Cómo calcular los volúmenes de las pilas de material en Agisoft Metashape

Calcular los volúmenes de las reservas en Agisoft Metashape es una de las aplicaciones más útiles de la fotogrametría con drones para la minería, la construcción, la explotación de canteras, la gestión de áridos y los movimientos de tierra.

En lugar de medir un montón de material a mano, un dron puede tomar cientos o miles de fotos superpuestas que se procesan en Metashape Professional para crear un modelo digital de elevación (MDE) preciso. Después, puedes trazar un polígono alrededor del montón y calcular su volumen en relación con un plano de referencia definido.

Sin embargo, para obtener resultados fiables no basta con trazar un contorno alrededor del montón. La precisión del levantamiento, el solapamiento de las imágenes, la georreferenciación, la colocación de los polígonos y la elección del plano de referencia pueden influir en el volumen final.

En esta guía te explicamos cómo calcular el volumen de un montón de material en Agisoft Metashape Professional, incluyendo el flujo de trabajo completo con drones y las diferencias entre los cálculos de volumen con los métodos «Best Fit», «Mean Level» y «Custom Level».

¿Agisoft Metashape puede calcular los volúmenes de las pilas de material?

Sí. Agisoft Metashape Professional incluye herramientas integradas para medir coordenadas, distancias, áreas y volúmenes.

Para las mediciones de existencias, el proceso habitual es el siguiente:

1. Haz fotos con el dron que se superpongan.
2. Alinea las fotos en Metashape.
3. Georreferencia y optimiza el proyecto.
4. Crea la nube de puntos u otros datos de superficie que necesites.
5. Crea un modelo digital de altitud.
6. Dibuja un polígono alrededor del montón.
7. Abre la herramienta «Medir».
8. Elige el plano de referencia adecuado.
9. Lee y exporta el volumen calculado.

La herramienta de medición de volumen está disponible en Agisoft Metashape Professional y funciona con formas poligonales creadas sobre un modelo de elevación.

Paso 1: Haz fotos del almacén con un dron

Para hacer mediciones precisas de las reservas, lo primero es conseguir buenas imágenes.

La misión con el dron debería ofrecer una cobertura completa de todo el alijo, incluyendo la parte superior, los laterales y el terreno circundante.

Una misión habitual de cartografía nadir puede ser suficiente para pilas de material relativamente lisas, pero las imágenes oblicuas adicionales pueden mejorar la reconstrucción de pendientes pronunciadas y bordes complejos.

Asegúrate de que:

• Se ve todo el montón en varias fotos.
• Hay suficiente solapamiento entre las imágenes.
• Las fotos son nítidas y están bien expuestas.
• También se graba el entorno.
• Se usan RTK, PPK o puntos de control terrestres cuando se necesita precisión en la topografía.

La zona que rodea directamente el montón es especialmente importante porque Metashape puede usar las cotas del contorno del polígono para definir el plano de referencia para el cálculo del volumen.

Paso 2: Añade y alinea las fotos

Crea un nuevo proyecto en Metashape Professional e importa las imágenes de la siguiente manera:

Flujo de trabajo > Añadir fotos

A continuación, selecciona:

Flujo de trabajo: « > » — Alinear fotos

Metashape identifica las características comunes entre las fotos superpuestas y reconstruye las posiciones de la cámara.

Una vez alineado, revisa el proyecto con atención.

Comprueba que:

• Todas las cámaras importantes están alineadas.
• El stock está totalmente renovado.
• No hay ningún grupo de cámaras aislado.
• El sistema de coordenadas del proyecto es correcto.
• Es normal que haya errores de referencia.

Paso 3: Georreferenciar el proyecto

El volumen es una medida métrica, así que el proyecto debe tener la escala correcta.

Para la topografía profesional de yacimientos, los métodos habituales de georreferenciación son:

• Coordenadas de la cámara del dron RTK
• Coordenadas de la cámara PPK
• Puntos de control en tierra
• Puntos de control inspeccionados

Los puntos de control independientes son útiles para evaluar la precisión real del modelo fotogramétrico antes de fiarte del volumen calculado.

No basta con que un modelo 3D sea visualmente impresionante: si la escala o la cota del modelo son incorrectas, el volumen resultante del montón también será incorrecto.

Paso 4: Crea el modelo de superficie

Una vez realizada la alineación y la optimización, crea los datos de superficie necesarios para el proyecto.

Un proceso habitual es:

Flujo de trabajo « > » para crear una nube de puntos

seguido de:

Flujo de trabajo: « > » – Crear DEM

El modelo digital de elevación resultante muestra la cota de la superficie topografiada.

Para medir los montones, es importante que el montón en sí siga formando parte de la superficie.

No elimines automáticamente el montón como un objeto que no está en el suelo si tu objetivo es medir su volumen.

¿DSM o DTM para calcular el volumen de las reservas?

Esta es una distinción importante.

Un modelo digital de superficie (DSM) recoge los objetos que se encuentran por encima del terreno, incluida la propia pila de material.

Un modelo digital del terreno (MDT) «sin cobertura» intenta eliminar los elementos que se encuentran por encima del suelo.

Como lo que quieres medir es el montón, la superficie que uses para calcular el volumen debe respetar la geometría del montón.

A continuación, se calcula la base que hay debajo de la pila utilizando el plano de referencia seleccionado u otra superficie de referencia adecuada.

Paso 5: Abre el DEM en la vista ortogonal

Haz doble clic en el DEM en el panel «Área de trabajo» para abrirlo en la vista ortofotográfica.

Esto ofrece una representación de arriba abajo del modelo altimétrico y facilita la definición precisa de los límites del montón de material.

Puedes usar el ortomosaico como referencia visual mientras dibujas el polígono, pero el cálculo real del volumen se basa en el modelo altimétrico.

Paso 6: Dibuja un polígono alrededor de la pila

Selecciona la herramienta «Dibujar polígono » en la barra de herramientas.

Haz clic alrededor de la base del montón para definir su contorno.

La calidad de este polígono es muy importante.

Siempre que puedas, coloca los vértices del polígono sobre el terreno que rodea la base real del montículo, en lugar de sobre la propia pendiente.

Un polígono demasiado pequeño puede dejar fuera material, mientras que uno que se extienda demasiado más allá del montón puede incluir terreno innecesario en el cálculo del volumen.

Paso 7: Calcula el volumen de la reserva

Una vez dibujado el polígono, haz clic con el botón derecho sobre la figura y selecciona:

Mide…

Abre el:

Pestaña «Volumen ».

Metashape muestra tres opciones de planos de referencia compatibles:

• El que mejor te queda
• Nivel medio
• Nivel personalizado

La elección del plano puede influir bastante en el volumen calculado, sobre todo cuando la pila de material está en un terreno inclinado o irregular.

El avión que mejor se adapta

La opción «Mejor ajuste » crea un plano de referencia a partir de las cotas de los vértices del contorno del polígono.

A diferencia de un simple plano horizontal, el plano de mejor ajuste puede adaptarse a la inclinación general del terreno que rodea el pilote.

Esto lo hace especialmente útil cuando un depósito está situado en un terreno relativamente llano, pero con pendiente.

En muchos levantamientos de pilas de material, el método «Best Fit» es un punto de partida práctico, ya que el plano base se calcula a partir de las cotas del perímetro de la pila.

Plano de nivel medio

La opción «Nivel medio» crea un plano de referencia horizontal basado en la cota media de los vértices del polígono.

Esto puede funcionar bien cuando el terreno que hay debajo del montón está más o menos nivelado.

Sin embargo, si el montón está en una pendiente notable, puede que un plano medio horizontal no represente con precisión el terreno original que hay debajo del material.

En esos casos, «Best Fit» puede ofrecer una aproximación más realista.

Nivel de plano personalizado

La opción «Nivel personalizado» te permite definir manualmente la cota del plano de referencia.

Esto resulta especialmente útil cuando:

• El alijo está sobre una losa de hormigón conocida.
• La cota de la base se puede ver en los planos de ingeniería.
• Estás vigilando la misma zona de almacenamiento una y otra vez.
• Es necesario que todos los levantamientos utilicen exactamente la misma cota de referencia.

Una vez que hayas introducido el nivel que quieras, pulsa «Actualizar» para volver a calcular el volumen.

Volumen por encima, por debajo y total

Metashape muestra varios valores de volumen.

El «Volumen superior» se refiere al material que se encuentra por encima del plano de referencia seleccionado.

El «Volumen inferior» representa las partes del DEM que se encuentran por debajo de ese plano.

Metashape también calcula un «volumen total » que tiene en cuenta ambos valores.

En el caso de una reserva convencional que se encuentra íntegramente por encima de la base de referencia, el «volumen por encima» suele ser el valor que más te interesa.

Si el plano de referencia se cruza con el terreno o la base del montón es irregular, pueden aparecer valores tanto por encima como por debajo.

¿Qué plano de referencia deberías usar?

No hay un único plano de referencia que sea el adecuado para todas las pilas de material.

La mejor opción depende de la superficie sobre la que se coloque el material.

Apilamientos en terrenos inclinados o irregulares

Las pilas de material situadas en terrenos inclinados son más complicadas, ya que no se ve directamente la superficie original que hay debajo de la pila.

El plano «Best Fit» puede calcular aproximadamente una pendiente general a partir de las cotas de los límites, pero no puede reconstruir el terreno complejo que queda oculto bajo el montón de material.

Si se necesita una alta precisión y se dispone de la superficie original de un levantamiento anterior realizado con dron, quizá lo mejor sea comparar la superficie actual con una superficie de referencia levantada anteriormente.

Esto puede ofrecer una representación más realista del terreno real que hay debajo del material que una simple aproximación plana.

Cómo mejorar la precisión del volumen de las existencias

Hay varios factores que influyen en la fiabilidad de la medición final.

Usa una georreferenciación precisa

El RTK, el PPK o unos puntos de control terrestres bien distribuidos pueden mejorar la escala y la posición absolutas del modelo.

Usa puntos de control independientes

Los puntos de control te permiten evaluar la precisión del proyecto terminado, en lugar de basarte únicamente en los errores estimados de la cámara.

Hazte con todo el stock

La falta de imágenes en las zonas de laderas empinadas puede provocar que la geometría quede incompleta y reducir la precisión del volumen.

Dibuja el polígono con cuidado

Coloca el límite del montón lo más cerca posible de la intersección real entre el montón y el terreno que lo rodea.

Elige el plano base correcto

Una superficie fotogramétrica muy precisa puede dar igual un volumen erróneo de la pila de material si la base que se supone no representa el terreno real que hay debajo del material.

¿Se puede calcular el volumen de la reserva sin puntos de control geométricos (GCP)?

Sí.

Un dron RTK o PPK que funcione correctamente puede proporcionar posiciones de la cámara georreferenciadas con precisión sin necesidad de puntos de control terrestres para cada proyecto.

Sin embargo, que la precisión resultante sea suficiente depende de los requisitos del estudio.

Para aplicaciones de inventario comercial, minería o ingeniería, se recomienda encarecidamente utilizar puntos de control independientes siempre que haya que validar la medición de volumen.

Cómo hacer un seguimiento del volumen de las existencias a lo largo del tiempo

Metashape también se puede usar para realizar levantamientos periódicos de las pilas de material.

Para que las comparaciones sean coherentes:

• Usa el mismo sistema de referencia de coordenadas.
• Mantén unos parámetros de vuelo similares.
• Utiliza métodos de georreferenciación coherentes.
• Usa el mismo límite de la reserva cuando sea necesario.
• Usa el mismo nivel personalizado o la misma superficie de referencia.

Usar un nivel personalizado constante resulta especialmente útil porque permite recalcular el volumen tomando como referencia exactamente la misma cota de referencia en cada levantamiento.

Cómo exportar el informe de medición de volumen

Una vez calculado el volumen, Metashape te permite guardar el informe de medición.

El informe puede incluir información como:

• Polígono
• Modelo de elevación
• Perímetro
• Área
• Volumen anterior
• Volumen a continuación
• Volumen total

Los informes se pueden guardar en formatos como PDF y HTML, lo que facilita documentar las mediciones de las existencias para los clientes, los jefes de proyecto o los registros de inventario.

Errores habituales en la medición del volumen de las existencias

Dibujar el polígono en la pendiente del vertedero

Si los vértices del contorno se sitúan demasiado arriba en el montón, el plano de referencia calculado como «Mejor ajuste» o «Nivel medio» también puede quedar demasiado alto.

Cómo usar el nivel medio en terrenos con mucha pendiente

Un plano horizontal puede no representar bien la base inclinada de una pila de material.

Retirada del material acumulado durante la clasificación del terreno

Si el montón se clasifica como un objeto que no está en el suelo y se excluye de la superficie de elevación que se usa para la medición, es posible que el material que quieres medir desaparezca del DEM.

No tener en cuenta la precisión del proyecto

Los cálculos de volumen dependen de la escala y la geometría del modelo fotogramétrico. Comprueba siempre la calidad del levantamiento antes de utilizar el resultado con fines comerciales.

El uso de distintos niveles de referencia entre encuestas

Si en los censos de inventario repetidos se utilizan planos de referencia distintos, los cambios aparentes en el volumen pueden deberse, en parte, al método de medición y no a un movimiento real de material.

Recomendaciones finales

Calcular el volumen de una pila de material en Agisoft Metashape es muy sencillo una vez que se han generado correctamente el modelo fotogramétrico y el DEM.

El proceso básico es el siguiente:

1. Captura imágenes de alta calidad con drones, solapando las tomas.
2. Alinea y georreferencia las fotos.
3. Comprueba la precisión del estudio.
4. Crea la superficie y el DEM necesarios.
5. Abre el DEM en la vista ortogonal.
6. Dibuja un polígono con precisión alrededor de la base del montón.
7. Haz clic con el botón derecho del ratón en el polígono y selecciona «Medir».
8. Abre la pestaña «Volumen ».
9. Selecciona «Mejor ajuste», «Nivel medio» o «Nivel personalizado».
10. Revisa y exporta los resultados del volumen.

A menudo, la decisión más importante no es el cálculo del volumen en sí, sino elegir un plano de referencia que represente de forma realista la superficie que hay debajo del montón.

Con imágenes precisas tomadas con drones, una georreferenciación adecuada y una superficie de referencia bien definida, Agisoft Metashape Professional ofrece un flujo de trabajo eficiente para el inventario periódico de pilas de material, la gestión de canteras, la supervisión de obras y las mediciones de movimientos de tierra.

Preguntas frecuentes

¿Puede Agisoft Metashape calcular los volúmenes de las pilas de material?

Sí. Metashape Professional incluye herramientas de medición de volumen basadas en DEM que pueden calcular el volumen dentro de un polígono con respecto a un plano de referencia seleccionado.

¿Cómo mido el volumen de un montón en Metashape?

Crea un DEM, ábrelo en la vista Ortho, dibuja un polígono alrededor del montón de material, haz clic con el botón derecho del ratón sobre el polígono, selecciona «Medir» y abre la pestaña «Volumen».

¿Qué es el «Best Fit volume» en Metashape?

La función «Best Fit» crea un plano de referencia a partir de las cotas de los vértices del contorno del polígono. Es útil cuando el terreno que hay debajo de un montón de material tiene una pendiente general.

¿Qué es el «nivel medio» en Metashape?

«Nivel medio» crea un plano de referencia horizontal basado en la altitud media de los vértices del polígono.

¿Para qué sirve el «Nivel personalizado»?

La opción «Nivel personalizado» te permite especificar una cota de referencia exacta. Es especialmente útil cuando se conocen las cotas de base y para repetir levantamientos de pilas de material.

¿Necesito un DEM para calcular el volumen de una pila de material?

Sí. El proceso de medición de volúmenes de Metashape basado en un modelo digital de elevación (DEM) requiere un modelo de elevación y un polígono que defina el área de medición.

¿Puedo calcular el volumen de la reserva sin puntos de control en el suelo (GCP)?

Sí. Las coordenadas de la cámara RTK o PPK pueden servir para georreferenciar un proyecto sin necesidad de puntos de control geométricos (GCP), aunque se recomienda usar puntos de control independientes cuando haya que comprobar la precisión del levantamiento.

¿Metashape puede exportar un informe sobre el volumen de las pilas de material?

Sí. Los informes de medición se pueden guardar en formato PDF y HTML, y pueden incluir datos sobre área, perímetro, altitud y resultados de volumen.