Uso de drones y procesamiento de imágenes para la exploración geológica

• Manuel Torres Hidalgo
• Sept. 4, 2023

Los drones son capaces de realizar una diversa gama de aplicaciones en minería, desde la exploración, cartografía y topografía, hasta el mantenimiento de seguridad y mejoras de la protección, demostrando resultados excepcionales en la recopilación de datos, mejora de seguridad y aumento de productividad.

Se es posible recopilar datos casi 20 veces más rápidos que con los métodos tradicionales, proporcionando información precisa y necesaria para tomar decisiones con mayor rapidez generando una operación más productiva y eficiente.

Desde esta perspectiva el uso de drones en la exploración geológica está revolucionando la forma en que se recopila información crucial sobre el terreno y los recursos minerales, por lo que trataremos de ver con mayor profundidad su uso en esta área.

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DRONES

Los drones, o también conocidos como vehículos aéreos no tripulados (VANT), son dispositivos aéreos que vuelan sin tripulación es decir son capaces de mantener de manera autónoma un vuelo controlado y sostenible, son propulsadas por un motor de explosión, eléctrico o de reacción. Actualmente han experimentado un notable crecimiento en diversas industrias, incluida la minería. Su versatilidad y múltiples beneficios han ganado popularidad en la industria minera debido a su capacidad para capturar datos de alta precisión en la exploración y el mapeo de áreas mineras.

1. CLASIFICACIÓN DE LOS DRONES

Sánchez (2017); señala que, los drones se pueden clasificar en base a dos aspectos:

A) Fisonomía: A continuación se muestra una tabla donde se puede observar la clasificación en base a su fisonomía.

Tabla 01. Clasificación de los drones en base a fisonomía

B) Método de control:

• Automatizado: El dron no necesita de un piloto humano que lo controle desde tierra. Se guía por sus propios sistemas y sensores integrados.
• Monitorizado: Es necesario un piloto humano para maniobrarlo, para proporcionar información y controlar el feedback de los drones.
• Supervisado: Un operador pilota el dron, aunque dicho dron puede realizar algunas tareas autónomas.
• Preprogramado: El dron sigue un plan de vuelo diseñado previamente y no tiene medios de cambiarlo para adaptarse a posibles cambios.
• Controlado remotamente: El dron es pilotado directamente por un técnico mediante una consola. Es habitual en labores de inspección audiovisuales.

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USO DE DRONES EN LA EXPLORACIÓN GEOLÓGICA

Tanto la prospección como la exploración geológica es el primero contacto con el recurso mineral mucho antes de tan si quiera existir la mina, por lo que es vital nuevas tecnologías que faciliten y ayuden en estos proceso.  Por definición, la prospección es la exploración de un terreno para descubrir la existencia de yacimientos geológicos, minerales, agua, o cualquier otro recurso natural. Sin embargo, en este apartado, trataremos la detección y estudio de recursos minerales.

Existen técnicas y herramientas que se pueden implementar con los drones como son los sensores multiespectrales así también como métodos geofísicos que se pueden realizar de manera área:

1. Teledetección

Sabemos que los sensores multiespectrales con los cuales los satélites están provistos, y las imágenes multiespectrales que se obtienen a través de ellos, permiten a los investigadores recolectar datos de reflexión y propiedades de absorción de suelos, rocas y vegetación. Estos datos pueden ser utilizados por geólogos o expertos en la interpretación de litologías de superficies e identificación de arcillas, óxidos, sales u otros muchos tipos de suelo.

Esta técnica al pasar de los años se ha ido perfeccionando y se ha logrado realizar a mayor resolución en avionetas para luego poder integrarse en los drones equipadas con sensores de las longitudes bandas que necesitemos. Además, gracias a la georreferenciación automática de las imágenes a través del GPS que el dron lleva incorporado, el software de edición realiza de manera automática el montaje del mapa. Actualmente los sensores multiespectrales que se encuentran disponibles para dron trabajan con las bandas adecuadas para la identificación de firmas espectrales de minerales para así lograr reconocer las asociaciones minerales características de algún tipo de depósito mineral. Es importante conocer que los drones nos permiten trabajar mucho más en detalle las áreas de interés y obtener mucha mayor resolución por pixel que las imágenes de satélite o avioneta.

Figura 01. Uso de dron para teledetección geológica

 

2. Magnetometría aérea

El campo magnético de la tierra puede ser alterado por la presencia de materiales magnetizables que se encuentren en las cercanías de la superficie del subsuelo, destacándose la magnetita, que normalmente está asociada a yacimientos de hierro. Las medidas del campo magnético es el método geofísico más empleado y el más económico. Estas prospecciones se pueden realizar en forma terrestre o aérea. De esta manera, si incorporamos un magnetómetro a nuestro dron, podremos realizar trabajos de prospección magnetométrico.

Figura 02. Método magnetométrico por dron

3. Gravimetría aérea

El método gravimétrico consiste en la realización de medidas de alta precisión de los cambios de los valores de la gravedad, que son motivadas por las diferencias de la densidad de los materiales de la corteza terrestre. Las diferencias de densidad pueden ser empleadas para la localización de las rocas siguientes:

• Rocas sólidas o duras y rocas sueltas o blandas.
• Rocas ácidas, básicas y ultrabásicas.
• Rocas densas y porosas.
• Rocas anhidras y saturadas.
• Minerales, etc.

Estas investigaciones solo son posibles cuando las variaciones de la masa (densidad) y los volúmenes de anomalías son lo suficientemente grandes como para producir la medición de campos anómalos. Los drones pueden llevar sensores gravimétricos para identificar esas anomalías de densidad en el subsuelo, lo que puede indicar la presencia de cuerpos de mineral o estructuras geológicas.

Figura 03. Imagen de anomalías gravimétricas obtenido por gravimetría aérea

4. Radiometría aérea

Con esta técnica se registran los rayos Alfa, Beta y Gamma procedentes de la semidesintegración de elementos radioactivos incluidos en las formaciones geológicas como son el uranio, el torio y el potasio. De tal manera un dron puede llevar un sensor de radiación gamma para medir las emisiones radiactivas del suelo y detectar concentraciones de minerales radiactivos, como uranio y torio.

Conoce más de la aplicación de drones en la geología 

 

 

 

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VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE UTILIZAR DRONES EN LA EXPLORACIÓN GEOLÓGICA

1. Ventajas

- Acceso a áreas de difícil alcance

Una de las principales ventajas de utilizar drones en la exploración geológica es su capacidad para acceder a áreas de difícil alcance.

Los drones pueden volar sobre terrenos escarpados, zonas remotas o peligrosas, lo que permite explorar lugares que serían inaccesibles para los geólogos. Esta capacidad amplía las posibilidades de descubrimientos y facilita la identificación de recursos naturales, por eso los drones son una herramienta efectiva para la protección de la biodiversidad. 

- Captura de datos aéreos de alta resolución

Los drones están equipados con cámaras de alta resolución que pueden capturar imágenes y videos detallados desde el aire. Esta capacidad de captura aérea permite obtener datos precisos y actualizados sobre la geología de una región en particular.

Las imágenes y videos tomados por los drones se pueden utilizar para realizar análisis geológicos más precisos y facilitar la toma de decisiones en la exploración de cuencas, minerales y petróleo.

- Generación de modelos tridimensionales precisos

Además de la captura de imágenes, los drones también pueden generar modelos tridimensionales precisos del terreno. Utilizando tecnologías como la fotogrametría, los drones pueden tomar una serie de fotografías aéreas que luego se procesan para crear modelos 3D detallados.

Estos modelos permiten una mejor visualización y comprensión de la geología de un área determinada, lo que facilita la identificación de estructuras geológicas y la evaluación de recursos naturales.

- Eficiencia y reducción de costos

La utilización de drones en la exploración geológica también conlleva beneficios en términos de eficiencia y reducción de costos. Los drones pueden cubrir grandes extensiones de terreno en un corto período de tiempo, lo que acelera el proceso de exploración.

Además, el uso de drones reduce la necesidad de movilizar equipos pesados y costosos, lo que se traduce en ahorros significativos para las empresas y los emprendedores en el campo de la geología.

2. Desventajas

- Limitaciones técnicas y de autonomía

A pesar de sus ventajas, los drones también enfrentan ciertas limitaciones técnicas y de autonomía. La duración de vuelo de los drones es limitada, lo que restringe el tiempo que pueden permanecer en el aire y la cantidad de área que pueden cubrir en una sola misión.

Además, la capacidad de carga útil de los drones puede ser limitada, lo que afecta la cantidad de equipos y sensores que pueden transportar.

- Regulaciones y permisos

El uso de drones en la exploración geológica está sujeto a regulaciones y permisos específicos. Las autoridades locales y nacionales establecen normativas para garantizar la seguridad y privacidad durante las operaciones con drones.

Es importante que los empresarios y emprendedores cumplan con estos requisitos y obtengan los permisos necesarios antes de utilizar drones en la exploración geológica.

- Seguridad y privacidad

La seguridad durante los vuelos de drones en áreas geológicas peligrosas es una preocupación importante. Es fundamental garantizar que los drones sean operados por personal capacitado y que se sigan los protocolos de seguridad establecidos.

Además, se deben tomar medidas para garantizar la protección de la privacidad y el manejo adecuado de los datos recolectados durante las operaciones con drones.

Conoce sobre la aplicación de drones en Antamina

 

 

 

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PROCESAMIENTO DE IMÁGENES PARA LA EXPLORACIÓN GEOLÓGICA

La teledetección es definida como la técnica de obtener, procesar e interpretar imágenes y datos relacionados, obtenidos desde satélites, aviones, drones, etc., los que detectan y graban la interacción entre materia y radiación electromagnética. A partir de una imagen geológica obtenida nosotros comenzamos con su procesamiento la cuál es una herramienta valiosa que nos permitirá analizar y extraer información útil de mineralogías representativas de depósitos o alteraciones presentes en la zona a explorar.

En definitiva, un sistema de teledetección espacial completo necesita seis elementos, que a continuación se describen:

1. Fuente de energía: supone el origen del flujo energético detectado por el sensor.
2. Cubierta terrestre:  formado por distintas masas de vegetación, suelos, agua o construcciones humanas.
3. Sistema sensor: compuesto por el sensor y la plataforma que lo sustenta teniendo como misión captar la energía procedente de la superficie.
4. Sistema de recepción-comercialización: donde se recibe la información transmitida por la plataforma, se graba en un formato apropiado y tras las oportunas correcciones se distribuye a los intérpretes.
5. Intérprete: que analiza esa información normalmente en forma de imágenes analógicas o digitales.
6. Usuario final: encargado de analizar el documento fruto de la interpretación.

Figura 04. Proceso de teledetección

Durante un estudio geológico para exploración es importante el procesamiento que se le hace a la imagen, por ello se debe tener en cuenta estos aspectos:

• Mejora de la calidad de las imágenes: El procesamiento de imágenes a menudo comienza con la mejora de la calidad de las imágenes originales. Esto implica la corrección de problemas como la distorsión geométrica, el ruido, la iluminación desigual y otros artefactos que pueden afectar la calidad de la imagen.

Figura 05. Comparación de imagen en Reflectancia Aparente y la imagen corregida atmosféricamente

• Realce de características geológicas: El procesamiento de imágenes permite realzar características específicas en las imágenes geológicas. Por ejemplo, se pueden destacar alteraciones minerales, estructuras geológicas como fallas o pliegues, y patrones de color o textura que son indicativos de ciertos tipos de rocas o minerales.

 

Figura 06. Identificación de alteraciones minerales en el depósito mineral Pontides, Turquía

• Clasificación y segmentación: Mediante técnicas de procesamiento de imágenes, es posible clasificar y segmentar áreas de interés en las imágenes geológicas. Esto puede ayudar en la identificación de unidades geológicas, la delimitación de cuerpos minerales y la caracterización de diferentes tipos de rocas.

Figura 07. Clasificación de anomalías para identificación de grupos minerales en pórfidos

 

• Análisis espectral: En imágenes satelitales o de drones, el análisis espectral es una técnica importante. Permite examinar la reflectancia de diferentes longitudes de onda de la luz para identificar minerales específicos, especialmente en áreas con vegetación u otros tipos de cobertura.

Figura 08. Análisis espectral para la identificación de Alunita

Conoce los fundamentos básicos de la teledetección

 

 

CONCLUSIONES

Los drones han revolucionado la forma en que se llevan a cabo los estudios geológicos. Su capacidad para obtener datos precisos y detallados de áreas inaccesibles o peligrosas ha abierto nuevas oportunidades para los geólogos y ha mejorado la calidad de la información geológica disponible.

La utilización de drones en la geología ofrece una serie de beneficios significativos, como la recopilación más rápida y eficiente de datos, la visualización de áreas desde una perspectiva aérea, la mejora de la seguridad en el trabajo de campo y la detección remota de anomalías geológicas. Esto combinado con la teledetección para el reconocimiento de minerales y asociaciones minerales característicos a depósitos o zonas de alteración nos da una buena herramienta para la prospección y exploración. Se debe tener en cuenta que el uso de drones dan una mejora en la resolución espacial de la imagen obtenida en comparación a satélites o aeronaves.

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REFERENCIAS

1. Medina, D. (2013). Implementación de Drones en la Industria Minera: Beneficios Financieros, Operativos y Aplicaciones Diversificadas.

2. Aplicaciones de drones en minería (2023). EGSciences.

3. Drones para minería: cómo usar y elegir el mejor. (s.f.). Wingtra.

4. Caballero, A. (2023). Análisis e interpretación de imágenes satélitales, aplicaciones en exploración minera. 

5. Castro, F. (2023). 6 pasos para Implementar un Programa de Drones en Minería.

6. Chacón, T. (2022). Aumenta Uso de Drones en Operaciones Mineras a Nivel Mundial. Revista Rumbo Minero.

7. Del Valle, J. 2020. Los Drones de Antamina van a la Caza de la Eficiencia.

8. Sánchez, M. (2017). Uso y Aplicaciones de Drones en Minería.