Revista Científica Multidisciplinaria Arbitrada YACHASUN. Volumen 6, Número 11 (Ed. jul – dic. 2022) ISSN: 2697-3456  
Cuantificación de volúmenes de explanaciones con el uso de drones  
DOI: https://doi.org/10.46296/yc.v6i11.0197  
CUANTIFICACIÓN DE VOLÚMENES DE EXPLANACIONES CON EL USO  
DE DRONES  
QUANTIFICATION OF VOLUMES OF EARTHWORKS WITH THE USE OF  
DRONES  
1
2
Ross-Lopera Claudio Ulise ; García-Vinces Jimmy Jeffrey  
1
Estudiante de la Maestría en Ingeniería Civil Mención Viabilidad, Instituto de Posgrado,  
Universidad Técnica de Manabí (UTM). Portoviejo, Ecuador. Correo: rossclaudio@hotmail.com.  
2
Docente Auxiliar Tiempo Completo de la Facultad de Ciencias Matemáticas, Física y Químicas  
Dpto. de Construcciones Civiles y Arquitectura, Universidad Técnica de Manabí (UTM).  
Portoviejo, Ecuador. Correo: jimmy.garcia@utm.edu.ec.  
Resumen  
Uno de los desafíos que enfrentan los topógrafos en la adquisición de datos espaciales precisos  
para aplicaciones mineras, es el riesgo que implica adquirir datos en terrenos accidentados y  
áreas difíciles o inaccesibles. En ese sentido, el objetivo de esta investigación es determinar un  
coeficiente de compatibilidad para la cuantificación de volúmenes de explanaciones en  
levantamientos topográficos mediante el uso de drones y GPS de precisión. Para el desarrollo  
de esta investigación en primera instancia, se realizó una revisión a la literatura fuentes  
bibliográficas con información de los métodos de levantamiento topográfico en la cuantificación  
de volumen. Por otro lado, se realizó un levantamiento topográfico de cuantificación de  
volúmenes de explanaciones con el uso de drones y GPS de precisión. A partir de los resultados.  
se evaluó la compatibilidad entre los métodos fotogramétricos con drones y GPS de precisión en  
la cuantificación de volúmenes de explanaciones. De este modo fue posible comparar los datos  
obtenidos en la cuantificación de volúmenes con cada método evaluado. Los principales  
resultados de esta investigación sugieren que a partir del uso de métodos fotogramétricos con  
drones no se puede alcanzar la precisión obtenida con equipos convencionales en la medición  
de volúmenes de explanaciones.  
Palabras claves: topografía, explanaciones, drones.  
Abstract  
One of the challenges surveyors face when collecting accurate spatial data for mining  
applications, is the risks of obtaining data in rough terrain and in hard-to-reach or inaccessible  
areas. In this sense, the objective of this study was to determine the concordance factor for the  
estimation of earth movements in a topographic survey using UAVs and GPS. To develop this  
study in a first step, a review of bibliographic sources with information on topographic survey  
methods in mass quantification was carried out. On the other hand, a topographical survey was  
carried out to quantify earth movements using drones and precision GPS. of the results The  
compatibility of photometric methods with accurate UAV and GPS in the measurement of volume  
of earthworks was evaluated. In this way, the data obtained for volume estimation can be  
compared with each method evaluated. The main results of this study indicate that by using UAV  
photometric methods, the precision obtained with conventional equipment in measuring the  
volume of earthworks can not be achieved.  
Keywords: topography, earthworks, drones.  
Información del manuscrito:  
Fecha de recepción: 18 de abril de 2022.  
Fecha de aceptación: 30 de junio de 2022.  
Fecha de publicación: 01 de julio de 2022.  
119  
Ross-Lopera et al. (2022)  
embargo, es necesario determinar la  
correlación con la precisión de  
sistemas de alta precisión que han  
1
. Introducción  
Los trabajos ingenieriles que tienen  
como finalidad planificar y ejecutar  
una obra civil dependen de  
modelamientos de terreno que  
deberán elaborarse de forma precisa  
y confiable, en aras de poder  
garantizar un proyecto eficiente  
demostrado  
altos  
grados  
de  
fiabilidad, como es el caso de los  
GPS de precisión.  
Existen pocos estudios que han  
evaluado  
la  
compatibilidad  
y
correlación de los volúmenes de  
explanaciones calculados partir del  
método de fotogrametría con drones  
y métodos convencionales de alta  
precisión (Herrera et al., 2019;  
Masseroni et al., 2019); por lo que se  
requiere establecer coeficientes de  
compatibilidad que permitan utilizar  
el sistema fotogramétrico con total  
seguridad y fiabilidad, y a la vez  
determinar el grado de precisión en  
la evaluación topográfica de este tipo  
de levantamientos. Esto generaría  
sustanciales ventajas técnicas y  
operativas en el ámbito civil, debido  
a que el método fotogramétrico  
(
Eker et al., 2018). La captación de  
información de campo permite  
alcanzar los resultados esperados  
por el profesional de la ingeniería  
civil, de modo que existen varias  
alternativas  
metodológicas  
que  
posibilitan la obtención información  
exacta de la ubicación geográfica y  
las características topográficas de la  
obra (Woldu et al., 2020).  
Una de las herramientas más  
empleadas  
en  
los  
estudios  
topográficos de un espacio, suelo o  
determinado  
cuantificación  
terreno  
de  
es la  
volúmenes  
mediante sistemas digitales (García  
et al., 2020). Con esto se viene  
dando paso al uso de drones, que  
son equipos no tripulados que  
pueden alcanzar alturas de 300  
metros y velocidades de 80 km/h,  
generando resultados con alto nivel  
de significancia (del Río Santana et  
al., 2020; Casella et a., 2020). Sin  
puede  
ofrecer  
levantamientos  
más rápidos,  
topográficos  
económicos y fundamentalmente  
eficaces.  
Marco teórico  
Con los avances en la tecnología y  
principalmente en las forma de  
realizar levantamientos topográficos  
120  
Revista Científica Multidisciplinaria Arbitrada YACHASUN. Volumen 6, Número 11 (Ed. jul – dic. 2022) ISSN: 2697-3456  
Cuantificación de volúmenes de explanaciones con el uso de drones  
y con el pasar de los años se tiene  
como propósito tener un mejor  
ha sido un medio viable para obtener  
datos geoespaciales confiables de  
manera rápida y eficiente.  
resultado con menores gastos y  
riesgo tanto del personal humano  
como en los equipos de topografía,  
en la realización de trabajos en  
lugares con difíciles abscesos por las  
irregularidades en el terreno, en el  
tipo de vegetación extrema o por  
estar en lugares peligrosos, tenemos  
que los profesionales tienden a usar  
equipos que nos faciliten a los  
resultados en los trabajos como de la  
simplificación y la reducción de los  
tiempos en los levantamientos  
topográficos que empezamos con el  
uso de los drones como una de las  
herramientas más confiable para la  
realización de los levantamientos  
topográficos y para la intervención  
de los controles de volúmenes en  
Bajo esta premisa, Sokolović & Bajric  
(2016) denotan la importancia de  
determinar la relación estadística  
entre el área de corte, la pendiente  
transversal del terreno  
y
la  
profundidad de la calzada mediante  
el procesamiento estadístico de los  
datos mediante la utilización de  
drones.  
En  
explanaciones  
agrícola-  
forestales, el área de corte aumenta  
cuando aumenta la pendiente  
transversal del terreno para suelos  
de  
grano  
fino  
(coherentes)  
(
Categoría C) y piedras duras  
Categoría A), cuando aumenta la  
(
profundidad de la calzada, el área de  
corte aumenta varias veces.  
alguna  
explanación  
en  
vías  
intervenida.  
Los trabajos ingenieriles que tienen  
como finalidad planificar y ejecutar  
una obra civil dependen de  
modelamientos de terreno que  
deberán elaborarse de forma precisa  
y confiable, en aras de poder  
garantizar un proyecto eficiente  
Con el advenimiento de la tecnología  
moderna, ahora se pueden obtener  
datos geoespaciales precisos de  
manera  
segura  
para  
la  
documentación minera adecuada  
periódicamente (Ajayi et al., 2020).  
En general, existe evidencia de que  
el uso de vehículos aéreos no  
tripulados (UAV) para la adquisición  
de datos en la prospección de minas  
(Eker et al., 2018). La captación de  
información de campo permite  
alcanzar los resultados esperados  
por el profesional de la ingeniería  
121  
Ross-Lopera et al. (2022)  
civil, de modo que existen varias  
método de fotogrametría con drones  
y métodos convencionales de alta  
precisión (Herrera et al., 2019;  
Masseroni et al., 2019); por lo que se  
requiere establecer coeficientes de  
compatibilidad que permitan utilizar  
el sistema fotogramétrico con total  
seguridad y fiabilidad, y a la vez  
determinar el grado de precisión en  
la evaluación topográfica de este tipo  
de levantamientos. Esto generaría  
sustanciales ventajas técnicas y  
operativas en el ámbito civil, debido  
a que el método fotogramétrico  
alternativas  
metodológicas  
que  
posibilitan la obtención información  
exacta de la ubicación geográfica y  
las características topográficas de la  
obra (Woldu et al., 2020).  
Una de las herramientas más  
empleadas estudios  
en  
los  
topográficos de un espacio, suelo o  
determinado  
cuantificación  
terreno  
de  
es la  
volúmenes  
mediante sistemas digitales (García  
et al., 2020). Con esto se viene  
dando paso al uso de drones, que  
son equipos no tripulados que  
pueden alcanzar alturas de 300  
metros y velocidades de 80 km/h,  
generando resultados con alto nivel  
de significancia (del Río Santana et  
al., 2020; Casella et a., 2020). Sin  
embargo, es necesario determinar la  
correlación con la precisión de  
sistemas de alta precisión que han  
puede  
topográficos  
económicos y fundamentalmente  
eficaces. Para desarrollar este  
ofrecer  
levantamientos  
más rápidos,  
estudio en un primer paso, se realizó  
una revisión de fuentes bibliográficas  
con información sobre métodos de  
levantamiento  
topográfico  
en  
cuantificación de masas. Por otro  
lado, se realizó un levantamiento  
topográfico para cuantificar los  
movimientos de tierra mediante  
drones y GPS de precisión. de los  
demostrado  
altos  
grados  
de  
fiabilidad, como es el caso de los  
GPS de precisión.  
resultados  
Se  
evaluó  
de métodos  
GPS  
la  
2. Metodología  
compatibilidad  
fotométricos con UAV  
y
Existen pocos estudios que han  
evaluado la compatibilidad  
precisos en la medición de volumen  
de movimiento de tierras. De esta  
forma, los datos obtenidos para la  
estimación de volumen se pueden  
y
correlación de los volúmenes de  
explanaciones calculados partir del  
122  
Revista Científica Multidisciplinaria Arbitrada YACHASUN. Volumen 6, Número 11 (Ed. jul – dic. 2022) ISSN: 2697-3456  
Cuantificación de volúmenes de explanaciones con el uso de drones  
comparar  
evaluado.  
con  
cada  
método  
muestra de estudio de 1.543,87 km  
encontrándose con las coordenadas  
de inicio en la abscisa 1+898 ( Y =  
9920985.9860; X = 623095.3970) y  
3. Resultados y discusión  
coordenadas de fin en la abscisa  
3+441,872 (Y = 9920272.7740; X =  
622211.4040) una vez realizado los  
levantamiento iniciales de las cuales  
uno se realizó con la combinación  
de estación total Trimble M3 y un  
GNSS R8-S y por otra parte el uso  
de un dron Phantom 4pro y la  
utilización de polígonos base o  
puntos de control como el de la  
utilización de programas en este  
caso de estudios como: Eagle Point,  
En varios recorridos al Ecuador y  
analizando los relieves topográficos  
que son diversos escogemos una vía  
ubicado en la provincia de Manabí  
en el cantón Chone de la parroquia  
Santa Rita del sector llamado La  
Balsa – Cañitas de 8.8 km que  
consta de tramos montañosos -  
ondulados y ondulados llanos y de  
una vegetación variada entre bosque  
con árboles de hasta 14 metros de  
altura como de cacaoteras de alturas  
comprendidas de 3.00 a 4.50 metros  
y pastizales de un promedio de altura  
de 1.3 metros, como de árboles  
frutales ubicados en diferentes  
tramos con la cual escogemos una  
Civil  
profesional, Leica Cyclone 3D Point  
Cloud y Global Mapper la  
3D,  
Agisoft  
Metashape  
y
utilización de un procesador Intel  
Core i-9 de 10 núcleos y 20 hilos de  
la décima generación.  
Tabla 1.  
A N EX O D E MO V IMIEN T O D E T IER R A S ( GPS GNSS YESTACION TOTAL )  
ABSCISA INICIAL ABSCISA FINAL  
+898.00 3+441.87  
LONGITUD  
1.543,872 m  
CORTE M3  
11548.81 m3  
RELLENO M3  
9939.0379 m3  
1
A N EX O D E MO V IMIEN T O D E T IER R A S ( DRON )  
ABSCISA INICIAL ABSCISA FINAL  
+898.00 3+441.87  
LONGITUD  
1.543,872 m  
CORTE M3  
23721.83 m3  
RELLENO M3  
8182.9576 m3  
1
dron que no cuenta con Lidar, en lo  
que respecta a los rellenos o  
terraplenes la diferencia en los  
resultados es de 17,67% menor a lo  
real estando en un porcentaje  
razonables para la mayoría de los  
En el tramo de la muestra  
considerado en el estudio, el  
incremento de volumen en lo que es  
corte es de 105,41% mayor de lo real  
debido a la variedad de vegetación  
encontrada y por la utilización de un  
123  
Ross-Lopera et al. (2022)  
profesionales mas no el porcentaje  
de corte.  
utilizando en la topografía inicial  
equipos convencionales (GPS  
GNSS Y ESTACION TOTAL) y la  
topografía final con el uso de un dron  
con sus respectivos puntos de  
control  
En resumen, los Drones utilizados en  
los levantamientos topográficos son  
muy buenos para los levantamientos  
planimétricos o para realizar diseños  
o proyectos preliminares, más NO  
Para  
una  
cuantificación  
de  
para  
las  
cuantificaciones  
de  
volúmenes de explanaciones que  
sea confiable se requiere la  
utilización de un dron que contenga  
un Lidar.  
volúmenes de explanaciones, si se  
requiere intervenir los controles con  
el uso de un dron, se recomienda  
realizar levantamientos combinados,  
Ilustración 1. Puntos de control.  
124  
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Cuantificación de volúmenes de explanaciones con el uso de drones  
Ilustración 2: Realización del vuelo con puntos de control  
Ilustración 3. Marcas identificables en el Terreno  
Ilustración 4. Nube de puntos importada  
125  
Ross-Lopera et al. (2022)  
Ilustración 5. Nube de puntos importada  
Ilustración 6. Nube de puntos importada  
Ilustración 5. Modelo digital de terreno, nube de puntos procesada, sin las copas de los arboles  
126  
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Cuantificación de volúmenes de explanaciones con el uso de drones  
Ilustración 6. Modelo digital de terreno, nube de puntos limpia, sin las copas de los arboles  
Ilustración 7. Curvas de nivel del modelo digital de terreno (MDT)  
Ilustración 8. Nube de puntos densa final, luego de la intervención  
127  
Ross-Lopera et al. (2022)  
base debidamente revisado, es  
importante que los puntos de control  
estén debidamente identificados con  
Los drones utilizados en las  
mayorías de los trabajos por lo  
general se consideran de “Gama  
Media” y su precio oscila entre US  
marcas visibles  
despejados.  
y
en lugares  
1.300,00 y US 4.500,00 por lo que se  
encuentran al alcance de muchos  
profesionales, y son las grandes  
empresas las que pueden contar con  
drones especializados con la  
utilización del Lidar, estos drones  
bordean alrededor de los US  
Estos resultados no son similares a  
los obtenidos por Ajayi et al., (2020)  
quien sostiene los modelos basados  
en UAV semiautomáticos tienen un  
gran potencial en la adquisición de  
datos espaciales necesarios para la  
1000.00,00 para la realización de  
estimación  
del  
volumen  
de  
topografía y que se pueden utilizar  
para los controles de volúmenes de  
explanaciones en las aperturas de  
nuevas vías, el presente articulo  
tiene como finalidad de aclarar lo que  
generalmente pensábamos algunos  
que al utilizar un dron con el fin de  
uso topográfico y mucho más para  
integrarlo en la parte de la  
cuantificación de volúmenes en  
movimiento de tierras. En términos  
generales, si bien se observó un  
error de ±1,02 % en el volumen  
estimado, el sistema automatizado  
desarrollado arrojó una precisión  
estimada de ±0,81 % en su  
estimación de volumen, lo que  
demuestra ser más sólido para la  
estimación automática de volumen  
en términos de exactitud y precisión.  
explanaciones  
como  
trabajo  
personal o para alguna empresa o  
institución del ámbito constructivo de  
carreteras o apertura de vías, es  
importante recordar que si utilizamos  
drones como una herramienta en los  
levantamientos topográficos NO se  
puede realizar varios vuelos sin los  
respectivos puntos de control entre  
vuelos, colocado con un GPS de  
precisión GNSS o algún polígono  
Con el uso de drones generalmente  
se tiende a pensar en que los  
resultados finales procesados en la  
cuantificación de los volúmenes en  
explanaciones es prácticamente  
aceptable  
en comparación con  
topográficos  
levantamientos  
tradicionales que son los que tienen  
el uso de estaciones totales y GPS  
de precisión GNSS, que los modelos  
digitales de elevación con el modelo  
128  
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Cuantificación de volúmenes de explanaciones con el uso de drones  
digital del terreno una vez procesado  
y tomando en consideración hasta  
los mínimos detalles obtendríamos  
resultados similares y por lo tanto  
utilizar esos resultados para algún  
trabajo o requerimiento especifico.  
topográfico mediante el uso de  
drones, puesto que esta herramienta  
puede ser más rápida, económica,  
confiable la  
cuantificación de volúmenes de  
explanaciones, gracias la  
y
eficaz  
para  
a
utilización de varios coeficientes de  
compatibilidad obtenido a partir de la  
4. Conclusiones  
comparación  
con  
los  
datos  
La investigación permitió obtener un  
reporte del levantamiento  
generados con la Estación Total y el  
GPS de precisión.  
topográfico de cuantificación del  
volumen de la zona de estudio,  
mediante el uso de drones y GPS de  
precisión, por las diferencias de  
Bibliografía  
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Timothy  
&
Oyeboade,  
samaila-ija,  
volúmenes  
encontrados  
&
principalmente en la parte del corte  
en la explanación por la presencia de  
varios tipos de vegetación, no es  
aconsejable la utilización de los  
drones como uno de los métodos  
para la cuantificación de volúmenes  
de explanaciones confiable por lo  
cual no se lo debería considerar por  
los profesionales hoy en día.  
Posteriormente, se determinará  
varios coeficientes de compatibilidad  
dependiendo de los tipos de  
vegetación a partir de los resultados  
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determine the diversity of  
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