INTEGRACIÓN DE NTRIP Y DRONES RTK PARA LA
GENERACIÓN DE ORTOIMÁGENES DE ALTA PRECISIÓN
Daniel Elías Moreira Mosquera
Estudiante de la Maestría en
Geomática. Facultad de Posgrado
Universidad Técnica de Manabí - UTM
Daniel.moreira@utm.edu.ec
https://orcid.org/0009-0002-2578-3614
Henry Antonio Pacheco Gil
Departamento de Ciencias Agrícolas,
Facultad de Ingeniería Agrícola
Universidad Técnica de Manabí - UTM
henry.pacheco@utm.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-9997-9591
Alexis Wladimir Valle Benítez
FIIC-Facultad de Ingeniería,
Industria y Construcción
Universidad Laica Vicente Rocafuerte
avalleb@ulvr.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-9274-3738
RESUMEN
Los drones con posicionamiento han
transformado los levantamientos topográficos, donde la optimización de tiempo y
recursos es clave en proyectos de ingeniería y ordenamiento territorial.
Tradicionalmente, la georreferenciación precisa de ortoimágenes
dependía de puntos de control terrestre (GCPs), que
aseguran alta exactitud, pero requieren logística compleja y mayor esfuerzo en
campo. Como alternativa, las correcciones diferenciales vía NTRIP permiten
reducir el número de GCPs, minimizando tiempos,
aunque persiste el debate sobre su equivalencia en precisión. Este estudio se
realizó en un predio de 2 ha en Guayaquil, comparando dos ortomosaicos:
uno ajustado con 8 GCPs y otro generado únicamente
con NTRIP. Ambos vuelos a 90 m produjeron ortomosaicos
con un GSD de 2,4 cm/píxel, validados mediante puntos GNSS independientes. Los
resultados muestran precisiones centimétricas en
planimetría, pero mayor sesgo vertical con NTRIP. Se concluye que ambas
metodologías son comparables, aunque los GCPs siguen
siendo indispensables en aplicaciones críticas.
Palabras clave: Drones RTK; Puntos de control
terrestre; Fotogrametría aérea; Precisión topográfica.
INTEGRATION
OF NTRIP AND RTK DRONES FOR THE GENERATION OF HIGH-PRECISION ORTHOIMAGES
ABSTRACT
Drones with
real-time positioning have transformed topographic surveys, where the
optimization of time and resources is crucial in civil engineering and land
management projects. Traditionally, the precise georeferencing of orthomosaics relied on Ground Control Points (GCPs), which
ensure high accuracy but require complex logistics and significant field
effort. As an alternative, differential corrections via NTRIP allow for a
reduction in the number of GCPs, minimizing time, although the debate regarding
their equivalence in accuracy remains. This study was conducted on a 2-hectare
site in Guayaquil, comparing two orthomosaics: one
adjusted with 8 GCPs and another generated exclusively with NTRIP. Both flights
at 90 m produced orthomosaics with a GSD of 2.4
cm/pixel, validated through independent GNSS checkpoints. The results show
centimeter-level accuracy in planimetry but greater vertical bias with NTRIP.
It is concluded that both methodologies are comparable, although GCPs remain
indispensable in critical applications.
Keywords: RTK drones; Ground Control Points;
Aerial photogrammetry; Surveying accuracy.
INTRODUCCIÓN
La creciente demanda por levantamientos geoespaciales de
alta precisión en proyectos de ingeniería civil, obras viales, planificación
urbana y monitoreo ambiental en Ecuador ha estimulado la adopción de
tecnologías emergentes basadas en vehículos no tripulados (UAV/drones) con Sistema
Global de Navegación por Satélite GNSS (por sus siglas en inglés, Global Navigation Satellite System)
de alto desempeño como herramienta cotidiana en geomática. Estos sistemas
permiten capturar datos a escala métrica o submétrica con rapidez, reduciendo
costos y tiempos frente a métodos tradicionales de topografía. No obstante, su
adopción requiere garantías de exactitud posicional para que los productos (ortomosaicos, modelos digitales, curvas de nivel) sean
aceptables en diseño, replanteo y aprobación técnica municipal o estatal.
Tradicionalmente, la georreferenciación
de imágenes aéreas dependía fuertemente de puntos de control terrestre (GCPs) medidos con GNSS de alta precisión para vincular el
modelo fotogramétrico con el sistema de referencia real. Los GCPs actúan como anclas externas que permiten ajustar
errores sistemáticos del modelo, especialmente en altimetría, como el efecto de
“doming” y sesgos verticales
(Emlid, 2024a).
Sin
embargo, la instalación, medición y transporte de GCPs
implica un incremento sustancial en tiempo de campo y logística,
particularmente en zonas de difícil acceso, terreno accidentado o vegetación
densa (James et al., 2017). En ese contexto, surge una alternativa: la
integración de correcciones GNSS en tiempo real vía NTRIP/RTK, que permite
georreferenciar imágenes durante el vuelo con correcciones diferenciales
transmitidas desde estaciones de referencia o redes GNSS de monitoreo continuo
(Tomaštík et al., 2019). Esta capacidad de prescindir
total o parcialmente del apoyo terrestre ha revolucionado la adquisición de
datos geoespaciales, permitiendo optimizar el rendimiento económico y humano en
levantamientos de gran cobertura sin comprometer los umbrales de tolerancia
exigidos en la práctica profesional (Forlani et al., 2018).
El uso de RTK/NTRIP durante el vuelo
promete eliminar o reducir notablemente la necesidad de GCPs,
acelerando los procesos en campo y simplificando la logística (DroneDeploy,
2025). En ese modo, el receptor GNSS del dron aplica
correcciones instantáneas, lo que puede entregar precisión centimétrica
horizontal y vertical si la red y la conectividad son adecuadas
En el contexto ecuatoriano, la
disponibilidad de redes GNSS de monitoreo continuo (por ejemplo, la Red GNSS de
Monitoreo Continuo del Ecuador, REGME, administrada por el Instituto Geográfico
Militar) amplía la factibilidad del uso de NTRIP para georreferenciación en
tiempo real (IGM s. f.). No obstante, la precisión alcanzable
localmente, en condiciones reales de campo, requiere validación experimental
con datos propios para garantizar su aplicabilidad en proyectos concretos del
país.
Estudios comparativos en Latinoamérica
y el mundo (Camisay et al., 2014; de Fátima et al., 2021
& Zamora et al., 2025), muestran
que los resultados obtenidos mediante RTK/NTRIP sin GCPs
pueden aproximarse en precisión planimétrica a los obtenidos con GCPs, con diferencias en el orden de 1 a 2 cm; en la
componente vertical, las discrepancias suelen ser mayores (hasta 3–5 cm),
especialmente si existen sesgos sistemáticos no corregidos o condiciones
adversas de señal
Dado este panorama, se ha planteado
como objetivo, evaluar la precisión posicional y la
viabilidad técnica de la integración de correcciones GNSS mediante NTRIP en
drones RTK para la generación de ortoimágenes de alta
precisión, mediante la comparación de ortomosaicos
georreferenciados con puntos de control terrestre (GCPs)
y ortomosaicos generados exclusivamente con
correcciones NTRIP en condiciones reales de campo en Ecuador.
METODOLOGÍA
Área de estudio
El estudio se desarrolló en un predio experimental de 2
hectáreas (Figura 1), ubicado en la zona de la vía a la costa, cantón
Guayaquil, provincia del Guayas, Ecuador. Este terreno fue seleccionado por su
representatividad en cuanto a condiciones topográficas y logísticas frecuentes
en proyectos de ingeniería civil y estudios geomáticos en el país. El relieve
es predominantemente llano, con ligeras ondulaciones, lo que lo convierte en un
escenario adecuado para pruebas de precisión geométrica. Las coordenadas de los
vértices del polígono de levantamiento se definieron en el sistema oficial WGS
84 / UTM Zona 17S, conforme a las especificaciones establecidas por el
Instituto Geográfico Militar
Figura 1. Polígono de vuelo sobre el predio en análisis
La elección de un área relativamente
reducida (2 hectareas)
respondió a la necesidad de controlar con precisión todos los factores
operativos, minimizar, como se observa en la figura 2, la interferencia de
obstáculos (vegetación alta, edificaciones) y asegurar una logística eficiente
para la instalación de puntos de control y verificación.
Figura 2. Foto del predio objeto del trabajo
Diseño experimental
El diseño metodológico consistió en comparar dos enfoques de
georreferenciación para la generación de ortomosaicos
mediante dron con sistema RTK integrado de acuerdo a los dos escenarios que a
continuación se describen.
·
Escenario 1 – GCPs:
ortomosaico ajustado mediante 8 puntos de control
terrestre (Ground Control Points, GCPs), distribuidos
homogéneamente a lo largo del área del predio, siguiendo las recomendaciones de
distribución mínima para fotogrametría aérea (Pix4D, Pix4D Support Documentation,
2017).
·
Escenario 2 – NTRIP: ortomosaico
generado exclusivamente con las coordenadas corregidas en tiempo real mediante
el protocolo NTRIP (Networked Transport
of RTCM via Internet Protocol), prescindiendo totalmente de GCPs
en el proceso de ajuste.
Ambos escenarios fueron evaluados en
igualdad de condiciones (misma área, misma planificación de vuelo, mismo
procesamiento fotogramétrico) para asegurar la comparabilidad directa de los
resultados.
Equipos y software
Para la adquisición de datos aéreos se utilizó un dron DJI
Mavic 3 Multispectral, equipado con un receptor GNSS
RTK y cámara multiespectral de 20 Mpx (banda visible
RGB y 4 bandas multiespectrales: verde, rojo, borde rojo e infrarrojo cercano).
El sistema incorpora una cámara RGB con obturador mecánico, sensor CMOS de 4/3”
y capacidad para capturar imágenes georreferenciadas con precisión centimétrica en combinación con correcciones RTK/NTRIP.
Para
el levantamiento de los GCPs y los puntos de
verificación independientes se empleó un receptor GNSS SinoGNSS
T30, de doble frecuencia y capacidad de trabajo en modo estático y RTK, con
precisiones nominales de ±8 mm + 1 ppm en horizontal y ±15 mm + 1 ppm en
vertical. Este equipo se configuró en modo estático rápido para garantizar la
confiabilidad de las mediciones.
El procesamiento fotogramétrico se realizó con el software Agisoft Metashape Professional
v.2.0, reconocido por su robustez en ajuste de bloques y reconstrucción de
nubes de puntos densas. Para análisis complementarios y verificación de
resultados se emplearon los programas ArcGIS Pro y Global Mapper,
que permitieron evaluar desplazamientos residuales, generar mapas de error y
visualizar modelos tridimensionales.
Planificación y ejecución de vuelo
Ambos vuelos se planificaron bajo las mismas condiciones:
· Altura
de vuelo: 90 m.
· Solapamiento
frontal: 80 %.
· Solapamiento
lateral: 70 %.
·
Resolución GSD (Ground Sampling Distance): ≈2,4 cm/píxel.
· Cobertura:
100 % del polígono de 2 ha.
· Número
de imágenes capturadas: 85.
· Horario
de vuelo: entre las 10h00 y 11h00, con condiciones de iluminación estable para
minimizar sombras proyectadas y variaciones radiométricas.
La planificación se efectuó con el
software nativo DJI Pilot 2, delimitando un polígono de misión rectangular que
cubrió toda el área de estudio. Se verificó previamente la conectividad de
datos móviles para garantizar la recepción de correcciones en tiempo real vía
NTRIP en el escenario correspondiente.
Establecimiento de la base GNSS
Para garantizar la precisión y confiabilidad de las
mediciones GNSS, se implementó un punto base de referencia que sirvió como
origen para el levantamiento topográfico y fotogramétrico. El procedimiento
seguido incluyó las siguientes etapas:
1. Selección
del sitio de la base
La estación base se instaló en un
área despejada, libre de interferencias electromagnéticas y con horizonte
abierto en al menos 15° sobre el nivel del terreno, a fin de asegurar la
recepción simultánea de un número adecuado de satélites (>15) de las constelaciones
GPS, GLONASS, Galileo y BeiDou.
El
punto se ubicó en una zona estable, fuera del área de tránsito de vehículos y
maquinaria, y a salvo de vibraciones o desplazamientos.
2.
Monumentación
temporal
Para la monumentación temporal se utilizó una diana
de color azul con blanco, diseñada específicamente para ofrecer un alto
contraste y ser claramente visible tanto durante los trabajos en campo como en
las imágenes aéreas capturadas por el dron.
Sobre esta diana se colocó un trípode equipado con
un adaptador roscado, asegurando con ello la perfecta verticalidad y
estabilidad de la antena del receptor SinoGNSS T30 a
lo largo de las lecturas. Asimismo, la altura instrumental (HI) se midió con
precisión milimétrica en tres ocasiones distintas; a partir de estas mediciones
se registró un promedio final de 1.678 metros, medidos desde el centro de la
diana de referencia hasta el centro de fase de la antena.
3.
Configuración de la
base
El receptor SinoGNSS T30
se configuró para operar en modo estático durante un periodo de observación
continuo no menor a 30 minutos, empleando una frecuencia de registro de datos
establecida en 1 Hz.
Una
vez finalizada la sesión de campo, los datos crudos observados fueron
procesados en gabinete mediante técnicas de posicionamiento diferencial
relativo, tomando como referencia la estación de la Red GNSS de Monitoreo
Continuo del Ecuador (REGME) más cercana. Dicha estación es administrada por el
Instituto Geográfico Militar (IGM), lo que garantizó el cálculo preciso de las
coordenadas definitivas del punto base bajo el sistema de referencia oficial
WGS84 / UTM Zona 17S.
4.
Transmisión de
correcciones diferenciales
Una vez determinada la posición geográfica del punto
base con sus respectivas coordenadas ajustadas, el receptor local se configuró
en modo de estación base RTK para coordinar los flujos de trabajo. En el
escenario metodológico que requirió el uso de puntos de control terrestre (GCPs), la estación base facilitó el posprocesamiento
riguroso de las coordenadas de dichos puntos de apoyo. Por otro lado, en el
escenario operado mediante NTRIP, el dron DJI Mavic 3 Multispectral
recibió las correcciones diferenciales en tiempo real de manera directa desde
la red de estaciones de referencia de operación continua (CORS) a través del
protocolo NTRIP, quedando la base local configurada únicamente como un respaldo
de seguridad y referencia secundaria.
5.
Control de calidad
El control
de calidad inició con la verificación de la estabilidad geométrica del punto
base (representada en las Figuras 3 y 4), comprobando que las coordenadas
definitivas calculadas en el sistema WGS84 presentaran un error inferior a $\pm0.015\text{ m}$ en su componente planimétrica y a $\pm0.020\text{ m}$ en la altimétrica; estos rangos permitieron
cumplir holgadamente con las tolerancias técnicas exigidas para proyectos
cartográficos a escala 1:1,000. Adicionalmente, se corroboró de manera estricta
la correcta configuración de los parámetros geodésicos del proyecto, validando
el uso del datum WGS84, la proyección UTM zona 17S y el elipsoide GRS80,
manteniendo así una consistencia absoluta con el marco geocéntrico nacional del
Ecuador.
Figura 3. Ubicación
del punto Base
Base
Figura 4. Ubicación
del punto base
Puntos de control y
verificación
· GCPs
(Ground Control Points): En el escenario 1 se instalaron 8 GCPs
señalizados con dianas de alta visibilidad, distribuidos homogéneamente en los
extremos y el interior del polígono (Figura 5). Estos GCPs
fueron utilizados únicamente en el ajuste del modelo fotogramétrico.
· Checkpoints
(Puntos de verificación): Para ambos escenarios se emplearon 20 puntos de
verificación independientes, medidos con GNSS SinoGNSS
T30. Estos puntos se distribuyeron de manera uniforme en toda el área, sin ser
utilizados en el ajuste de los modelos, con el propósito de validar
objetivamente la precisión planimétrica (X, Y) y altimétrica (Z) de cada ortomosaico.
Figura 5. Ubicación de los Puntos de Control
1 2 3 4 5 6 7 8
Procesamiento fotogramétrico
El procesamiento fotogramétrico
se llevó a cabo mediante un flujo de trabajo estructurado en el software Agisoft Metashape, el cual inició
con la importación de las imágenes aéreas junto a sus respectivas coordenadas
RTK asociadas. Posteriormente, se ejecutó el alineamiento de las fotografías,
proceso que incluyó la calibración de los parámetros internos de la cámara para
corregir distorsiones ópticas. Para el ajuste de bloque, el análisis se bifurcó
en dos enfoques metodológicos: un primer escenario que incorporó los 8 Puntos
de Control Terrestre (GCPs) dentro de la aerotriangulación, y un segundo escenario donde el ajuste
se realizó únicamente a partir de las coordenadas obtenidas vía RTK/NTRIP.
Una
vez consolidada la geometría del bloque, se procedió a la generación de la nube
de puntos densa mediante la aplicación de un algoritmo de correlación multi-view. A partir de este producto tridimensional, se
construyó el Modelo Digital de Superficie (MDS) y se derivó el ortomosaico georreferenciado final. El flujo concluyó
satisfactoriamente con la exportación de estos productos cartográficos de alta
resolución, quedando optimizados para su posterior integración y análisis
espacial dentro de un Sistema de Información Geográfica (GIS).
Evaluación de la precisión
La validación se
realizó mediante el uso de 20 puntos de verificación independientes, los cuales
permitieron comparar las coordenadas obtenidas directamente en los ortomosaicos frente a las coordenadas de referencia medidas
en campo con tecnología GNSS. A partir de este cotejo, se calcularon tres
indicadores estadísticos fundamentales: el error cuadrático medio (RMSE)
planimétrico para evaluar la precisión en los ejes X e Y, el RMSE altimétrico
enfocado en la dimensión Z, y el sesgo vertical promedio, empleado
específicamente para identificar y cuantificar la magnitud de posibles
desplazamientos sistemáticos en el modelo.
Los resultados se contrastaron con los criterios de
aceptación del estándar ASPRS Positional Accuracy Standards for Digital Geospatial Data
Análisis comparativo
Además de la precisión
geométrica, se evaluaron diversos aspectos operativos con el fin de ponderar la
viabilidad de los flujos de trabajo. En primer lugar, se midió el tiempo total
de campo requerido para cada metodología, contrastando directamente los lapsos
invertidos en la colocación y levantamiento de los GCPs
frente a la agilidad del vuelo ejecutado con correcciones RTK/NTRIP. En segundo
lugar, se analizó la eficiencia logística, tomando en cuenta la cantidad de
personal técnico necesario, la complejidad de los equipos y los recursos
generales empleados en cada jornada. Finalmente, se determinó la factibilidad
técnica del proyecto en función de dos variables críticas: la dependencia de la
cobertura de red móvil para la recepción de correcciones NTRIP en tiempo real,
y el nivel de trazabilidad documental que ofrecen los GCPs
físicos como respaldo empírico en procesos de auditorías técnicas.
Este enfoque metodológico permitió
cuantificar diferencias métricas y operativas entre ambas metodologías,
determinando su aplicabilidad a proyectos de geomática e ingeniería civil en el
contexto ecuatoriano.
RESULTADOS
Y DISCUSIÓN
El análisis y la validación de los productos
fotogramétricos generados permitieron evaluar de forma cuantitativa el
desempeño geométrico y operativo de los sistemas de georreferenciación aérea
implementados. Como paso inicial para delimitar geométricamente el entorno
experimental, se procedió al levantamiento geodésico y la configuración del
perímetro de trabajo. En la Tabla 1 se detallan las coordenadas definitivas de
los vértices que componen la poligonal del área de estudio de aproximadamente 2
hectáreas, las cuales sirven como el marco georreferenciado base sobre el cual
se ejecutaron las misiones de vuelo con el dron e hidro-sensores RTK y se
validaron los escenarios metodológicos propuestos.
Tabla 1. Coordenadas UTM de los vértices que delimitan el
polígono de estudio
|
Punto |
Coordenada Este (X) |
Coordenada Norte (Y) |
|
P1 |
607823.6307 |
9757437.583 |
|
P2 |
608254.2081 |
9757479.348 |
|
P3 |
608124.2977 |
9757352.192 |
|
P4 |
607862.1323 |
9757325.351 |
|
Cierre (P1) |
607823.6307 |
9757437.583 |
Fuente: elaboración propia. Nota: Las
coordenadas se expresan en metros dentro del sistema de referencia WGS 84 / UTM
Zona 17S, correspondiente al datum oficial utilizado en Ecuador según las
especificaciones del Instituto Geográfico Militar (IGM). El polígono define el
área experimental de aproximadamente 2 hectáreas, donde se ejecutaron los
vuelos fotogramétricos con dron RTK bajo
ambos métodos de georreferenciación (con GCPs y con
NTRIP).
Los resultados obtenidos a partir de
los dos escenarios de georreferenciación evidenciaron diferencias mínimas en la
precisión planimétrica y variaciones moderadas en la altimetría. En el
escenario con GCPs, el ortomosaico
presentó un RMSE XY promedio de 0,024 m y un RMSE Z de 0,038 m, valores que se
encuentran dentro de la clase de precisión ASPRS para productos cartográficos a
escala 1:1 000.
En el escenario con NTRIP, los valores
promedio fueron de RMSE XY = 0,036 m y RMSE Z = 0,061 m, observándose un sesgo
vertical positivo de +0,027 m en relación con los puntos de verificación.
Aunque la diferencia altimétrica fue ligeramente superior, se mantuvo dentro de
los márgenes aceptables para levantamientos de precisión centimétrica
y uso en ingeniería civil.
El análisis de los 20 puntos de
verificación independientes mostró una dispersión uniforme de los errores, sin
patrones direccionales evidentes, lo que confirma la estabilidad geométrica de
ambos modelos. No obstante, en las zonas periféricas del ortomosaico
generado con NTRIP se detectó una leve deriva planimétrica, atribuible a la
propagación del error GNSS durante periodos de menor estabilidad en la conexión
de datos móviles.
En términos operativos, el
levantamiento con GCPs requirió aproximadamente 3
horas adicionales de campo, incluyendo la instalación, medición y registro de
los ocho puntos de control. En contraste, la metodología NTRIP redujo el tiempo
total de levantamiento en aproximadamente 70 %, completándose el vuelo y
verificación en menos de una hora.
El procesamiento fotogramétrico en Agisoft
Metashape mostró un rendimiento similar en ambos
casos, aunque el modelo ajustado con GCPs presentó
una ligera mejora en la consistencia interna del bloque (residuales promedio
< 0,010 m). Los modelos digitales de superficie derivados de ambos ortomosaicos presentaron diferencias verticales puntuales
inferiores a 5 cm, concentradas en áreas de vegetación y bordes de sombras.
Estos resultados confirman que la
georreferenciación mediante NTRIP puede generar productos con precisión centimétrica comparable a la obtenida con GCPs (Tabla 2), siempre que la conectividad y el enlace de
correcciones sean estables. Sin embargo, los GCPs
continúan siendo recomendables como respaldo para garantizar la trazabilidad y
control de calidad, especialmente en proyectos donde la componente altimétrica
es crítica o cuando las condiciones de red son limitadas.
Tabla 2. Resultados
de precisión y eficiencia operativa entre los métodos con GCPs
y con NTRIP Comparación de los parámetros técnicos obtenidos en los ortomosaicos procesados con y sin puntos de control
terrestre (GCPs). Se muestran los valores de error
cuadrático medio (RMSE) planimétrico y altimétrico, tiempos de campo y aspectos
operativos asociados a cada metodología.
|
Parámetro evaluado |
Escenario 1 – Con GCPs |
Escenario 2 – NTRIP (sin GCPs) |
Observaciones técnicas |
|
Altura de vuelo (m) |
90 |
90 |
Misma planificación de
vuelo. |
|
Resolución GSD (cm/píxel) |
2,4 |
2,4 |
Idéntica resolución espacial. |
|
Número de imágenes
capturadas |
85 |
85 |
Coinciden en área y
cobertura. |
|
Puntos de control (GCPs) |
8 |
— |
Distribuidos homogéneamente. |
|
Puntos de verificación |
20 |
20 |
Independientes para
validación. |
|
RMSE planimétrico (XY) |
0,024 m |
0,036 m |
Diferencia ≈ 1,2 cm. |
|
RMSE altimétrico (Z) |
0,038 m |
0,061 m |
NTRIP presenta mayor
dispersión vertical. |
|
Sesgo vertical promedio |
+0,012 m |
+0,027 m |
Ligero desplazamiento positivo en Z. |
|
Consistencia interna del
bloque |
Residuales < 0,010 m |
Residuales ≈ 0,015
m |
GCPs mejoran la rigidez
geométrica. |
|
Tiempo de campo total |
≈ 4 h (3 h GCPs
+ 1 h vuelo) |
≈ 1 h (vuelo + verificación) |
Reducción ≈ 70 %. |
|
Conectividad requerida |
No dependiente de red |
Requiere señal móvil
estable |
Riesgo de latencia > 1
s afecta precisión. |
|
Escala cartográfica
recomendada |
1 : 1 000 |
1 : 1 000 – 1 : 2 000 |
Ambas cumplen tolerancias ASPRS (2023). |
|
Aplicación recomendada |
Replanteos, diseño
estructural, auditorías |
Catastros, monitoreo
rural, control ambiental |
Selección según necesidad
de precisión Z. |
Fuente: elaboración propia. Nota: Los
valores de RMSE se calcularon a partir de 20 puntos de verificación
independientes medidos con GNSS SinoGNSS T30. Los
vuelos se realizaron a 90 m de altura con un GSD aproximado de 2,4 cm/píxel
utilizando un dron DJI Mavic 3 Multispectral. Los
resultados fueron contrastados con los estándares de precisión cartográfica
establecidos por ASPRS (2023).
Los datos confirman que el ortomosaico
generado con puntos de control terrestre (GCPs)
presentó los menores errores globales, con un RMSE planimétrico de 0,024 m y un
RMSE altimétrico de 0,038 m, reflejando una excelente consistencia interna del
bloque y una rigidez geométrica superior.
En contraste, el ortomosaico
obtenido mediante correcciones diferenciales NTRIP evidenció un incremento leve
en los errores promedio, alcanzando 0,036 m en XY y 0,061 m en Z, junto con un
sesgo vertical positivo de +0,027 m, atribuible a variaciones en la estabilidad
de la señal GNSS durante la captura y a pequeñas diferencias en la calibración
fotogramétrica.
Pese a estas diferencias, ambos métodos
se mantuvieron dentro del rango de precisión centimétrica
definido por los estándares ASPRS (2023), por lo que pueden considerarse
adecuados para cartografía a escalas de 1:1 000 a 1:2 000. Sin embargo, el
aspecto más notable corresponde a la eficiencia operativa: el método NTRIP
redujo el tiempo total de campo en aproximadamente un 70 %, al eliminar la
instalación y medición de GCPs, lo que representa una
mejora sustancial en productividad y costos.
Este
balance evidencia que la elección del método óptimo depende estrechamente del
objetivo particular del proyecto. Por un lado, el método basado en puntos de
control terrestre (GCPs) ofrece una mayor exactitud
absoluta, una ventaja que se hace especialmente evidente en el componente
altimétrico. Por otro lado, la georreferenciación mediante NTRIP logra una
precisión centimétrica plenamente aceptable al mismo
tiempo que mejora de forma significativa la eficiencia en el trabajo de campo.
Al
analizar las discrepancias entre ambos enfoques, se registró una diferencia
planimétrica promedio de apenas 1.2 cm, mientras que la variación altimétrica
alcanzó los 2.3 cm; ambos valores se sitúan holgadamente dentro de las
tolerancias establecidas por la ASPRS para productos cartográficos a escalas
entre 1:1,000 y 1:2,000.
Asimismo,
la implementación del método NTRIP permitió una reducción del tiempo operativo
del 70 %, lo que confirma la viabilidad y robustez de esta alternativa práctica
y ágil cuando se prioriza la rapidez y la cobertura, manteniendo un nivel de
calidad idóneo para la mayoría de las aplicaciones geomáticas y de ingeniería
civil en Ecuador, así como para levantamientos rápidos y tareas de monitoreo
periódico. La comparación de precisión entre métodos con GCPs
y NTRIP se ilustra en la figura 6.
Figura 6.
Comparación de precisión entre métodos con GCPs y
NTRIP. Comparación gráfica de los errores cuadráticos medios (RMSE)
planimétricos (XY) y altimétricos (Z) obtenidos en los ortomosaicos
generados con y sin puntos de control terrestre. Las barras muestran valores de
0,024 m y 0,038 m para el modelo con GCPs, y de 0,036
m y 0,061 m para el modelo NTRIP, respectivamente. Se evidencia una ligera
diferencia en la componente vertical, manteniéndose ambos métodos dentro de la
precisión centimétrica para cartografía a escala 1:1
000–1:2 000 según ASPRS (2023).
Fuente: elaboración propia.
En el análisis se observa que el método
con GCPs ofrece los valores más bajos de error, con
0,024 m en XY y 0,038 m en Z (Tabla 3), lo que confirma una mayor estabilidad
geométrica y un mejor control absoluto del modelo fotogramétrico.
Tabla 3.
Resumen estadístico de los errores en puntos de verificación independientes.
Resumen de las métricas estadísticas derivadas de la comparación entre
coordenadas GNSS de control y las extraídas de los ortomosaicos
procesados mediante ambas metodologías. Incluye valores mínimos, máximos,
promedio, desviación estándar y RMSE total para planimetría y altimetría.
|
Métrica estadística |
Con GCPs (m) |
Con NTRIP (m) |
Interpretación técnica |
|
Error mínimo (XY) |
0.010 |
0.018 |
Ambos métodos mantienen
precisión centimétrica en planimetría. |
|
Error máximo (XY) |
0.037 |
0.052 |
NTRIP presenta ligera
dispersión por variación de señal. |
|
Error medio (XY) |
0.024 |
0.036 |
Diferencia promedio
≈ 1.2 cm entre métodos. |
|
Desviación estándar (XY) |
0.008 |
0.012 |
Menor variabilidad en el
modelo ajustado con GCPs. |
|
Error mínimo (Z) |
0.020 |
0.031 |
Diferencia vertical
mínima dentro del rango aceptable. |
|
Error máximo (Z) |
0.058 |
0.081 |
NTRIP presenta mayor
dispersión altimétrica. |
|
Error medio (Z) |
0.038 |
0.061 |
Diferencia altimétrica
≈ 2.3 cm. |
|
Desviación estándar (Z) |
0.010 |
0.015 |
El modelo con GCPs presenta mayor consistencia vertical. |
|
RMSE total (XYZ) |
0.045 |
0.069 |
Ambos cumplen tolerancias ASPRS (2023) para escala 1:1 000–1:2 000. |
Fuente: elaboración propia. Nota: Los
errores se calcularon sobre 20 puntos distribuidos homogéneamente en el área de
estudio. Los valores corresponden a diferencias absolutas entre coordenadas
medidas en campo y las obtenidas del modelo fotogramétrico.
Por su parte, el método con NTRIP
muestra un incremento moderado en la magnitud de los errores, alcanzando 0,036
m en la componente horizontal y 0,061 m en la vertical, lo que evidencia un
ligero sesgo altimétrico asociado a la latencia de la señal de corrección y a
la dependencia de la red de estaciones de referencia. No obstante, ambas
metodologías mantienen errores dentro del rango centimétrico
exigido por el estándar ASPRS (2023), situándose dentro de las clases de
precisión aceptables para productos cartográficos a escala 1:1 000–1:2 000.
Este comportamiento demuestra que la
georreferenciación mediante NTRIP, aunque ligeramente menos precisa que el
método tradicional con GCPs, produce resultados
plenamente confiables cuando se dispone de una conexión estable a la red CORS y
condiciones de vuelo controladas.
La representación gráfica permite
evidenciar la consistencia y cercanía de los valores de RMSE entre ambos
métodos, lo que respalda la viabilidad del uso de correcciones diferenciales en
tiempo real como una alternativa eficiente para la generación de ortoimágenes de alta precisión en proyectos de geomática
aplicada e ingeniería civil.
El análisis estadístico de los 20
puntos de verificación revela que ambos métodos alcanzan precisión centimétrica en XY y subdecimétrica
en Z, aunque el modelo con GCPs muestra menor
dispersión de errores. En el modelo NTRIP, la desviación vertical es
ligeramente superior (+0,027 m), atribuible a la latencia en la transmisión de
correcciones GNSS y a variaciones atmosféricas. No obstante, los resultados se
mantienen dentro de las tolerancias definidas por el estándar ASPRS Positional Accuracy Standards for Digital Geospatial Data (2023).
Al
analizar los estándares de calidad cartográfica, se constata que la Clase I es
significativamente más exigente que la Clase II; aunque ambas metodologías
cumplen con una precisión centimétrica, la Clase I
presenta una menor dispersión y un sesgo más controlado en sus datos (Tabla 4).
Esta asignación de escala recomendada considera rigurosamente los 20 puntos de
verificación independientes (checkpoints) y
los errores cuadráticos medios reportados en los resultados, los cuales se
ubicaron en rangos de 0.024 a 0.036 para las componentes planimétricas (XY) y
de 0.038 a 0.061 para la componente altimétrica (Z).
Tabla
4.
Clasificación de productos según el estándar ASPRS (2023). Clasificación
de los productos generados (ortofotos y modelos digitales de superficie)
conforme al estándar ASPRS Positional Accuracy Standards for Digital Geospatial Data
(2023), en función de sus errores RMSE y la escala cartográfica derivada.
|
Producto |
RMSE XY (m) |
RMSE Z (m) |
Clase ASPRS |
Uso/escala recomendada |
|
Ortofoto con GCPs |
0,024 |
0,038 |
Clase I (alta exactitud) |
Cartografía 1:1 000;
diseño y replanteo fino |
|
Ortofoto con NTRIP |
0,036 |
0,061 |
Clase II (exactitud media-alta) |
Cartografía 1:2 000; catastros/monitoreo |
|
MDS/DSM con GCPs |
0,035 |
0,055 |
Clase II |
Curvas 0,5–1,0 m;
análisis volumétrico controlado |
|
MDS/DSM con NTRIP |
0,048 |
0,070 |
Clase II–III (límite) |
Curvas 1,0 m; control de obra no crítico |
Fuente: elaboración propia. Nota: La
asignación de clases ASPRS se basa en los valores promedio de RMSE XY y Z
obtenidos en este estudio. Los productos Clase I presentan precisión subdecimétrica adecuada para cartografía a escala 1:1 000,
mientras que las Clases II–III son apropiadas para levantamientos de monitoreo
o catastros a escalas 1:2 000 o menores.
Por
otra parte, para la validación de productos altimétricos como el Modelo Digital
de Superficie (MDS/DSM), la clasificación se guía fundamentalmente por el RMSE
en Z y por la estabilidad geométrica del bloque reflejada en sus residuales,
parámetros que resultan ser mucho más sensibles a las calibraciones de la
cámara y a las condiciones de estabilidad de la señal RTK/NTRIP durante el
vuelo.
Debido
a esta sensibilidad, en aquellos proyectos de ingeniería que demanden una
tolerancia vertical estricta, tales como obras de replanteo o control de
estructuras, se recomienda prioritariamente el uso exclusivo de puntos de
control terrestre (GCPs) o, en su defecto, la
adopción de un enfoque híbrido que combine el sistema RTK con el apoyo
estratégico de 4 a 8 GCPs de control en superficie.
Figura 7. Distribución de
errores en puntos de verificación para métodos con GCPs
y NTRIP
Fuente: elaboración propia. Nota: El diagrama de
cajas (boxplot) representa la dispersión de los
errores planimétricos y altimétricos derivados del análisis de 20 puntos de
verificación independientes. El método con GCPs
muestra menor variabilidad, con valores concentrados entre 0,01 y 0,02 m,
mientras que el método NTRIP evidencia una mayor amplitud intercuartil
en la componente Z, alcanzando valores de hasta 0,08 m. Esta diferencia
responde a la influencia de la conectividad NTRIP y a las condiciones
atmosféricas durante la captura de datos.
Al
evaluar el comportamiento de los errores mediante el análisis del diagrama de
cajas (Figura 6), se evidencia una mayor concentración de valores en el modelo
generado con puntos de control terrestre (GCPs),
denotando una menor dispersión y una variabilidad reducida de los errores con
una concentración intercuartil entre 0.01 y 0.02 m.
Esta notable consistencia interna y uniformidad geométrica coincide con lo
expuesto por Sanz-Ablanedo et al. (2018), quienes sostienen que la distribución
homogénea de GCPs actúa como un anclaje rígido que
minimiza las deformaciones sistemáticas en el bloque fotogramétrico.
En
contraste, el modelo procesado mediante correcciones en tiempo real (NTRIP)
exhibe una amplitud intercuartil superior,
acentuándose en la componente vertical ($Z$)
donde se registran errores atípicos y fluctuaciones de hasta 0.08 m. De acuerdo
con Benassi et al. (2017) y Padró et al. (2019), este incremento en la
dispersión altimétrica es un comportamiento típico en flujos de trabajo basados
exclusivamente en posicionamiento directo (direct georeferencing), siendo altamente sensible a factores
externos como microvariaciones atmosféricas, la
geometría de la constelación satelital y, de forma crítica en entornos
latinoamericanos, la latencia en la transmisión de paquetes de datos a través
de redes móviles locales.
A
pesar de esta dispersión adicional en el escenario NTRIP, el conjunto de
errores se mantiene estrictamente dentro de rangos centimétricos
y muestra una simetría distributiva que descarta la presencia de sesgos
direccionales significativos. En el contexto de la ingeniería civil y la
geomática en Ecuador, autores locales como Villacrés y Cevallos (2022) han
reportado comportamientos homólogos, validando que las soluciones cinemáticas
en tiempo real ofrecen precisiones altamente competitivas frente al método
tradicional.
En
síntesis, mientras que el uso de GCPs blinda la
homogeneidad del modelo, la alternativa de georreferenciación directa vía NTRIP
genera productos de alta calidad cartográfica reduciendo drásticamente los
tiempos operativos, posicionándose ambos escenarios holgadamente dentro de los
umbrales de exactitud posicional Clase I y II exigidos por los estándares
internacionales de la ASPRS (2023) para escalas de gran detalle ($1:1,000$ a $1:2,000$).
Estos
hallazgos respaldan las conclusiones de Cucci et al. (2020) y Štroner et al. (2021), autores que sugieren que para la
mayoría de aplicaciones de ingeniería de vialidad, catastro y monitoreo
ambiental, el enfoque sin puntos de control terrestres es técnicamente viable,
reservando el apoyo terrestre estricto (o esquemas híbridos) para proyectos con
tolerancias de diseño vertical milimétrico.
CONCLUSIONES
El análisis comparativo entre los métodos de
georreferenciación con GCPs y mediante NTRIP
evidencia que ambos pueden alcanzar niveles de precisión centimétrica,
aunque con diferencias técnicas que determinan su aplicabilidad según las
exigencias del proyecto.
Los resultados obtenidos demuestran que
el ortomosaico generado con puntos de control
terrestre presentó mayor exactitud absoluta, alcanzando valores promedio de
0,024 m en planimetría y 0,038 m en altimetría, mientras que el modelo
procesado únicamente con correcciones NTRIP obtuvo 0,036 m y 0,061 m respectivamente.
Estas diferencias, aunque mínimas, confirman que el uso de GCPs
continúa siendo el método más confiable para garantizar la fidelidad geométrica
de los productos cartográficos.
No obstante, el empleo de NTRIP en
conjunto con drones RTK demostró una reducción significativa del tiempo y la
carga operativa de campo, disminuyendo en aproximadamente un 70 % el esfuerzo
requerido respecto al método tradicional. Este aspecto convierte al NTRIP en
una alternativa sumamente eficiente para trabajos que demandan rapidez,
cobertura amplia y resultados con tolerancias moderadas, manteniendo una
calidad suficiente para cartografía a escalas de 1:1 000 a 1:2 000.
Los análisis estadísticos sobre los 20
puntos de verificación confirmaron la consistencia geométrica de ambos modelos
y la ausencia de deformaciones significativas. El sesgo vertical positivo de
+0,027 m detectado en el método NTRIP se mantiene dentro de los márgenes
aceptables establecidos por el estándar ASPRS (2023), evidenciando la
estabilidad del sistema de correcciones diferenciales en tiempo real en
condiciones de conectividad óptima.
La integración del sistema RTK con
correcciones NTRIP permite generar ortoimágenes de
alta precisión en tiempos notablemente menores, consolidándose como una
herramienta eficiente, confiable y técnicamente válida para el desarrollo de
proyectos de ingeniería y geomática en Ecuador, siempre que las condiciones de
red y calibración del sensor sean adecuadas.
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