Aplicaciones Geológicas de los Drones - Geological Applications of UAVs

Abstract

Emerging Geomatic technologies for the capture, processing and display of three-dimensional
data are of great interest in the field of geology, because of the need to analyze information
and parameters contained in outcrops and landforms. The integration of these technologies such as
airborne laser, multispectral cameras or other geophysical devices in drones, provides a useful tool
especially in remote, inaccessible or highly vegetated areas. Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) can
reduce the accessibility problems, tedious and complex time-consuming data acquisition and processing,
as well as enables a reduction of field campaign costs in comparison with traditional geological
surveys. This paper discusses various aircraft devices and their capabilities, useful for
different aerial works, dealing with some interesting issues related to the current Spanish regulations,
flight planning and applications for scientific and education purposes in the field of geology. The
emergence of low-cost aircrafts drives the development of detailed and high-resolution works, being
of special scientific and educational interest. In addition, the three-dimensional models facilitate
the dissemination of results to the general public and can be included as part of the content of Geoparks
and other activities oriented to geotourism.

Full text

Revista de la Sociedad Geológica de España 29 (1)
APLICACIONES GEOLÓGICAS DE LOS DRONES
Geological applications of UAVs
Javier Fernández-Lozano1y Gabriel Gutiérrez-Alonso1,2
1Departamento de Geología. Facultad de Ciencias. Universidad de Salamanca (37008 Salamanca, Spain). jfl@usal.es y gabi@usal.es
2 Geology and Geography Department, Tomsk State University, Lenin Street 36 (Tomsk 634050, Russian Federation)
Abstract: Emerging Geomatic technologies for the capture, processing and display of three-dimen-
sional data are of great interest in the field of geology, because of the need to analyze information
and parameters contained in outcrops and landforms. The integration of these technologies such as
airborne laser, multispectral cameras or other geophysical devices in drones, provides a useful tool
especially in remote, inaccessible or highly vegetated areas. Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) can
reduce the accessibility problems, tedious and complex time-consuming data acquisition and pro-
cessing, as well as enables a reduction of field campaign costs in comparison with traditional geo-
logical surveys. This paper discusses various aircraft devices and their capabilities, useful for
different aerial works, dealing with some interesting issues related to the current Spanish regulations,
flight planning and applications for scientific and education purposes in the field of geology. The
emergence of low cost aircrafts drives the development of detailed and high resolution works, being
of special scientific and educational interest. In addition, the three-dimensional models facilitate
the dissemination of results to the general public and can be included as part of the content of Ge-
oparks and other activities oriented to geotourism.
Key-words: drones, geology, geophysical survey, topography, digital 3D model, geoturism, geologic
heritage.
Resumen: El uso de nuevas tecnologías geomáticas para la captura, procesado y visualización de
datos tridimensionales es de gran interés en el campo de la geología, debido a la necesidad de
analizar información y parámetros contenidos en afloramientos y formas del terreno. La integración
de estas técnicas como el láser aerotransportado, las cámaras multiespectrales u otros aparatos
geofísicos en drones, proporciona una herramienta de utilidad en zonas remotas, de difícil acceso
o muy vegetadas. Las aeronaves no tripuladas pueden ayudar a reducir los problemas de accesi-
bilidad, el tiempo de adquisición y procesado de datos, así como los costes derivados de las cam-
pañas de campo en comparación con los métodos tradicionales de exploración geológica. En este
trabajo se introducen algunos aspectos de interés a nivel de normativa vigente y planificación de
vuelos, proporcionando una guía con las principales características y posibilidades que ofrecen los
drones en el campo de la geología. La entrada en el mercado de aeronaves de bajo coste, permite
además la elaboración de modelos digitales y ortofotografía con una elevada resolución, siendo de
especial interés científico y educativo. Su uso para la elaboración de modelos tridimensionales fa-
cilita la visualización de resultados de cara al público y pueden ser incluidos como contenido en
geoparques y otras actividades orientadas al geoturismo.
Palabras clave: drones, geología, prospección geofísica, topografía, modelos digitales 3D, geoturismo,
patrimonio geológico.
Fernández-Lozano, J. y Gutiérrez-Alonso, G. (2016): Aplicaciones geológicas de los drones. Revista
de la Sociedad Geológica de España, 29(1): 89-105.
ISSN (versión impresa): 0214-2708
ISSN (Internet): 2255-1379
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Los drones son vehículos aéreos no tripulados, co-
nocidos por sus siglas VANT o RPAs del inglés Remo-
tely Piloted Aircrafts. Gracias a la reducción de su
tamaño y el escaso peso que presentan, permiten la in-
corporación de precisos GPS y sistemas inerciales pre-
parados para la navegación autónoma. Estos avances
tecnológicos han facilitado el acceso público a esta tec-
nología en los últimos años. El rápido desarrollo de la
ingeniería geoespacial ha facilitado la entrada de tec-
nologías emergentes en el mercado con un numeroso
campo de aplicaciones en distintas ramas de las cien-
cias experimentales como la geodesia, la física o la geo-
logía (Thomson et al., 2007; Watts et al., 2012). Estas
tecnologías basadas en sensores de alta resolución han
reducido costes y tiempo de procesamiento de datos, au-
mentando la capacidad para producir un ingente volu-
men de información de forma rápida y efectiva
(Remondino et al., 2011; Carrivick et al., 2013;
Hernandez-Lopez et al., 2013). En los últimos años, su
implantación en los llamados vehículos aéreos no tri-
pulados ha facilitado su uso en regiones remotas, de di-
fícil acceso o muy vegetadas (Van Blyenburgh, 1999).
Estas son algunas de las razones que hacen de estos apa-
ratos una herramienta con un creciente interés en el
campo de la geología.
Los drones permiten obtener ortofotografías y mo-
delos digitales de la topografía con una alta resolución
especialmente útiles para el conocimiento de los proce-
sos geológicos y el desarrollo de trabajos científicos.
Son numerosas las posibilidades que ofrecen en campos
tan dispares como la paleontología, la geomorfología,
la conservación del patrimonio o las ciencias del mar.
La capacidad para intercambiar diferentes sensores de
forma rápida permite obtener multitud de datos en un
único vuelo, reduciendo recursos económicos y mano
de obra (Caltabiano et al., 2005; Lin et al., 2011; Su and
Chou, 2015). Además, la reducción del tamaño y peso
de estos sensores, permite su fácil transporte, pudiendo
ser utilizados en zonas de difícil acceso para otro tipo de
aeronaves —i.e. cañones, bosques, etc.— Estas son,
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Fig. 1.- Imagen aérea de un acantilado en la serie Jurásica carbonatada de la Formación Chelva (Dogger) de la Serranía de Cuenca.. La
posibilidad de realizar la rectificación de la distorsión de la imagen permite trazar la posición de estructuras geológicas y la toma de me-
didas directas sobre la misma.
entre otras, algunas razones que hacen de los drones
herramientas de gran versatilidad en el campo de la geo-
logía.
Este tipo de aparatos pueden proporcionar informa-
ción científica de forma rápida y eficaz, con altas reso-
luciones que permitan trabajos detallados en diversos
campos de la geología, según las necesidades. Estas tec-
nologías proporcionan un soporte en la investigación
(Fig.1), y pueden facilitar la transmisión de información
científica al público de forma visual, mediante la ela-
boración de mapas y modelos tridimensionales de alta
resolución. Asimismo, los drones representan una buena
herramienta para la difusión de información científica
en el ámbito de la educación y la divulgación de las
Ciencias Geológicas. Esta información facilita la con-
servación y preservación del patrimonio geológico fuera
de zonas protegidas como Parques Naturales o Geosi-
tios y puede ser incluida como contenido en geoparques
y un amplio campo de actividades relacionadas con el
geoturismo, como el Geolodía, organizado por la So-
ciedad Geológica de España (Blanc et al., 2011;
Fernández-Lozano et al., 2015a).
En este trabajo se dan a conocer los distintos tipos de
drones y sus características, estableciendo una clasifi-

cación en función del peso o la forma, indicando al-
gunos aspectos de interés en el campo de las geocien-
cias como son los diferentes sensores que pueden
utilizarse o las capacidades de cada dron para los dis-
tintos trabajos aéreos. Además, se trata de forma somera
la normativa española en un sector en continua expan-
sión; los drones han pasado de ser un juguete a conver-
tirse en una herramienta de precisión. También
destacamos algunos aspectos legales de interés para el
campo de la geología, que responden al uso de aerona-
ves en zonas prohibidas o restringidas como áreas ur-
banas, proximidad a aeropuertos, Parques Nacionales o
Zonas de Especial Protección para las Aves (ZEPA).
Se establecen, además, toda una serie de recomenda-
ciones y consejos para la planificación de los vuelos de
acuerdo con los distintos objetivos, así como una serie de
consideraciones técnicas para la elaboración de cartografía
y toma de datos que permitan ayudar a la realización de la-
bores científicas. Finalmente se abordan los diferentes
métodos implementados en aeronaves no tripuladas y su
interés en las Ciencias de la Tierra (Fig. 1), proporcionando
una guía actualizada y condensada de las principales ven-
tajas que ofrecen este tipo de aparatos. Más allá de la ela-
boración de cartografías, modelos digitales y ortoimágenes,
que pueden realizarse con cámaras convencionales me-
diante las nuevas técnicas fotogramétricas de imagen como
el SfM (Structure from Motion por sus siglas en inglés),
existen en el mercado toda una gama de sensores como el
LiDAR aerotransportado, los gravímetros y sensores mag-
néticos, los sensores sonar, radar o incluso los sensores geo-
químicos y atómicos.
Tipos de drones
Según su estructura
La extensa variedad de drones que han aparecido en los
últimos años en el mercado ha obligado a establecer clasi-
ficaciones que permitan agrupar las distintas aeronaves en
función de su uso, peso, dimensiones, etc (Arjomandi et al.,
2006; Watts et al., 2012). Una primera clasificación en-
globa los drones en tres categorías:
• Ala fija. Se caracterizan por alcanzar grandes distan-
cias de vuelo con autonomías de hasta 60 km y una
hora de vuelo –modelo Sirius Pro de Topcon o el UX5
de Trimble– (Fig.2a). Estos modelos pueden superar
los 500 m de altura y velocidades comprendidas entre
50 y 70 km/h. Debido a las características del aparato,
los despegues se realizan desde una plataforma metá-
lica inclinada un cierto ángulo, mientras que los ate-
rrizajes son por impacto directo contra el suelo. Los
materiales con los que se fabrican son habitualmente
ligeros, compuestos por polímeros de carbono y espu-
mas que pueden ser renovados tras varios ciclos de
vuelo. A diferencia de los drones de ala rotatoria, pre-
sentan la cámara en posición fija, bien cenital o en po-
sición horizontal, pudiendo incorporar hasta 2.5 kg de
peso como carga de pago –carga extra de material,
sensores que incorpora, bien sea cámara de fotos,
vídeo, LiDAR, etc., sin incluir la estructura básica que
permita volar al dron, esto es, baterías y motores–.
Estas características los hacen especialmente versáti-
les para la elaboración de cartografías y toma de or-
toimágenes de superficies extensas.
• Ala rotatoria. Presentan una menor autonomía en-
torno a los 30 min. de vuelo y distancias por debajo
de los 10 km –modelos S1000 de DJI, ZX5 de Trim-
ble o los Microdrones–. Estos drones presentan entre
4 y 8 hélices con longitudes de ala que superan el
metro (Fig.2b). Pueden soportar una carga de pago de
más de dos kilos y a diferencia de los drones de ala
fija, pueden girar sobre sí mismos en distancias muy
cortas, lo que los hace especialmente versátiles para
trabajos verticales. En función del estudio a realizar –
topográfico, geofísico, geológico–, cada dron puede
aportar diferentes recursos y capacidades que deben
ser planificadas con anterioridad a los vuelos para ase-
gurar los mejores resultados.
• Ala mixta: Modelo intermedio que incluye las mismas
prestaciones que los anteriores en una única aeronave.
Este tipo de aparatos presentan un tamaño y peso
mucho mayor por lo general (entre 25 y 150 kg).
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Fig. 2.- a) Ejemplo de lanzadera y colocación de un dron de ala fija en posición de despegue (cortesía de www.topografiapirineos.com).
b) Modelo de ala rotatoria Phantom durante una inspección previa al vuelo.

Una clasificación simplificada de los tipos de
drones y los pesos de acuerdo con la regulación
europea puede encontrarse en la Figura 3.
Según su peso
Una clasificación más detallada según lo esta-
blecido en la Ley 18/2014, del 15 de octubre de
2014 (BOE, 2014), cataloga estos aparatos según su
peso máximo al despegue (PMD), es decir, el peso
total de la aeronave incluyendo baterías y hélices,
así como la carga de pago que se añade. La norma-
tiva española diferencia tres categorías (Fig.4):
• PMD < 2 kg. Los denominados micro o mini dro-
nes que podrían alcanzar tamaños entre los 2 cm
y los 50 cm o más en función de los materiales de
los que estén construidos.
• PMD entre 2 kg y 25 kg. Se trata de los drones pe-
queños, con envergaduras que superan los 50 cm.
• PMD entre 25 kg y 150 kg. Considerados medianos.
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Fig. 3.- Tipos de aeronaves no tripuladas disponibles en el mercado según su estructura: 1. Ala rotatoria; 2. Ala fija y 3. Ala mixta.
Fig. 4.- Clasificación de aeronaves no tripuladas según el peso de acuerdo a
la normativa vigente en España.

Tipos de sensores
La gran mayoría de las aeronaves no tripuladas suelen pre-
sentar un sistema inteligente que incorpora además un sistema
de geolocalización por satélite GPS y GLONASS (versión
rusa), permitiendo a los pilotos establecer la posición de forma
rápida y eficaz, a la vez que facilita el control de la estabilidad
del aparato. Algunos modelos incluyen, además, un sistema
inercial (IMU) con varios giróscopos y acelerómetros capaces
de monitorizar pequeños cambios en la trayectoria del aparato
–por ejemplo, como consecuencia de las corrientes de aire
(Bristeau et al., 2011)–. Recientemente, se han implantado mo-
delos que presentan sensores sonar, lo que les permite estabi-
lizarse en el aire en condiciones en las que la señal GPS no
llega con suficiente potencia, como los modelos DJI Inspire y
Phantom 3 –este problema es habitual en valles cerrados, ca-
racterizados por la presencia de paredes rocosas verticales o
entornos de bosques cerrados. A este respecto, la presencia de
nubes o edificios próximos produce también refracciones de la
señal GPS que pueden afectar al vuelo de la aeronave–; aunque
ya existen en el mercado los drones que permiten la navegación
autónoma para esquivar objetos mediante visualización de imá-
genes (Saska et al., 2012).
Los sensores aerotransportados para drones disponibles
en el mercado se pueden catalogar en distintos tipos de
acuerdo con Díaz (2015) (Fig.5):
Sensores para captura de imágenes.Son sensores pasivos
(Chuvieco-Salinero, 1996), basados en la captura de la ener-
gía electro-magnética procedente de las superficies terrestres,
bien al ser reflejada por los rayos solares, o emitida a través
de la temperatura. Algunos ejemplos son las cámaras fo-
tográficas RGB, las cámaras térmicas o infrarrojas y las
hiperespectrales y multiespectrales (en función de que repro-
duzcan el espectro de forma continua o discontinua, respec-
tivamente). Este tipo de sensores permiten la toma de
imágenes de alta resolución y en las distintas bandas del es-
pectro de la luz. Entre las ventajas que presentan, destaca la
posibilidad de tomar información digital georeferenciada y
en tiempo real. Entre las técnicas más utilizadas, la fo-
togrametría y la cartografía térmica-infrarroja, permite la ob-
tención de información digital para diversos usos. El uso de
este tipo de sensores está regulado por el artículo 29 de la Di-
rectiva Europea de Privacidad (Directive-95/46/EC, 2015).
Sensores LiDAR.Se trata de un sensor activo (Chuvieco-
Salinero, 1996) basado en la emisión de un haz de luz. El láser
aerotransportado consistente en un haz en distintas bandas del
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Fig. 5.- Algunos de los sensores aerotransportados más utilizados: A) cámara multiespectral; B) LiDAR; C) Barómetro y magnetómetro
y D) sensor radar.

espectro que registra los objetos y superficies sobre las que in-
cide. La obtención de nubes de puntos georreferenciadas y
los valores de reflectancia permiten la clasificación de distin-
tas características presentes en los objetos, así como la ob-
tención de modelos digitales de alta resolución y la
elaboración de mapas de contornos. El uso de distintas ban-
das del espectro permite la obtención de información topográ-
fica (banda roja) o batimétrica (banda verde). También puede
utilizarse en el estudio de gases atmosféricos, mediante el
análisis de difracción/absorción de partículas.
Sensores geofísicos.La toma en tiempo real de informa-
ción gravimétrica o electromagnética con diferentes resolu-
ciones y sensores, de tan solo unos pocos kilogramos de peso,
los hace especialmente versátiles para trabajos geofísicos
aéreos.
Sensores químicos.Estos sensores incluyen los espec-
trómetros y otros aparatos que recogen en tiempo real datos
de gases atmosféricos, temperaturas, partículas químicas, ra-
diactivas y otros contaminantes, etc. La posibilidad de llegar
a zonas de difícil acceso como volcanes, áreas glaciares u
oceánicas o zonas de potencial peligro radiactivo o químico,
hacen que su uso montado en drones se haya desarrollado con
gran rapidez.
Sensores radar y sonar. Aunque están en una primera
fase de desarrollo, se plantean como los nuevos aliados para
la adquisición de información digital en los ámbitos de la
topografía y la prospección geológica y oceanográfica.
Normativa legal vigente en España
La incorporación de las aeronaves no tripuladas al mer-
cado tecnológico y su uso civil requiere de un marco regula-
torio orientado a su implantación en el espacio aéreo europeo.
Sin embargo, son muchas las dudas que suscitan a nivel in-
ternacional, donde no existe una legislación específica que
permita su regularización, orientada a evitar acciones ilícitas
como el robo de datos e información, el terrorismo u otros
peligros que se puedan suscitar por un uso inadecuado de los
mismos (Van Blyenburgh, 1999; Lópes, 2013; Díaz, 2015;
Kleinschmidt, 2015; Lamus, 2015). En este sentido, la
Comisión Europea establece una serie de recomendaciones
regulatorias que permitan racionalizar el sector y el desarrollo
de actividades relacionadas con el uso de los drones. De esta
forma se establece un marco administrativo internacional que
promueve aspectos como la seguridad, la privacidad, la pro-
tección de datos, los seguros y la responsabilidad (OACI,
2011; Commission, 2014). Estas recomendaciones, impul-
sadas entre otros organismos europeos por la European Avi-
ation Savety Agency (EASA), sirve como referencia dentro
del marco regulatorio que los diferentes países de la Unión
establezcan para su regulación (EASA, 2015).
En el caso de España, el uso legal de los drones queda
restringido al reglamento vigente, estipulado en una norma-
tiva a través de la Ley 18/2014, de 15 de octubre (BOE,
2014), por el que se aprueban las medidas para el crecimiento,
competitividad y la eficiencia de operaciones realizadas con
este tipo de aparatos no tripulados. Esta regulación cuenta con
una serie de disposiciones que todo operador y piloto deben
conocer para la realización de trabajos técnicos o científicos.
Por un lado, queda regulado el uso de drones para el desar-
rollo de actividades técnicas y de investigación –en los cam-
pos de geología, agricultura, meteorología, topografía,
arqueología, etc.–, tratamientos aéreos, fitosanitarios o labores
de extinción de incendios, la fotografía y filmación con fines
especiales o publicitarios, así como otras actividades como
las operaciones de vigilancia en términos de seguridad, con-
trol y salvamento. Estas labores quedan sujetas al principio de
protección de datos y privacidad que establece la ley (Orden
de la Presidencia de Gobierno de 14 de marzo de 1957), lim-
itando así el uso de cámaras y dispositivos audiovisuales para
preservar la intimidad de las personas (Díaz, 2015).
Se presentan a continuación las principales limitaciones
que restringen el vuelo con drones:
Limitaciones de espacio
Las operaciones realizadas con este tipo de aeronaves que-
dan restringidas a zonas no pobladas y aeropuertos –distancias
mínimas de 500 m alrededor de núcleos urbanos y 8 km res-
pecto a puntos con espacio aéreo controlado, como aeropuer-
tos y aeródromos, o 15 km en vuelo instrumental–. Además,
existen otras disposiciones de seguridad establecidas en la ac-
tual normativa, como zonas de vuelo restringido o aquellas cla-
sificadas como puntos de especial protección: Parques
Naturales, Zonas ZEPA de protección de las aves, etc., aunque
en la actualidad, la Agencia Estatal de Seguridad Aérea no se
ha pronunciado, por lo que las limitaciones quedan dentro de
las estipuladas para estas zonas en la disposición general.
Limitaciones de peso
Los vuelos realizados con dron están limitados a aerona-
ves con un peso máximo al despegue –que incluye el peso de
la aeronave, la carga de pago y el combustible–, según cate-
gorías (Fig.4). En España, la normativa establece varias cla-
ses diferentes reguladas para las aeronaves civiles pilotadas
por control remoto. El certificado para pilotar drones con un
peso al despegue superior a 25 kg requiere de una licencia es-
pecial, que no será tratada en este trabajo y cuyas condiciones
y limitaciones vienen establecidas en el certificado de aero-
navegabilidad del aparato. Para el resto de drones por debajo
de 25 kg, la licencia permite el vuelo, bien por contacto visual
directo (Visual Line Of Sight operations, VLOS), por medio
de otros métodos (Extended Visual Line Of Sight operations,
EVLOS) o más allá de donde el piloto puede responder por
medios audiovisuales (Beyond Visual Line Of Sight opera-
tions, BVLOS) –este último requiere de espacio aéreo segre-
gado o la emisión de un NOTAM (Notice To Airmen o
información para aviadores) concedido por los Servicios de
Información Aeronáutica y sólo para pesos inferiores a 2 kg–
. El vuelo de estas aeronaves queda limitado a 500 m en la ho-
rizontal y 120 m de altura, de manera que no exista
interferencia con la trayectoria de aeronaves civiles próximas
(BOE, 2014; AESA, 2015).
Existe, además, toda una serie de escenarios operaciona-
les que comprenden limitaciones de vuelo bajo buenas con-
diciones de visibilidad, así como la prohibición de realizar
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actividades en condiciones meteorológicas adversas o durante
el periodo nocturno –el periodo nocturno está considerado
entre el orto y el ocaso solar, entorno a 6º por debajo de la
línea del horizonte, y puede consultarse en el Aeronautical
Information Publication (AIP), donde se recogen los hora-
rios de estos fenómenos en referencia al lugar y momento del
año (ENAIRE, 2015)–.
Además de las limitaciones expuestas, para poder desar-
rollar trabajos de carácter técnico-científico con drones será
necesario estar en posesión de una serie de certificados emi-
tidos por las Oraganizaciones de Formación Aprobada
(ATOs) y la Agencia Estatal de Seguridad Aérea (AESA)
(BOE, 2014).
Acreditación de los pilotos
Al igual que las aerolíneas de aviación civil, habría que
destacar la diferencia entre un piloto y un operador de vuelo.
Los primeros representan la persona física, mientras los se-
gundos hacen mención a la compañía (e.g. Iberia, AirFrance,
etc.). De este modo, el piloto es la persona acreditada para
volar una aeronave que ya esté dada de alta y certificada por
la Agencia Estatal de Seguridad Aérea.
Los requisitos para acreditarse como pilotos son:
• Haber pasado un examen teórico y práctico por una ATO.
Las listas de ATOs certificadas por AESA pueden encon-
trarse en AESA (2015).
•Certificado médico «LAPL» o Clase 2 hasta finales de 2015.
Acreditación de operadores
Los operadores aéreos pueden operar sin necesidad de
solicitar una autorización previa a AESA, siempre que
hayan recibido la autorización de la comunicación inicial y
la declaración responsable de que la aeronave cumple con
los requisitos establecidos por la ley (BOE, 2014).
Es importante tener en cuenta que la licencia de piloto
no permite operar para la realización de actividades aéreas
de investigación, por lo que se hace necesario la obtención
de un certificado como Operador. Esta licencia se tramita,
indistintamente del tamaño de la aeronave tripulada por
control remoto, a través de AESA y debe incluir una memo-
ria que recoja, entre otros:
- Documentación sobre la caracterización de la aeronave (ca-
racterísticas, tamaño, prestaciones, etc.).
- Manual de operaciones en el que consten los procedimien-
tos de la operación (aterrizaje y despegue, criterios para
vuelo bajo distintas condiciones meteorológicas u orográfi-
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Fig. 6.- En la realización de vuelos técnicos es conveniente conocer la zona antes de volar, así como realizar los vuelos en lugares donde
se pueda maniobrar con facilidad fuera del alcance del espacio de anidamiento de aves o aquellos en los que el vuelo no pueda reali-
zarse con seguridad.

cas, gestión de combustible o energía, etc.).
- Realización de un estudio aeronáutico de seguridad para las
operaciones a las que se habilita.
- Tener un programa de mantenimiento actualizado donde
consten las averías y problemas registrados.
- Tener un seguro de responsabilidad civil (los nuevos pre-
sentan una cláusula de protección de datos). Para ello es
necesario contar con licencia actualizada de piloto.
- Adoptar medidas de seguridad para evitar interferencias ilí-
citas u otros imprevistos por un uso inadecuado del radio-
transmisor.
- Garantizar que la operación a realizar es segura y se realiza
fuera de núcleos urbanos y a una distancia mínima de 8 km
de cualquier aeropuerto o aeródromo o 15 km en vuelo ins-
trumental.
- Las aeronaves deben contar también con una placa identifi-
cativa donde conste de forma legible y a simple vista: el nú-
mero de registro de la aeronave, mediante la designación
específica; el número de serie si es el caso, nombre de la
empresa operadora y los datos para contactar con la misma.
Aquellas aeronaves que pesen más de 25 kg al despegue
deben estar inscritas en el Registro de Matrícula de Aero-
naves de AESA y disponer de certificado de Aeronavegabi-
lidad (BOE, 2014; AESA, 2015).
La nueva disposición que entre en vigor próximamente,
plantea algunos cambios substanciales, como la posibilidad
de volar en zonas urbanas previa autorización de la Adminis-
tración Local y la Subdelegación del Gobierno y bajo medi-
das estrictas de seguridad; igualmente, los vuelos en zona
urbana con aparatos por debajo de 10 kg de peso, deberán ser
realizados a una distancia del piloto inferior a 100 m, mante-
niendo la altura por debajo de los ya estipulados 120 m
(AESA, 2015).
Planificación de vuelos y consideraciones técnicas
En general, el vuelo queda limitado por las condiciones
meteorológicas de lluvia y en especial, el viento. Con ve-
locidades de viento superiores a 30 km/h, el control de la
aeronave se complica y en especial cuando éste se presenta
con rachas y cizalladura. Además, la precisión en la cap-
tura de información georeferenciada puede quedar reducida
debido a los movimientos rápidos e imprecisos que no per-
miten posicionar el aparato con precisión –especialmente
importante en aquellas aeronaves por debajo de 5 kg de
peso–. La niebla puede ser también un problema, ya que
impide la recepción precisa de información GPS, dificul-
tando así el posicionamiento de la aeronave y su visibilidad,
especialmente en lugares donde el vuelo se hace de forma
automática en lo que se conoce como vuelo no visual
(BVLOS).
La planificación del vuelo debe también tener presente la
superficie estimada de vuelo –incluyendo un 20% más de su-
perficie del área total requerida– para que pueda haber solape
de información suficiente, eliminando así errores laterales por
falta de información. La superficie a cubrir dependerá de la au-
tonomía del dron –tiempo estimado de vuelo menos el tiempo
de vuelta y aterrizaje– y de la meteorología. La presencia de
viento a favor o en contra puede disminuir o aumentar el tiempo
de respuesta y de viaje, por lo que es importante realizar una es-
timación previa al vuelo. Además, la duración de las baterías se
ve condicionada por la temperatura, así como el tiempo de uso,
aumento de la potencia, velocidad, etc.
Otro aspecto importante a tener en cuenta en la captura
de información georeferenciada es la luz –dependiente de
la intensidad de los rayos solares y su posición–, especial-
mente útil en vuelos para la obtención de planimetrías. Así,
las diferencias producidas entre luces y sombras varían de
forma estacional y diurna. Por ello es necesario planificar
el momento y la orientación del vuelo a la hora de realizar
los trabajos aéreos dependiendo del tipo de información
que se quiera capturar. A diferencia del láser aerotrans-
portado, cuya efectividad está controlada por la intensidad
de la luz reflejada sobre el objeto –superficie del suelo o
pared–, la fotogrametría aérea no presenta este problema,
aunque condiciones de baja luminosidad y sombras natu-
rales tienden a mejorar los resultados (Petti et al., 2008).
La presencia de ríos, montañas y bosques sobre los que se
realiza el vuelo ejercen una influencia importante en el de-
sarrollo del mismo, por lo que deben ser analizados con de-
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Fig. 7.- Corrección automática de la imagen durante el procesado realizado para la identificación de labores mineras auríferas romanas en el suroeste
de León, mediante fotogrametría aérea. Se elimina el efecto ojo de pez (visible en la curvatura del camino marcado con la flecha), pero se sufre pér-
dida de información en la imagen, por lo que es necesario aumentar el solapamiento entre imágenes para poder realizar una reconstrucción tridimen-
sional de calidad.

tenimiento. Así, las diferencias térmicas que se producen por
absorción o emisión de las diferentes superficies tienden a
crear corrientes térmicas ascendentes/descendentes y turbu-
lencias que condicionan la sustentación de la aeronave y por
tanto pueden poner en riesgo la operación. Estas condiciones
son especialmente importantes en el verano, cuando estas co-
rrientes presentan una mayor intensidad por la mayor ra-
diación solar y absorción que presenta la superficie terrestre.
Las montañas ejercen a su vez un efecto de canalización de
los vientos, más intenso y hacia las cumbres durante el día y
en sentido contrario hacia la tarde-noche. El vuelo próximo a
fuertes desniveles puede ocasionar fuerzas de succión sobre
el aparato, para las que los pilotos deben estar preparados téc-
nicamente, con el fin de evitar posibles accidentes. Es por
tanto importante la pericia del piloto y su conocimiento téc-
nico a la hora de realizar una buena planificación de los vue-
los, de la que dependerá finalmente la captura de datos y su
precisión. Trabajos realizados recientemente por Fernández-
Lozano et al. (2015b) y Fernández-Lozano y Gutiérrez-
Alonso (2016a) sugieren la importancia del uso de puntos de
control terrestres y la metodología utilizada en la toma de
datos –ángulo de la focal, convergencia de tomas, etc.– para
la elaboración precisa de cartografías y trabajos aéreos.
Como se ha indicado en la sección de normativa, los pi-
lotos deben conocer la zona en la que se va a llevar a cabo el
vuelo, las limitaciones legales y los posibles problemas de-
rivados de trabajar en zonas restringidas como Parques Na-
turales o Zonas de Especial Protección para las Aves (Fig.6).
El control de zonas de anidación de aves limita la altura de
vuelo y la distancia, sobretodo en el periodo de cría de estas,
pudiendo acarrear problemas que deben ser estimados con
anterioridad al vuelo.
Entre las cuestiones técnicas de cara a la realización de
un vuelo, es necesario plantear con anterioridad la resolución
del mismo. En trabajos fotogramétricos la resolución de los
datos dependerá de la altura del vuelo y la distancia focal de
la lente de la cámara; por tanto, es necesario una calibración
previa, o el uso de herramientas que permitan la restitución
adecuada, eliminando efectos indeseados de la lente, como la
distorsión radial, el efecto cúpula, ojo de pez, etc. (Fig.7) (Ha-
kala, et al., 2010, Remondino, et al., 2011, Rosnell y Honka-
vaara, 2012, James y Robson, 2014, Nex y Remondino,
2014). La calidad del trabajo dependerá también de la cober-
tura del terreno, aunque no siempre un mayor solape supone
una mejora. Sin embargo, una cámara o un LiDAR aero-
transportado con mayor resolución pueden proporcionar un
mayor detalle. En el caso de las cámaras para la elaboración
de fotogrametrías por el método de Structure from Motion
(SfM), la presencia de intensa vegetación puede complicar la
elaboración de modelos digitales de alta resolución, por lo
que requiere conocimientos para el filtrado de las nubes de
puntos obtenidas, bien mediante métodos de clasificación
automática, manual o por medio de análisis de Fourier (Fer-
nández-Lozano y Gutiérrez-Alonso 2015b).
Todos estos aspectos deben ser considerados antes de la
realización de los vuelos, de forma que se pueda planificar de
forma efectiva, no sólo los tiempos de vuelo y la superficie del
terreno a cubrir, sino los posibles problemas que pueden sur-
gir y que condicionarán la calidad y seguridad del trabajo
aéreo realizado.
Aplicaciones geológicas
La utilización de drones presenta numerosas ventajas
desde el punto de vista geológico para la obtención de infor-
mación de los afloramientos, el cálculo y análisis de diferen-
tes parámetros sobre la superficie terrestre o el estudio de las
formas del terreno, entre otros. La diversidad de posibilidades
que ofrece hace extensivo su uso en las diferentes ramas de las
Ciencias de la Tierra, gracias a las diferentes tecnologías que
pueden incorporar —sensores láser, radar, sónar, sondas
atómicas, cámaras, etc.—. Además de poder ofrecer infor-
mación para uso científico, los drones ofrecen posibilidades
emergentes en el sector educativo y de la divulgación cientí-
fica, a través de la elaboración de vídeos, modelos 3D y fo-
tografías con puntos de vista y perspectivas diferentes que
pueden ayudar a la visualización de estructuras complejas,
permitiendo la interacción con el público. A continuación, es-
tablecemos una relación de algunos de los aspectos que están
evolucionando rápidamente en los últimos años, y que pueden
hacer de los drones una herramienta de grandes posibilidades
en el sector de la Geología y las Ciencias de la Tierra.
97
Javier Fernández-Lozano, Gabriel Gutiérrez-Alonso
Revista de la Sociedad Geológica de España, 29(1), 2016
Fig. 8.- a) Nube de puntos obtenida a partir de fotogrametría aérea con dron en una cantera próxima a la ciudad de Salamanca. Los puntos verdes y azules re-
presentan puntos de control y calidad obtenidos con un GPS diferencial sobre el terreno. Estos puntos sirven para el procesado y georreferenciación en los resul-
tados obtenidos. Sin el modelo tridimensional. b) Ortoimagen y contornos topográficos interpolados a 0.5 m, obtenidos a partir de la nube de puntos en (a).

Fotogrametría SfM
A diferencia de la fotogrametría tradicional, el método de
SfM se basa en la adquisición de imágenes de forma aleato-
ria, pero con un alto grado de solapamiento entre ellas. La
técnica se fundamenta en la determinación de puntos cor-
relacionables próximos, identificados en las distintas imá-
genes, en función de parámetros como el gradiente y la
intensidad de color de cada píxel. Para ello, es necesario con-
tar con una serie de puntos de control terrestres (4-6 o más
PCT, en función de la complejidad de la zona, presencia de
fuertes pendientes topográficas, etc.) que permitirán estable-
cer la proyección sobre una superficie planimétrica corregida
—i.e. ortorectificación—. La resolución de los datos
obtenidos por este sistema depende por tanto de la calibración
de la cámara y el número de puntos generados de forma auto-
mática, cuyo error es función de las propiedades de la imagen,
la posición de la cámara y la geometría de la superficie —i.e.
reflexión de la luz, sombras, solapamiento, etc.—(Remondino
et al., 2011; Carrivick et al., 2013; Hernandez-Lopez et al.,
2013).
La técnica de SfM posibilita la obtención de nubes de pun-
tos densificadas a partir de las cuales es posible reconstruir un
mosaico ortoreferenciado de imágenes, modelos digitales de
alta resolución, contornos topográficos y modelos 3D (Fig.8).
Además, el acceso a nuevos programas informáticos que in-
corporan algoritmos de ajuste automático (Bemis et al., 2014),
simplifica el procesado y aumenta el número de posibilidades
de tratamiento de las imágenes. Entre las nuevas características
que presentan, cabe destacar la posibilidad de incorporar algo-
ritmos de clasificado de nubes de puntos, que permiten realizar
un filtrado automático. Este sistema es de gran interés en zonas
vegetadas o con edificaciones, ya que posibilita, de forma rá-
pida y efectiva, eliminar objetos para obtener un Modelo Digi-
tal del Terreno (MDT) con una alta densidad de puntos. La
densidad y calidad del mismo dependerá de la separación exis-
tente entre objetos, ya que la nube de puntos se elabora a par-
tir de las imágenes. Por tanto, zonas densamente vegetadas
donde no sea posible observar la superficie de interes en la ima-
gen, no podrán ser identificadas y no tendrán una densidad de
puntos suficientes para poder elaborar una malla con precisión,
disminuyendo así la calidad del MDT generado.
Las aplicaciones de esta técnica en geología son numero-
sas, pues pueden obtenerse mapas topográficos de elaboración
rápida en zonas de estudio de difícil acceso y con diferentes re-
soluciones (escalas 1:1.000, 1:10.000, 1:25.000). Además, se
puede generar una ortofoto de alta resolución sobre la que rea-
98 APLICACIONES GEOLÓGICAS DE LOS DRONES
Revista de la Sociedad Geológica de España, 29(1), 2016
Fig. 9.- a) Mosaico de imágenes georreferenciadas y modelo digital del terreno (b) de las bocaminas de explotaciones romanas de lapis specularis en
Cuenca obtenidos por fotogrametría (SfM) con dron a 50 m de altura (resolución 7 cm/pixel).
Fig. 10.- a) Modelo fotorealístico georreferenciado para realización de análisis estructural de un pliegue situado en la ensenada de Llumeres (Astu-
rias). b) Obtención de parámetros como buzamiento, cubicación de volúmenes, cálculo de espesores de capas y digitalización de estructuras georrefe-
renciadas del pliegue de Llumeres.

lizar medidas (Fig. 9a). El modelo digital permite análisis cua-
litativo y cuantitativo, para establecer medidas reales de áreas,
volúmenes y longitudes, buzamientos y espesores de capa, así
como cálculos de parámetros de deformación con aplicación
en geología estructural (Fig. 10). Este método presenta muchas
posibilidades en otras muchas ramas como la minería, la geo-
morfología, la cartografía geológica o la geoarqueología que
pueden sin duda beneficiarse de esta información digital (Fer-
nández-Lozano y Gutiérrez-Alonso, 2016a).
La posibilidad de combinar tomas sucesivas de datos
digitales durante amplios periodos de tiempo y de forma
rápida (1-5-10-25 años), permite su uso en el campo de la
hidrogeología, para establecer zonas de afección por cre-
cidas, análisis de cauces o elaboración de modelos nu-
méricos para establecer la dinámica fluvial de las cuencas
hidrográficas. La generación de modelos digitales es tam-
bién de interés en el estudio de glaciares y riesgos geo-
lógicos, permitiendo la comparación sucesiva de modelos
digitales obtenidos en distintos periodos para analizar los
avances y retrocesos de los hielos, laderas, deslizamien-
tos, etc. (Fig.9b) (Rothmund et al., 2013; Fernández et
al., 2014).
La elaboración de modelos digitales fotorealísticos es de
interés para el análisis morfométrico de restos fósiles en el área
de paleontología –i.e. pistas fósiles, restos–, especialmente en
zonas de difícil acceso como paredes verticales, bancos de can-
teras, etc. (Petti et al., 2008; Remondino et al., 2010; Fernán-
dez-Lozano y Gutiérrez-Alonso, 2016a). Ofrece también
mayores posibilidades que el láser, especialmente en aflo-
ramientos caracterizados por la presencia de rocas claras o muy
cristalinas que favorecen la reflexión de la luz, proporcionando
información tridimensional de alta calidad. Los modelos 3D
obtenidos permiten un estudio cualitativo y cuantitativo de los
restos y facilitan las labores de conservación y preservación,
especialmente útil en zonas sin especial protección adminis-
trativa, fuera de Parques Naturales o Geositios (Fernández-
Lozano y Gutiérrez-Alonso, 2016b).
El SfM presenta a su vez grandes posibilidades de cara
a la divulgación científica o el campo educativo, mediante
la elaboración de imágenes tridimensionales que ayudan a
la interpretación de formas y procesos geológicos y
mineros, o también vídeos aéreos (Fig.10 y https:/
/www.youtube.com/channel/UC1hMCppVbI6BpB01AVR
N51Q). Esta información puede quedar contenida en apli-
caciones móviles o páginas web, siendo de gran interés
como información complementaria en geoparques, activi-
dades geoturísticas y/o educativas (Fernández-Lozano et
al., 2015b).
Son numerosas las ventajas que ofrece esta técnica, sin em-
bargo, se encuentra limitada por la superficie a cubrir, en ge-
neral pequeña, ya que el procesado de datos se realiza con
imágenes que pueden superar los 10 Mb. Por ejemplo, para cu-
brir 21 hectáreas de terreno son necesarias un mínimo de 350
fotografías. Por ello, en trabajos que necesitan cubrir grandes
extensiones de terreno se hace preferible el uso de otros senso-
res aerotransportados, como el LiDAR.
LiDAR
La tecnología LiDAR aerotransportada en drones se
basa en el mismo principio que el terrestre (Crutchley y
Crow, 2010). Un láser con distintas longitudes de
onda –i.e. verde para penetrar en agua o infrarojo próx-
imo para penetrar vegetación– representa un haz de luz
que es emitido, reflejado en el terreno y recibido de
nuevo en un sensor aerotransportado. El tiempo que tarda
en regresar a la aeronave multiplicado por la velocidad
de la luz es dividido a la mitad (tiempo de ida) para cal-
cular la altura de la superficie con respecto a la de la
aeronave. Cada rayo que colisiona con un objeto puede
emitir hasta 10 puntos de retorno, haciéndolo especial-
mente útil para identificar vegetación a diversas alturas.
Además, deben realizarse correcciones debido a las tur-
bulencias o movimientos involuntarios que pueda sufrir
el aparato durante el vuelo. En este caso el dron puede
contar con un GPS y un giróscopo o Sensor Inercial
(IMU) que mide en todo momento la velocidad del
aparato y los parámetros de orientación –i.e. rotación,
traslación e inclinación–. Esta información sirve para cor-
regir los valores de elevación, obteniendo un modelo fiel
a la superficie del terreno.
El procesamiento de datos LiDAR es más tedioso y
consume una mayor cantidad de tiempo. Sin embargo, a
diferencia de la fotogrametría, permite cubrir extensiones
99
Javier Fernández-Lozano, Gabriel Gutiérrez-Alonso
Revista de la Sociedad Geológica de España, 29(1), 2016
Fig. 11.- a) Modelo digital fotorealístico de las explotaciones mineras auríferas romanas obtenido por fotogrametría con dron (Castrocontrigo, León). b y
c) Modelo digital fotorealístico de bancos de cantera y ubicación de la sección que presenta fósiles de troncos de un bosque Carbonífero (Sabero, León).

amplias de terreno. En muchos casos el LiDAR incorpora
una cámara o es capaz de extraer parámetros de luz, per-
mitiendo añadir color a las nubes de puntos obtenidas. Estas
nubes de puntos pueden regularse y su resolución depen-
derá del ángulo de incidencia –máximo a 45º y el mejor en-
torno a 35º– y la altura de vuelo.
La nube de puntos LiDAR permite elaborar modelos
digitales de alta resolución. Además, los sistemas de clasi-
ficación de estos datos están muy avanzados, existiendo nu-
merosas plataformas de software que permiten procesar los
datos según alturas o puntos de retorno. Este método es es-
pecialmente útil en zonas muy vegetadas o entornos ur-
banos, ya que permite la rápida eliminación de objetos
(como casas o vegetación).
El uso de escáner láser para trabajos geológicos viene
en aumento en los últimos años, especialmente en su ver-
sión terrestre (Buckley et al., 2008; García-Talegón et al.,
2015). La entrada en el mercado tecnológico de los drones
ha permitido su uso en la modalidad aerotransportada, re-
levando la información LiDAR proporcionada por el Ins-
tituto Geográfico Nacional a un segundo plano para la
realización de trabajos minuciosos en superficies pe-
queñas, donde la información digital (principalmente una
nube de puntos de alta resolución y los valores de re-
flectancia de los objetos) no presenta la misma resolución
en todo el territorio nacional y, en muchos casos, existen
algunos puntos del país donde las campañas todavía no se
han terminado, por lo que no existen datos disponibles. Por
ello, el LiDAR en drones puede ofrecer grandes ventajas.
Con un peso de entre 5 y 10 kilogramos, y un precio que
alcanza los 35.000-50.000€, puede ofrecer muchas posi-
bilidades para la realización de trabajos rápidos en el área
de geomorfología –medición de cauces, profundidades y
batimetría de ríos y plataforma marina, base para elabora-
ción de análisis del relieve, modelos numéricos hidrogeo-
lógicos, evolución glaciar, análisis de cuencas nivales,
etc.– (French, 2003; Jones et al., 2007; Labourdette y
Jones, 2007; Baños et al., 2011). También es de interés en
el área de ingeniería geológica, la tectónica y los riesgos
geológicos, estando su uso extendido en el análisis de
reptación de laderas, análisis de fallas, deslizamientos y
obras públicas (Cunningham et al., 2006; Chan et al.,
2007; Gutiérrez, 2013). En minería puede facilitar el cál-
culo de volúmenes y superficies a partir de los modelos
digitales obtenidos, sirviendo para el control y estudio del
avance de frentes de cantera.
En el área de paleontología y geofísica, permite elabo-
rar mapas de contornos y modelos digitales de forma rá-
pida y eficaz para analizar parámetros morfométricos y
preservar restos fósiles en el primer caso, y establecer co-
rrecciones con la topografía obtenida para estudios de
prospección gravimétrica o sísmica en el segundo (Petti et
al., 2008; Remondino et al., 2010; Lin et al., 2011;
Chisholm et al., 2013). El LiDAR puede ser también de
gran ayuda para analizar la contaminación de suelos o ela-
boración de cartografía geológica, ya que los valores de in-
tensidad o reflectancia –i.e. longitudes de onda
características de los distintos materiales geológicos por
absorción del pulso láser– de los diferentes materiales se
presentan geolocalizados (Chuvieco-Salinero, 1996).
También puede ser utilizado en la rama de vulcanología
para analizar, no sólo los gases emitidos, sino también las
elevaciones del terreno que se producen en los bordes de las
calderas (Edner et al., 1994; Favalli et al., 2009). Esta téc-
nica podría usarse para elaborar mapas de peligrosidad vol-
cánica o analizar la distribución de usos de suelo, zonas de
evacuación, etc. El LiDAR también puede ser útil para la
identificación de zonas mineras en geoarqueología (galerías
de acceso a minas interiores). Mediante el tratamiento pos-
terior de los parámetros contenidos en el modelo digital
elaborado, se puede realizar un tratamiento informático que
permita la identificación de características o elementos
geoarqueológicos de interés (Fig.11) (Fernández-Lozano y
Gutiérrez-Alonso, 2015a; Fernández-Lozano et al., 2015c).
En trabajos de patrimonio permite establecer, gracias a los
valores de reflectancia, una buena correlación con la pre-
sencia de patologías y daños estructurales que afectan a la
roca de construcción. Por eso está ampliamente extendido
en el estudio de patrimonio arquitectónico (Armesto-
González et al., 2010; García-Talegón et al., 2015).
Otra de las posibilidades que ofrece esta tecnología se
relaciona con la meteorología y las ciencias del mar, ínti-
mamente ligadas a la geología. En función de los distintos
tipos de laser utilizado se puede obtener medidas de conta-
minación o análisis de distintos tipos de gases contenidos
en la atmósfera. Así, en función de la dispersión del haz de
luz láser, se puede estimar la concentración de partículas
dispersas tanto en un fluido como en el aire.
Los modelos tridimensionales generados con esta tec-
nología, al igual que en el caso anterior, pueden ser tam-
bién utilizados para la elaboración de material divulgativo.
Geofísica
Aunque aún está en fase experimental, el estudio de
gravedad y magnetismo aerotransportados en drones for-
man parte de una tecnología emergente en los últimos años
(Miles et al., 2005; Thomson et al., 2007). El precio actual
de mercado imposibilita dotar a grupos científicos pe-
queños con esta tecnología, pero su rápido avance promete
novedades asequibles en un futuro próximo. Esta tec-
nología permitirá cubrir grandes extensiones de terreno en
poco tiempo y de forma eficaz, así como el estudio de zonas
remotas o de difícil acceso –e.g. áreas montañosas, desier-
tos, selvas, etc.–. Los drones pueden facilitar las labores de
exploración geofísica en tareas de exploración y produc-
ción en la industria de hidrocarburos (Barnard, 2010).
Existen otras áreas de interés para estudios de prospec-
ción geofísica, tanto en temas mineros como de ingeniería,
ciencias del mar, etc. (Masson et al., 1994; Pereira et al.,
2009; Paraschos, 2014).
Cámaras multiespectrales y térmicas
En los últimos años, la entrada en el mercado de cá-
maras multiespectrales y térmicas ha revolucionado otras
áreas temáticas como la agricultura de precisión. Sin em-
bargo, el uso de cámaras multiespectrales puede imple-
mentarse para el análisis de suelos y litologías, como parte
de un sistema de teledetección rápido y eficaz en el área de
100 APLICACIONES GEOLÓGICAS DE LOS DRONES
Revista de la Sociedad Geológica de España, 29(1), 2016

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Javier Fernández-Lozano, Gabriel Gutiérrez-Alonso
Revista de la Sociedad Geológica de España, 29(1), 2016
Fig. 12.- a) Modelo digital de elevaciones obtenido con LiDAR aerotransportado (resolución 1m) con sombreado. b) Tratamiento del mismo DEM
que a). c) cartografía geológica y ubicación de las principales dolinas y accesos de galería interior en complejo minero de Lapis Specularis (Cuenca)
realizado sobre los datos topográficos de alta resolución obtenidos durante el procesamiento de datos LiDAR en a).
la geología (Anderson, 1976; Chuvieco-Salinero, 1996).
Este método se basa en la separación de las distintas longi-
tudes de onda de la luz absorbida y emitida de vuelta por los
distintos elementos del paisaje. Así, por ejemplo, se habla
de bandas espectrales o índices de color, ya que cada objeto
presenta unas características diferentes de aquellos que le

rodean. El comportamiento de la cubierta terrestre, depen-
derá por tanto de factores externos que modifican su com-
portamiento espectral teórico, como el ángulo de incidencia
solar, el relieve, la influencia de la atmósfera, el tipo de
substrato geológico, etc.
Esta tecnología tiene un gran potencial para el análisis
de suelos, problemas de hidrología relacionados con la con-
taminación de aguas, la cartografía geológica, los riesgos
geológicos o la planificación del territorio y el medio am-
biente (Stetson et al., 2000; Ellenberg et al., 2014; Smith,
2015; Su y Chou, 2015). Es rápida de usar y permite
analizar en tiempo real la superficie de estudio. En el área
de paleontología puede utilizarse para la identificación y
descripción de restos fósiles y pistas de gran tamaño, pues
permite identificar los distintos materiales geológicos de
los que se compone un estrato y su relleno –e.g. una galería
rellena con arena en un material más arcilloso–.
Cabe destacar su uso en temas de patrimonio arquitec-
tónico y el análisis de patologías en rocas. El uso de esta
tecnología implementada en drones permite acceder a pun-
tos remotos y paredes verticales de edificios, ahorrando
tiempo y dinero al suprimir los andamios, andamios y
grúas. De esta forma se pueden cubrir grandes extensiones
en poco tiempo, obteniendo información rápida y eficaz.
El uso de cámaras térmicas también está muy exten-
dido. Su funcionamiento es muy similar, operando en la
banda del espectro infrarrojo. Es especialmente útil para
los trabajos mineros, en especial para la identificación de
bocaminas o zulos tanto en geoarqueología como en geo-
logía forense. Esta tecnología funciona aportando informa-
ción de las variaciones de temperatura que presentan los
objetos, así, las zonas de oquedades que caracterizan las
entradas a minas antiguas, presentan un índice térmico muy
diferente al de las rocas de su alrededor. Este mecanismo
permite también identificar fracturas, huecos y diferencias
composicionales en piedras de fachadas, por lo que tam-
bién puede tener un uso en el estudio de patologías de la
roca en temas de patrimonio.
Otros sensores: sonar, radar y sondas geoquímicas y
atómicas
Existen en la actualidad diferentes sensores que pueden
ser integrados en los drones. Sin embargo, su uso es muy res-
tringido. El uso de ultrasonidos ya ha sido probado en drones
para facilitar su estabilidad en lugares donde el GPS no recibe
señal –i.e. el GPS proporciona estabilidad al dron, facilitando
su manejo. Sin embargo, en zonas de interior, como cuevas,
galerías, etc., la falta de señal impide la georreferenciación y
estabilización del aparato–. En ausencia de señal es necesario
el uso de otros sensores que faciliten su estabilidad. Los sen-
sores sonar pueden también utilizarse como método de tele-
detección para la cartografía geológica, tanto para obtener
información de la superficie terrestre como de los fondos ma-
rinos (Masson et al., 1994). De igual manera, el radar, un sis-
tema que funciona por emisiones de ondas de radio, permite
la elaboración de cartografías y puede ser de interés en temas
de prospección geofísica.
Finalmente, las sondas geoquímicas permiten la captura en
tiempo real de elementos contaminantes en la atmósfera o gases
que podrían permitir el estudio y actividad de fumarolas en
zonas volcánicas activas, para el estudio de la predicción de su
actividad (Caltabiano et al., 2005; McGonigle et al., 2008). Más
recientemente, con la entrada de drones anfibios, la obtención de
102 APLICACIONES GEOLÓGICAS DE LOS DRONES
Revista de la Sociedad Geológica de España, 29(1), 2016
Fig. 13.- Datos calibrados de contaminación radiactiva obtenidos con un medidor atómico integrado en un dron (Modificado de Furutani et al. 2013).

datos en grandes superficies de agua como pantanos, océanos o
ríos permite el estudio de la contaminación, presencia de algas,
etc. (Pisanich y Morris, 2002; Yang et al., 2015). De forma si-
milar, los sensores atómicos montados en drones facilitan la ob-
tención de información y análisis de contaminación en zonas
afectadas por la presencia de radiactividad y que por razones de
seguridad no son accesibles para su estudio (Fig.12). Reciente-
mente han sido utilizados para la monitorización de contami-
nación radioactiva en la zona del accidente de la central nuclear
de Fukushima, ocurrido en 2011 (Furutani et al., 2013).
Futuro de los drones
Como hemos visto en este trabajo, los drones represen-
tan una herramienta que ofrece grandes posibilidades en di-
versos campos de la geología –la paleontología, la minería,
la geología estructural, geomorfología, ingeniería geoló-
gica, etc.– su uso queda a merced de las futuras normativas
que vayan aplicándose y los condicionantes y restricciones
que, por motivos de seguridad y protección de datos per-
sonales, exija la ley. Sin duda alguna, el aumento de las
prestaciones de este tipo de aparatos y sobre todo una
mayor autonomía de vuelo de sus baterías, prometen hacer
de los drones una herramienta muy versátil en el campo de
las Ciencias de la Tierra en general.
La capacidad de las empresas dedicadas al sector de los
drones para fabricar herramientas de aplicación geológica
como LiDAR, gravímetros, magnetómetros, etc., cada vez
más pequeños, precisos y ligeros, augura un futuro prome-
tedor para este tipo de aeronaves.
Por todo ello, parece claro que los drones pueden pro-
porcionar, en un futuro no muy lejano, nuevas posibili-
dades para el estudio geológico de nuestro planeta,
ofreciendo multitud de herramientas que permitan obtener
información científica fiel y de alta resolución. Además,
los drones ofrecen información útil para acercar la geolo-
gía al público mediante la elaboración de modelos tridi-
mensionales realistas, películas e imágenes, favoreciendo
la concienciación social y administrativa, así como el in-
terés por las Ciencias Geológicas. Toda esta información
puede ser integrada en las políticas de preservación del
patrimonio geológico, orientadas a la creación de geopar-
ques y las actividades relacionadas con el geoturismo,
abriendo un nuevo campo en el ámbito de la divulgación
científica y la educación relacionada con la Geología (Fer-
nández-Lozano y Gutiérrez-Alonso 2016b).
Conclusiones
La entrada en el mercado de tecnologías geomáticas
como los drones ha abierto un nuevo campo de aplicación
en la rama de las Ciencias Geológicas. La capacidad de este
tipo de aeronaves no tripuladas para desarrollar trabajos en
regiones remotas, de difícil acceso o muy vegetadas, hace
de ellos una herramienta de gran versatilidad para trabajos
científicos. En esta línea, la implantación de nuevas tec-
nologías como el láser aerotransportado, los micro-
gravímetros o los magnetómetros, suponen un avance para
la elaboración de trabajos que permita simplificar los méto-
dos tradicionales de captura, análisis y procesado de datos,
reduciendo costes y tiempo de trabajo. Estas ventajas, sin
embargo, se encuentran limitadas por la normativa vigente,
a zonas no urbanas, alejadas de aeropuertos y otros espacios
con protección especial –como Parques Naturales, Zonas
ZEPA, etc.–. Aunque la entrada en vigor de la nueva ley
supone una mayor capacidad para la realización de trabajos
aéreos, estos se encuentran restringidos por otros aspectos
que, hoy por hoy, limitan su uso, como la autonomía de
vuelo (< 1 h) y el peso (< 25 kg). Además, la posibilidad de
combinar información científica y divulgativa, abre nuevos
campos para acercar las Ciencias de la Tierra a la sociedad,
creando conciencia del patrimonio natural y geológico de
cara a promocionar la geología. Este tipo de herramientas
facilita la adquisición de información tridimensional que
puede ser incluida en el contenido de geoparques y geosi-
tios, impulsando el geoturismo y la divulgación científica
entre la población. Por todo ello, los drones presentan
grandes posibilidades para estudiar, interpretar y describir
elementos del patrimonio geológico y su desarrollo en el
futuro abrirá, sin dudas, nuevas posibilidades en el campo
de la geología.
Agradecimientos
Este trabajo ha sido financiado por el proyecto del Min-
isterio de Economía y Competitividad CGL2013-46061-P
y por el proyecto del Programa de Financiación de Grupos
de Investigación del Plan Estratégico de Investigación y
Transferencia de Conocimiento de la USAL. Los autores
desean agradecer a la Junta de Castilla y León por la fi-
nanciación de Javier Fernández-Lozano. Los autores de-
sean agradecer al Editor, a la Dra. Patricia Ruano y al Dr.
Fidel Martín González los comentarios y sugerencias que
han ayudado a mejorar este manuscrito.
Referencias
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MANUSCRITO RECIBIDO EL 12-01-2016
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ACEPTADO EL MANUSCRITO REVISADO EL 06-03-2016
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Javier Fernández-Lozano, Gabriel Gutiérrez-Alonso
Revista de la Sociedad Geológica de España, 29(1), 2016