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Mapeo 3D de la catedral dañada por el terremoto

Inspeccionar un edificio dañado puede ser peligroso. El mapeo con el uso de drones reduce el riesgo y los costos para la comunidad.
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En febrero de 2011, la segunda ciudad más poblada de Nueva Zelanda fue sacudida por un terremoto.

La icónica Catedral de Christchurch quedó destruida.

Antes de que la catedral pueda ser reconstruida y se renueve la "zona roja" que la rodea, es necesario llevar a cabo una inspección completa. El inspector del Ayuntamiento de Christchurch, Jed Clement, perito catastral certificado, tomó la responsabilidad del proyecto con la ayuda de drones y Pix4Dmapper.

Detalles del proyecto

UbicaciónChristchurch, Nueva Zelanda
EquipoJed Clement
HardwareDJI P4 Pro v2
SoftwareSoftware de fotogrametría Pix4Dmapper
Área0.062 km2
Número de imágenes584
Tiempo de procesamiento2 horas
GSD1.38cm
ResultadosMapa de ortomosaico con dron, modelo 3D
Tiempo total de entrega2 días

Las islas temblorosas

Los habitantes de la localidad describen la Plaza de la Catedral como el "corazón de la ciudad" y como una 'parte importante de Christchurch’. La plaza se encuentra en el centro de Christchurch, Nueva Zelanda, tanto metafórica como literalmente. La ciudad de los jardines, con sus grandes parques urbanos, dividida por las tranquilas aguas del río Ōtākaro Avon, es conocida por su agricultura y por ser la puerta de entrada a la Antártica y, más recientemente, por los terremotos.

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Zonas de falla principales asociadas con el límite de la placa en Nueva Zelanda, con vectores de desplazamiento relativos a la placa australiana
El mapa muestra la sacudida principal, las réplicas, que sobrepasaron una magnitud 3, y las rupturas de falla en Canterbury a través de GeoNet (izquierda), así como la línea de la falla alpina (derecha: imagen tomada por Mikenorton - trabajo propio, CC BY-SA 3.0)

Nueva Zelanda se extiende a través de una línea de falla y los terremotos son comunes, aunque rara vez tan severos como el de 2011. Para agosto de 2012, la zona había sufrido más de 11,000 réplicas de magnitud 2 o superior. Las réplicas del terremoto se sintieron hasta a una distancia de 300 kilómetros del epicentro.

Las estrictas normas de construcción sin duda salvaron muchas vidas. Los científicos opinan que el terremoto que dañó la catedral habría dejado "totalmente aplastadas" a la mayoría de las ciudades en el mundo. Las casas con armazones de madera son el tipo de construcción estándar en Nueva Zelanda y son relativamente resistentes a los terremotos; por lo tanto, la mayoría de los daños se produjeron en construcciones de diseño inadecuado o en estructuras de piedra, como la Catedral de Christchurch.

Antes del terremoto de 2011, la catedral había sido dañada por los terremotos de 1881, 1888, 1901, 1922 y 2010.

Daño del terremoto a la Catedral de Christchurch, NZ-1888
Daño-del-terremoto-a-la-Catedral_Christchurch_1901
La-Catedral-de-Christchurch-en-2012
Tres vistas de la Catedral de Christchurch (en el sentido de las manecillas del reloj en la parte superior izquierda) 1888, 1091 y 2012 (imagen tomada por John Kirk-Anderson/Fairfax NZ)

El daño más grave ocurrió en 2011. El primer terremoto destruyó la aguja y parte de la torre, y dejó el resto del edificio con daños graves. Las réplicas derrumbaron el muro oeste de la catedral, y lo que quedaba de la torre tuvo que ser demolido en 2012.

Reconstrucción después del terremoto

Mientras la ciudad y la nación debatían si la catedral debía ser reconstruida, los fieles se reunían en una "catedral de cartón" provisional hecha de materiales resistentes a los terremotos que incluían cartón.

Actualmente se lleva a cabo la reconstrucción de la catedral, y al mismo tiempo se fomenta el desarrollo comercial en la Plaza de la Catedral y sus alrededores. Se ha limitado el acceso a la zona debido a los daños causados por el terremoto, y se espera que el proyecto revitalice la zona.

Para ayudar en la reconstrucción, el Consejo del Ayuntamiento de Christchurch lanzó un dron en vuelo para captar los niveles del suelo y obtener un mapa ortomosaico actualizado de la Plaza de la Catedral que facilite una planificación espacial precisa.

Ortomosaico 2D-de-la-Catedral-de Christchurch
Ortomosaico 2D de la Catedral de Christchurch en Pix4Dmapper | Explore este modelo en Pix4D Cloud

Los beneficios de los drones en situaciones peligrosas

Gran parte de la Plaza de la Catedral está abierta, pero también había zonas de la plaza sin acceso debido a los riesgos relacionados con la construcción y los edificios dañados, la catedral entre ellos. La mejor opción para obtener datos de estas áreas era la fotogrametría aérea.

El dron podría volar dentro de las vallas del perímetro restringido sin riesgo para el operador. Igualmente importante, los algoritmos de Pix4D permiten la captura óptima de imágenes para producir un modelo 3D de alta calidad que los topógrafos pueden utilizar para tomar medidas precisas, todo ello sin necesidad de entrar en el terreno.

Mapeo con drones de un área inaccesible

El equipo de vuelo se reunió un domingo a las 8:00 a.m. en la Plaza de la Catedral. Comenzar a temprana hora supondría que habría menos gente alrededor de la plaza y menos vehículos en las calles. Además de que esto ocasionó menos molestias al público, también tuvo ventajas para el equipo. Los objetos en movimiento (como los vehículos y las personas) podrían aparecer en el ortomosaico como objetos transparentes. Aunque es posible eliminar estos 'fantasmas' y mejorar la apariencia del ortomosaico, comenzar a temprana hora permitió, en primer lugar, que el equipo evitara captarlos.

La licencia de los pilotos de drones del equipo de inspección del Ayuntamiento de Christchurch está pendiente, y actualmente trabajan conforme a las reglas de operación de la CAA (Autoridad de Aviación Civil), Artículo 101, de Nueva Zelanda, que también regula los globos y los papalotes. El vuelo de mapeo aéreo fue aprobado por la Autoridad de Transporte de la ciudad y la asociación fiduciaria de la Catedral

Fotografía-de-dron-del-daño-del-terremoto-en-Christchurch,-Nueva Zelanda
El dron en vuelo captó la catedral dañada

El equipo tenía esperanzas de que estuviera nublado, y su deseo se cumplió. "Nuestra preocupación era que el reflejo de la superficie fuera demasiado grande, lo que se traduciría en una pérdida de detalles en los resultados finales", comentó Clement. “Pero la mañana del vuelo no pudo haber estado mejor, con cielo nublado y sin viento”.

Se realizaron un total de cuatro vuelos: dos oblicuos y dos en el nadir de la cuadrícula para captar la mayor cantidad de información posible.

“Desafortunadamente, tuvimos un problema con la conexión con el dron en uno de los vuelos", dice Clement. "Eso significó que nos faltaran una serie de imágenes oblicuas sobre la mayor parte de la plaza y, por lo tanto, en que no se vieran los detalles de la catedral y de los edificios circundantes”.

A pesar de este problema, el equipo pudo reconstruir el modelo 3D del dron en menos de 23 horas con el

software de fotogrametría aérea Pix4Dmapper.
Detalle-del-informe-de-calidad-de-Pix4D
Detalle del informe de calidad del proyecto

Antes del despegue se nivelaron ocho puntos de control terrestre (GCP) con una precisión de 5 mm. Se añadieron otros 12 puntos de control durante el procesamiento, lo cual dio al proyecto de mapeo una distancia promedio de muestreo del suelo (GSD) de 1.38 cm.

“La calidad de las superficies del suelo y la elaboración de informes, además de la facilidad de uso, es la razón por la que elegimos Pix4D", añadió Clement.

Modelo-3D-de-la-Catedral-de-Christchurch
Un modelo 3D de la Plaza de la Catedral y de la Catedral de Christchurch en Pix4Dmapper | Explore este modelo en Pix4D Cloud

Modelando un momento de la historia

El modelo le dio al equipo la certeza que necesitaban para comenzar la fase de diseño detallado de la parte sur de la reconstrucción de la Plaza de la Catedral.

Un plan para renovar la Plaza de la Catedral, desarrollado por el Ayuntamiento de Christchurch.
Un plan para renovar la Plaza de la Catedral, desarrollado por el Ayuntamiento de Christchurch

Esta parte de la reconstrucción debe coincidir con el desarrollo comercial que se está llevando a cabo en el perímetro sur de la plaza y cuya inauguración está programada para finales de 2019.

La Reconstrucción de Christchurch indica que: La remodelación tiene por objetivo mostrar un reconocimiento al pasado y a los acontecimientos que han dado forma a la ciudad, a la vez que refleja lo mejor de lo nuevo… Esta es una oportunidad para revitalizar la Plaza de la Catedral y restablecerla como el corazón de la ciudad”.

El modelo de la plaza y la catedral destruida no es solo una útil herramienta, sino que la fotografía aérea es una imagen instantánea de un momento de la historia de la ciudad.

Modelo de la historia en el momento en que acontece
Pix4Dmapper para la inspección de zonas peligrosas

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