» o «Nivel personalizado».
Metashape informa:
- Volumen superior
- Volumen a continuación
- Volumen total
Si el plano seleccionado representa la cota de construcción que buscas, el material que esté por encima del plano se puede interpretar como un posible desmonte, mientras que las zonas por debajo del plano pueden indicar que hay que realizar un relleno.
¿«Best Fit», «Mean Level» o «Custom Level»?
El que mejor te queda
El plano «Best Fit » se calcula a partir de las cotas de los vértices del contorno del polígono y se adapta bien a una superficie con pendiente general.
Esto resulta útil cuando el perímetro de la zona ofrece una aproximación razonable al terreno original.
Nivel medio
«Nivel medio» crea un plano horizontal utilizando la cota media de los vértices del polígono.
Esto es lo más adecuado cuando la superficie de referencia está prácticamente nivelada.
Nivel personalizado
La opción «Nivel personalizado» te permite introducir manualmente una cota exacta.
Esto puede ser útil cuando el proyecto de construcción exige una cota de acabado conocida, como por ejemplo:
- Una parcela para construir
- Una losa de hormigón
- Una plataforma a nivel del suelo
- Una profundidad de excavación conocida
- Un patio de almacenamiento
Sin embargo, en obras complejas, puede que un solo plano no refleje con precisión el terreno real. Ahí es donde el análisis de diferencias del DEM resulta especialmente útil.
Flujo de trabajo 2: Calcular el corte y el relleno entre dos levantamientos con dron
Un proceso más avanzado consiste en comparar dos modelos digitales de elevación (DEM) que representan el mismo lugar en fechas diferentes.
Por ejemplo:
- DEM 1: el emplazamiento antes de la excavación
- DEM 2: el terreno tras la excavación y la nivelación
Metashape Professional puede restar un DEM de otro y crear una nueva capa de altitud que muestre la diferencia entre las dos superficies.
Esto te permite ver exactamente dónde ha subido o bajado el terreno.
Paso 1: Realiza el primer levantamiento con dron
Haz unas fotos de la obra antes de que empiecen los movimientos de tierra.
Utiliza una planificación de vuelo coherente y buenas prácticas fotogramétricas, incluyendo un solapamiento suficiente entre las imágenes y una distancia de muestreo del suelo adecuada.
Para la medición profesional de movimientos de tierra, te recomendamos que utilices:
- Coordenadas del dron RTK
- Posicionamiento PPK
- Puntos de control en tierra
- Puntos de control independientes
Procesa las imágenes en Metashape y crea un DEM georreferenciado que represente el terreno inicial.
Paso 2: Realiza el segundo levantamiento con dron
Una vez que se hayan realizado las operaciones de excavación, relleno o nivelación, vuelve a sobrevolar la obra.
Para que la comparación sea fiable, intenta mantener:
- El mismo sistema de referencia de coordenadas
- Altitud de vuelo similar
- Distancia de muestreo al suelo similar
- Flujo de trabajo coherente con RTK o GCP
- Superposición de imágenes similares
- El mismo nivel de referencia vertical
Procesa el segundo conjunto de datos y genera otro DEM.
Paso 3: Asegúrate de que ambos DEM utilicen el mismo sistema de referencia
Este paso es fundamental.
Si los modelos DEM usan sistemas de coordenadas horizontales, sistemas de referencia verticales o definiciones de geoide diferentes, la diferencia calculada puede deberse a una discrepancia entre los sistemas de coordenadas y no a un movimiento real de la Tierra.
Antes de calcular los movimientos de tierra, comprueba que ambas superficies estén bien alineadas en:
- Posición X
- Posición Y
- Cota Z
- Sistema de coordenadas de referencia
- Nivel de referencia vertical
Los puntos de control independientes pueden ser especialmente útiles porque incluso una pequeña diferencia sistemática de cota entre mediciones puede provocar un gran error aparente de volumen en una obra de gran tamaño.
Paso 4: Carga ambos DEM en el mismo proyecto de Metashape
Si los DEM se han creado en diferentes partes o en proyectos externos, puedes importar uno de ellos con lo siguiente:
Importar archivo « > » Importar « > » Importar DEM…
Metashape permite importar datos DEM en formato ráster GeoTIFF.
Se puede guardar más de un DEM dentro del mismo fragmento, lo que permite comparar las superficies directamente.
Paso 5: Calcula la diferencia del DEM
Selecciona el DEM que quieres usar como superficie principal y asegúrate de que esté configurado como DEM predeterminado.
A continuación, selecciona:
Herramientas > Transformar DEM…
Activar:
Diferencia en el cálculo
y selecciona el segundo DEM de la lista desplegable.
Metashape restará el DEM de comparación seleccionado del DEM activo y creará un nuevo DEM transformado que muestre la diferencia de altitud.
El orden de sustracción de los DEM es importante
El orden de las restas determina el significado de los valores positivos y negativos.
Por ejemplo, si calculas:
Superficie actual − Superficie anterior
entonces:
- Un cambio de cota positivo indica que se ha añadido material: relleno.
- Un desnivel negativo significa que se ha quitado material: corte.
- Los valores cercanos a cero indican que el terreno apenas cambia o no cambia en absoluto.
Si inviertes el orden de las restas, los signos también se invertirán.
Por eso, asegúrate siempre de dejar constancia de qué DEM se ha restado de cuál antes de interpretar los resultados.
Paso 6: Visualiza los cambios en los movimientos de tierra
El DEM de diferencias resultante ofrece una representación intuitiva de los cambios en el terreno.
Las zonas con valores positivos indican que el terreno está más alto que en el levantamiento anterior, mientras que las zonas con valores negativos indican que el terreno está más bajo.
Así es mucho más fácil identificarlo:
- Zonas excavadas
- Áreas rellenas
- Terraplenes
- Nuevas reservas de material
- Progreso en la calificación
- Cambios inesperados en la web
La superficie de diferencia puede resultar especialmente útil para elaborar informes sobre el avance de las obras, ya que convierte dos modelos de elevación complejos en un mapa directo de los cambios en el terreno.
Paso 7: Calcula los volúmenes de excavación y relleno a partir de la diferencia del DEM
Una forma práctica de cuantificar la superficie de diferencia es medirla en relación con un nivel personalizado de 0.
Abre el DEM de diferencias en la vista ortofotográfica y dibuja un polígono alrededor de la zona de construcción que quieras analizar.
Entonces:
- Haz clic con el botón derecho del ratón en el polígono.
- Selecciona «Medida…».
- Abre la pestaña «Volumen ».
- Selecciona «Nivel personalizado».
- Introduce 0 como nivel de referencia.
- Haz clic en «Actualizar».
Si tu DEM diferencial se calculó de la siguiente manera:
DEM actual − DEM anterior
entonces los valores de volumen resultantes se pueden interpretar así:
- Volumen superior a 0 = Rellenar
- Volumen inferior a 0 = Corte
Metashape también ofrece el «Volumen total», que representa el saldo neto entre los volúmenes positivos y negativos.
Volumen de corte, volumen de relleno y volumen neto
No hay que confundir estos valores.
Imagina que un proyecto contiene:
- 5.000 m³ de material extraído
- 3.500 m³ de relleno
En la obra se han movido un total de 8.500 m³ de material, pero el cambio neto es solo de:
3.500 − 5.000 = −1.500 m³
Por lo tanto, el valor neto por sí solo no describe toda la actividad de movimiento de tierras. Te cuento que el valor neto por sí solo no describe toda la actividad de movimiento de tierras.
En los informes de obra, suele ser mejor presentar por separado los movimientos de tierra (excavación y relleno ), además del saldo neto.
Por qué es fundamental una georreferenciación precisa
Los errores en los volúmenes de excavación y relleno pueden aumentar rápidamente en una obra grande.
Imagina una superficie de construcción de 20 000 m² con un error vertical sistemático de solo 5 cm.
La diferencia de volumen potencial asociada a ese desplazamiento es aproximadamente:
20 000 m² × 0,05 m = 1 000 m³
Esto demuestra por qué es tan importante que haya una coherencia vertical a nivel de centímetros entre los levantamientos.
El posicionamiento RTK puede ser de ayuda, pero se sigue recomendando utilizar puntos de control independientes cuando las mediciones de volumen tengan consecuencias contractuales o económicas.
Errores habituales en los trabajos de excavación y relleno
Diferentes sistemas de referencia verticales
Si un DEM utiliza alturas elipsoidales y otro, alturas ortométricas, todo el mapa de diferencias puede desplazarse verticalmente.
Coordenadas GCP incoherentes
El uso de redes de control diferentes entre una encuesta y otra puede provocar desviaciones sistemáticas.
Límites de polígonos mal definidos
Si el polígono de medición incluye zonas fuera de la zona real de movimientos de tierra, es posible que se incluyan en el cálculo cambios en el terreno que no tengan nada que ver con ello.
Vegetación o vehículos
La maquinaria, los montones de material, las estructuras temporales y la vegetación pueden dar la impresión de que hay cambios de nivel, aunque en realidad no formen parte del cálculo previsto de desmonte y relleno.
Usando solo el volumen neto
El volumen neto puede ocultar excavaciones y rellenos importantes que se compensan entre sí matemáticamente.
Comprueba siempre por separado el «Volumen superior» y el «Volumen inferior».
Excavación y relleno para el seguimiento del avance de las obras
Una de las mayores ventajas de la fotogrametría con drones es que el levantamiento se puede repetir periódicamente.
Por ejemplo, un contratista puede sobrevolar la obra:
- Antes de empezar con los movimientos de tierra
- Cada semana durante la excavación
- Tras las principales fases de nivelación
- Antes de los pagos a cuenta
- Al finalizar el proyecto
Cada nuevo DEM se puede comparar con la superficie original o con el levantamiento anterior para medir el progreso.
Así se crea un registro objetivo de cuánto material se ha eliminado o añadido con el paso del tiempo.
Buenas prácticas para realizar mediciones fiables en movimientos de tierra
- Usa el mismo sistema de coordenadas en todos los levantamientos topográficos.
- Usa el mismo nivel de referencia vertical y el mismo geoide.
- Mantén unos parámetros de vuelo similares para el dron.
- Usa RTK, PPK o puntos de control terrestres bien distribuidos.
- Valida las encuestas mediante puntos de control independientes.
- Elimina o ten en cuenta los objetos temporales cuando sea necesario.
- Anota el orden en el que se restan los datos del DEM.
- Usa los mismos límites de análisis para las mediciones periódicas.
- Indica por separado el volumen de excavación, el de relleno y el volumen neto.
Recomendaciones finales
En el caso de zonas de construcción sencillas, los cálculos de volúmenes de corte y relleno de Agisoft Metashape se pueden realizar en relación con un plano de referencia de «mejor ajuste», de «nivel medio» o «personalizado».
Sin embargo, para el seguimiento profesional de los movimientos de tierra, comparar dos modelos digitales de elevación (MDE) georreferenciados suele ser más útil, ya que permite medir el cambio real en la superficie entre dos fechas de levantamiento.
Un proceso recomendado es el siguiente:
- Echa un vistazo al terreno antes de empezar con los movimientos de tierra.
- Genera el DEM inicial.
- Vuelve a inspeccionar la obra después de los movimientos de tierra.
- Genera el DEM actual.
- Comprueba que ambas superficies utilicen los mismos sistemas de coordenadas y de referencia vertical.
- Usa las herramientas « > » y «Transform DEM» > para calcular la diferencia.
- Calcula la diferencia entre el DEM actual y el DEM anterior.
- Dibuja un polígono alrededor de la zona de los movimientos de tierra.
- Mide la diferencia del DEM usando el nivel personalizado 0.
- Interpreta el volumen positivo como «fill» y el volumen negativo como «cut».
Gracias a unos procedimientos de topografía uniformes y a una georreferenciación precisa, Agisoft Metashape Professional ofrece un potente flujo de trabajo para supervisar las excavaciones, la nivelación y el movimiento de materiales a lo largo de todo el ciclo de vida de la obra.
Preguntas frecuentes
¿Puede Agisoft Metashape calcular los volúmenes de excavación y relleno?
Sí. Metashape Professional ofrece herramientas de medición de volumen basadas en modelos digitales de elevación (MDE) y también puede calcular las diferencias entre MDE capturados en distintos momentos.
¿Cómo puedo comparar dos DEM en Metashape?
Cargue ambos DEM en el mismo fragmento, seleccione el DEM principal y utilice Herramientas.> Transformar DEM . Habilitar la diferencia de cálculo y seleccionar el segundo DEM.
¿Qué significa una diferencia positiva en el DEM?
Si la diferencia se calcula restando el DEM anterior del DEM actual, un valor positivo significa que la superficie actual está más alta y, normalmente, indica un relleno o material añadido.
¿Qué significa una diferencia negativa en el DEM?
Si se utiliza la diferencia entre el DEM actual y el DEM anterior, un valor negativo indica que la superficie se ha rebajado y, normalmente, representa material cortado o excavado.
¿Puedo calcular los movimientos de tierra (desmonte y relleno) en función de una cota de diseño?
Para alzados de diseño horizontales sencillos, puedes usar un plano de nivel personalizado. En el caso de superficies de diseño complejas, comparar modelos de elevación compatibles suele ofrecer un flujo de trabajo más representativo.
¿Por qué no son exactos mis volúmenes de excavación y relleno?
Entre las causas más comunes se encuentran los desplazamientos verticales entre levantamientos, los diferentes sistemas de coordenadas o sistemas de referencia verticales, una georreferenciación deficiente, los objetos temporales, la vegetación y los límites de análisis incorrectos.
¿Necesito RTK para calcular los volúmenes de excavación y relleno?
El RTK no es obligatorio, pero es fundamental que la georreferenciación sea precisa y coherente. También se pueden usar puntos de control en tierra. Se recomienda utilizar puntos de control independientes cuando haya que validar las mediciones.
¿Tengo que indicar el volumen neto o desglosar por excavación y relleno?
A la hora de informar sobre los movimientos de tierra, lo normal es indicar por separado los volúmenes de excavación y de relleno. Si solo te fijas en el volumen neto, puedes pasar por alto grandes cantidades de excavación y relleno que, matemáticamente, se compensan entre sí.
