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RECUPERAR, CLASIFICAR, Y DIGITALIZAR LA
INFORMACION DE LOS PROYECTOS DE
NIVELACION POR EL GRUPO INTERNO DE
GEODESIA
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
INGENIERÍA TOPOGRAFICA
BOGOTA
2017
ANDRÈS FELIPE FUENTES PINEDA
COD: 20121032006
1
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
INGENIERÍA TOPOGRÁFICA
(TRABAJO DE GRADO EN LA MODALIDAD DE PASANTÍA)
RECUPERAR, CLASIFICAR, Y DIGITALIZAR LA INFORMACION DE LOS PROYECTOS DE
NIVELACION POR EL GRUPO INTERNO DE GEODESIA
PROYECTO DE PASANTÍA PARA OPTAR POR EL TÍTULO DE INGENIERO
TOPOGRÁFICO
ANDRÈS FELIPE FUENTES PINEDA
COD: 20121032006
DIRECTOR INTERNO:
ING. ROBINSON QUINTANA PUENTES
DIRECTOR EXTERNO:
ING. FRANCISCO MORA TORRES
BOGOTÁ D.C. DICIEMBRE DE 2017
2
CONTENIDO
1. Introducción............................................................................................................................. 4
2. Resumen Ejecutivo ................................................................................................................. 6
3. Objetivos ................................................................................................................................. 7
3.1 Objetivos General ............................................................................................................. 7
3.2 Objetivos Específicos ........................................................................................................ 7
4. Metodología ............................................................................................................................ 8
4.1 Recuperación y Digitalización de Extractos de nivelación ................................................. 8
4.2 Recuperación y digitalización del Libro de Nivelación de las Líneas Antiguas ................. 10
4.3 Estructuración de Circuitos de Nivelación ....................................................................... 10
4.4 Creación de la GDB única de Nivelación ......................................................................... 11
5. Resultados Obtenidos ........................................................................................................... 15
6. Conclusiones……………………………………………………………………………………………..19
6. Referencias ........................................................................................................................... 20
INDICE DE TABLAS
Tabla 1. Organización y atributos de la
GDB……………………………………………………………………….…………………………………14
Tabla 2. Líneas de Nivelación recuperadas a partir de los extractos
análogos…………………………………………………………………….………………………………16
Tabla 3. Circuitos estructurados para su posterior incorporación a la GDB………………………..16
Tabla 4. Shape tipo línea incorporados en la GDB…………………………………………………...17
Tabla 5. Vértices geodésicos de los circuitos ingresados a la GDB………………………………..18
3
TABLA DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1 Esquema de nivelación formato análogo ..................................................................... 8
Ilustración 2. Extracto de nivelación formato análogo. ..................................................................... 9
Ilustración 3 Extracto de nivelación en formato digital .................................................................... 9
Ilustración 4 Información encontrada en el libro negro .................................................................. 10
Ilustración 5 Búsqueda de Información de Comisiones en geocarto. ............................................. 10
Ilustración 6 Circuito Estructurado en formato IGAC. ..................................................................... 11
Ilustración 7 Líneas de Nivelación ubicadas geográficamente. ...................................................... 12
Ilustración 8 GDB y Datasets correspondientes con sus Feature Class Necesarios. ..................... 12
Ilustración 9 Modelo Para obtener los puntos geodésicos de cada línea. ...................................... 13
Ilustración 10 Circuito de Nivelación con los Puntos Geodésicos. ................................................. 13
Ilustración 11 Shapes tipo línea incorporados en la GDB .............................................................. 16
Ilustración 12 Circuitos ingresados a la GDB ................................................................................. 17
4
1. INTRODUCCIÓN
El Instituto Geográfico Agustín Codazzi - IGAC1 es la entidad encargada de producir el mapa oficial
y la cartografía básica de Colombia; elaborar el catastro nacional de la propiedad inmueble; realizar
el inventario de las características de los suelos; adelantar investigaciones geográficas como apoyo
al desarrollo territorial; capacitar y formar profesionales en tecnologías de información geográfica y
coordinar la Infraestructura Colombiana de Datos Espaciales - ICDE2. (IGAC, 2016)
Redes de Nivelación
Las redes de nivelación en Colombia han sido establecidas por el Instituto Geográfico Agustín
Codazzi (IGAC) a lo largo de las carreteras nacionales y siguiendo los estándares técnicos del
Servicio Geodésico Inter Americano (IAGS3: Interamerican Geodetic Service). Para el efecto, se
definieron tres niveles de precisión:
a. Red de nivelación de primer orden:
Contiene los circuitos básicos de nivelación, cuyo diámetro promedio es de -100 Km.
b. Líneas de nivelación de segundo orden:
Estas densifican los circuitos de primer orden, en ciudades mediana y pequeñas teniendo
una precisión de 8 mm por Km.
c. Líneas de nivelación de tercer orden:
Estas densifican las de primer y segundo orden donde su precisión oscila en los 12mm por
Km.
1 Instituto Geográfico Agustín Codazzi 2 Infraestructura Colombiana de Datos Espaciales 3 Interamerican Geodetic Service
5
Dado el carácter oficial de la entidad se requiere recuperar y digitalizar la información de los
proyectos geodésicos de nivelación (plan 1951-1999); Por lo que se solicita estudiantes en
modalidad de pasantía para realizar dicha actividad.
Adicional a esto se es indispensable que durante el transcurso de la pasantía se genere una base
de datos única de nivelación donde se recopile toda la información de las líneas y de los circuitos de
nivelación del país, con el objetivo de unificar toda la información existente.
El proyecto culminara una vez se cumplan este proceso con la información totalmente digitalizada y
hasta cumplir el tiempo estipulado en el Acuerdo 038 de 2014 "Modalidades de Grado". De la
Universidad Distrital Francisco José de Caldas.
6
2. RESUMEN EJECUTIVO
El IGAC tiene como misión producir, investigar, reglamentar, disponer y divulgar la información
geográfica, cartográfica, agrológica, catastral, geodésica y de tecnologías geoespaciales para su
aplicación en los procesos de gestión del conocimiento, planificación y desarrollo integral del país.
(IGAC, 2016).
Respecto a información geográfica se entiende que debe primar la precisión y confiabilidad de esta
destacando la calidad en los procesos técnicos y su control para desarrollar este tipo de información.
La calidad de la información es de suma importancia para el desarrollo de una buena planificación
del uso del suelo, de su espacio en general y especialmente en el progreso infraestructural de un
país.
El IGAC debe garantizar la precisión en sus redes de nivelación sea de primer, segundo o tercer
orden esto con el objetivo de que los procedimientos realizados a partir del amarre de estos circuitos
cumplan con las mínimas precisiones requeridas para la entrega de un trabajo confiable y eficaz;
Para realizar este proceso se requieren los pasantes, por lo que se es necesario generar una buena
clasificación y digitalización de la información apoyándose en un trabajo organizado y de equipo
con el fin de cumplir a cabalidad las funciones a desarrollar.
Es por ello que es necesario la realización de este trabajo ya que se desea apoyar con conocimientos
adquiridos a través del programa de pregrado de Ing. Topográfica orientado por la Universidad
Distrital Francisco José de Caldas colaborando con el proceso que se adelanta en oficina y así
cumplir con la misión del IGAC, con las disposiciones de la corte constitucional y con la calidad
necesaria de la información geográfica.
Por ultimo también se desea postular esta práctica a realizar en el IGAC de manera presencial como
Trabajo de Grado para la validación del título profesional.
7
3. OBJETIVOS
3.1 Objetivos General
Recuperar, clasificar y digitalizar la información correspondiente a los proyectos geodésicos
de nivelación pertenecientes al plan de nivelación 1951 – 1999 del GIT de Geodesia del
Instituto Geográfico Agustín Codazzi.
3.2 Objetivos Específicos
• Recuperación de la información de los proyectos que se encuentran en el DATACENTER,
CD y microfilms.
• Clasificar la información corresponde a los proyectos Geodésicos realizados.
• Digitalizar los proyectos de nivelación pertenecientes a la Red Geodésica Nacional de 1951
– 1999.
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4. METODOLOGÍA
Durante el transcurso de la pasantía se desarrollaron dos metodologías muy diferentes una de la
otra debido a que se secciono el trabajo en dos partes
1. Recuperación y digitalización de las líneas de nivelación antiguas correspondientes a la red
1951.1999
2. La creación y unificación de una base de datos única para el proyecto de nivelación donde
se pudiera encontrar la información precisa de todos los circuitos de nivelación del país
4.1 Recuperación y digitalización de extractos de nivelación
La realización de este proceso fue realizada durante los primeros 2 meses de la pasantía, cuando
se llevaba ejecutando el 50% de esta, consistía en la recopilación y digitalización de las redes de
nivelación antiguas correspondientes al plan de nivelación nacional 1955-1999 con el objetivo de
calcular estas líneas de nivelación y que en lo posible estas se ajustaran en circuitos de nivelación
de segundo orden (4√k).
Las actividades realizadas son:
Recuperar la información de la Red Geodésica que se encuentra ubicada en proyectos en formato
análogo.
Ilustración 1 Esquema de nivelación formato análogo
9
Ilustración 2. Extracto de nivelación formato análogo.
Para este proceso lo primero que se debía hacer era analizar el esquema de nivelación
para así entender el orden de ejecución de cada línea de nivelación y que en el momento
de digitalizar cada uno de los extractos no hubiese posibilidad de cometer algún error
Digitalizar el extracto de nivelación en el formato de Excel predeterminado para el
IGAC
Ilustración 3 Extracto de nivelación en formato digital
.
En la ilustración 3 se aprecia que se ha digitalizado cada uno de los datos de nivelación
encontrados en el extracto obtenido análogamente, el objetivo de digitar los datos
además de recuperar la información era certificar que estas nivelaciones pertenecían a
redes de segundo orden como se puede visualizar en la presente ilustración, para esta
parte del proceso simplemente se validaba que las divergencias cumplieran con la
fórmula 4√k,la necesaria para certificar que la nivelación cumple con los objetivos
propuestos.
10
4.2 Recuperación y digitalización del Libro de Nivelación de las Líneas Antiguas
El desarrollo de este proceso fue durante 2 semanas en los que se necesitaba con urgencia
digitalizar un libro (Negro) pues se requería esta información para poder calcular otros circuitos, en
este libro solo se encontraba los siguientes datos:
4.3 Estructuración de Circuitos de Nivelación
Este proceso se realizó con dos objetivos fundamentales, el primero es de facilitarle un poco el
trabajos al calculista debido a que se perdía bastante tiempo al estructurar los circuitos de
nivelación, como segundo objetivo y más importante es el de incorporar estos circuitos a la base de
datos geográfica creada para el proyecto de nivelación en el GIT de Geodesia
Este proceso se realizaba de la siguiente manera:
a. Con los ID de las comisiones de las líneas de nivelación, se realizaba la consulta en
geocarto con el propósito de obtener la información de las comisiones.
Ilustración 4 Información encontrada en el libro negro
Ilustración 5 Búsqueda de Información de Comisiones en geocarto.
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b. Organizar los extractos de estas comisiones de nivelación y unificarlos en un único
extracto para un circuito de nivelación.
Ilustración 6 Circuito Estructurado en formato IGAC.
4.4 Creación de la GDB única de Nivelación
Este consiste en la creación de la base de datos geográfica de las líneas de nivelación nuevas, donde se espera obtener una información completa y precisa de estas, pues la información que se tiene realmente está bastante desorganizada y se encuentra en muchas fuentes de información, por tanto la idea es unificar y consolidar todo en una sola bases de datos donde estén sus líneas y circuitos con sus correspondientes características El proceso realizado es el siguiente:
1. Las líneas de nivelación 1 a la 20 se encuentran en un shape el cual está completamente erróneo en cuanto al trazado o recorrido de las líneas de nivelación, por tanto para obtener una información más precisa se realizó un ajuste a estas líneas de nivelación teniendo en cuenta los siguientes parámetros:
a. Se trazaron las líneas a partir de la geodatabase del IGAC donde se encuentran organizadas las vías del país, tomando esta como referencia para el recorrido de las lineas. b. Cuando se tenían dudas se les interrogaba al personal de campo que realizaron las líneas para hacer aclaración de estas y poder obtener una información optima en cuanto a distancia de la línea y trazado de esta. Con este paso se dio fin a la primera parte del proceso donde se necesitaba tener una información correcta acerca del trazado de cada una de las líneas de nivelación. Durante este proceso se realizó la creación de una base de datos nueva donde se espera tener ordenado cada línea de la siguiente manera:
a. Una base de datos total de las líneas de nivelación b. Creación de un feature dataset para cada línea de nivelación
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c. Crear 2 feature class para cada dataset donde se va a tener información del recorrido de la línea a partir de un shape tipo línea y también tener un shape tipo punto donde se evidenciaran los puntos geodésicos por donde pasa cada línea de nivelación con su correspondiente información de cada uno de estos.
Ilustración 8 GDB y Datasets correspondientes con sus Feature Class Necesarios.
2. Después de obtener la geometría de las líneas se procede a la creación e implementación de
los puntos geodésicos por los que pasa la línea o circuito de nivelación a partir de las siguientes fuentes de información y utilizando las herramientas de geoprocesamiento de Arcgis como buffer o intersect operadas por el siguiente modelo.
Ilustración 7 Líneas de Nivelación ubicadas geográficamente.
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Ilustración 9 Modelo Para obtener los puntos geodésicos de cada línea.
a. Extractos de Nivelación estructurado de la línea o circuito correspondiente b. Se utilizaron los siguientes shapes como punto base de información para migrar los puntos
de la línea de nivelación a su feature class correspondiente. 1. Base de datos GNSS de vértices geodésicos 2. Shape “RGN_2017_NIVELACION” 3. Descripciones de Geocarto
4. Con el objetivo de tener una información completa se realizó como modo complementario para la base de datos y el shape de puntos geodésicos la migración de la información de los municipios y departamentos con sus correspondientes códigos Dane a través de la herramienta de geoprocesamiento de Arcgis denominada “Intersect”.
Ilustración 10 Circuito de Nivelación con los Puntos Geodésicos.
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5. Al realizar esto lo único que queda es organizar la base de datos de los puntos geodésicos con los correspondientes atributos que se esperan obtener al finalizar el proceso, para esto se adjunta un Excel con la base de datos organizada para un circuito en específico, donde se aprecian sus diferentes campos y la información del respectivo “feature class” de los puntos geodésicos de la GDB.
Nombre de campo Tipo de dato Tamaño
OBJECTID ID del objeto -
Shape Geometría -
Nomenclatura Texto 254
Nivelado Texto 254
Estado punto Texto 254
Latitud Double -
Longitud Double -
Altura elipsoidal Double -
Tipo punto Texto 254
ID Comision Texto 254
Año toma info Long integer -
Línea Texto 254
Nombre línea Texto 254
Tramo Texto 254
Altura geométrica Double -
Orden Texto 254
Fecha de cálculo Date -
Tipo coor Texto 254
Dpto ccdgo Texto 254
Dpto cnmbr Texto 254
Cod dptomp Texto 254
Nomb mpio Texto 254
Ruta alm Texto 254
ID Cálculo Texto 254
Código memoria Texto 254
Lat metadato N Double -
Long Metadato E Double -
Long Metadato W Double -
Lat metadato S Double -
Observaciones Texto 254 Tabla 1. Organización y atributos de la GDB
De esta manera se logró obtener una base de datos integra para el grupo de Nivelación donde ella puede brindar la información suficiente que requiera algún usuario de ella concerniente a nivelación.
El proceso anteriormente descrito se realizó para cada una de las lineas de nivelación, de tal manera
se logró terminar en un 95% la GDB creada.
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5. RESULTADOS OBTENIDOS
En esta sección se evidenciara los diferentes resultados en las distintas áreas que se obtuvieron en
el transcurso de la pasantía, brindando así una mayor información al lector.
5.1 Extractos de Nivelación recuperados de formato análogo a digital
Durante este proceso de la pasantía se realizó la recuperación de bastantes extractos de
nivelación correspondientes a las líneas antiguas, posteriormente se evidenciara en una tabla la
cantidad de folders que fueron recuperados y digitalizados.
LINEA UBICACIÓN KMS
BL-4 CAUCASIA-AYAPEL 42.935
CW-2 TS 2 14.985
CW-2A PASTO-POPAYAN 33.456
CW-2 PASTO-POPAYAN 368.496
TE-3 PUERTA DE HIERRO-MAGANGUE 30.600
TE-3 COROZAL-MAGANGUE 74.205
TE-4 LA MATA-LA GLORIA 27.032
AN-2 TURBO-ARBOLETES 44.870
AN-8 SAN RAFEL- BALSEADERO A GARRUCHA 39.990
AN-9 NACHI- LA ESPERANZA 13.030
AT-7 CALAMAR-SOPLAVIENTO 37.030
CIRCUITO#1 PROYECTO COLOMBO HOLANDES 161.095
CIRCUITO#2 PROYECTO COLOMBO HOLANDES 109.036
CIRCUITO#3 PROYECTO COLOMBO HOLANDES 146.397
CIRCUITO#4 PROYECTO COLOMBO HOLANDES (BANCO-LA GLORIA) 209.656
ABL-9 8.510 Tabla 2. Líneas de Nivelación recuperadas a partir de los extractos análogos
Se puede evidenciar que durante esta parte del proceso se lograron recuperar en extractos un total
de 1361.323 Km de nivelación que lo más seguro es que aplique como nivelación de segundo orden.
5.2 Recuperación de las líneas de Nivelación de las líneas antiguas
Para este ejercicio se recuperaron un total de 5998 puntos correspondientes aproximadamente a 65
líneas de nivelación realizadas o calculadas en los años 1955,1958, 1985, 1995, 1996
principalmente.
5.3 Circuitos Estructurados
Se lograron estructurar 3 circuitos que sumaron una longitud total de 1851.326 Km de nivelación de
primer orden, cabe resaltar que estos circuitos fueron calculados posteriormente por el personal
perteneciente al GIT de geodesia y fueron incorporados a la GDB de nivelación creada.
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CIRCUITO LINEAS
INCLUIDAS DISTANCIA
(KM)
CARMEN DE BOLIVAR-CIENAGA- BOSCONIA 7,6,8 747.326
MARIQUITA-MEDELLIN 3,4,9,13,14 624.000
BOGOTA-IBAGUE 3,2 480.000 Tabla 3. Circuitos estructurados para su posterior incorporación a la GDB
5.4 Información ingresada a la GDB
Se crearon los “Feature Dataset” correspondientes para dejar de manera organizada la informacion
dentro de ella, y a estos se le crearon los debidos “Feature Class”, esto con el fin de brindarle el
orden debido a la base de datos.
5.4.1. Shape tipo Linea
N° LINEA DISTANCIA (KM)
6 LA YE- RIOAHACHA-CUATRO VIAS 738.998
7 RIOAHACHA-BOSCONIA-CARMEN DE BOLIVAR 473.823
5 LA YE- PLANETA RICA 102.856
4 CALARCA-LA YE 650.651
9 LA FORTUNA- LA YE DE PUERTO OLAYA 652.302
2 BUENAVENTURA-CALI 562.283
3 BOGOTA-IBAGUE 281.052
20 NEIVA-ESPINAL 158.22
12 MEDELLIN-CAÑO ALEGRE 170.146 abla 4. Shape tipo línea incorporados en la GDB.
Ilustración 11 Shapes tipo línea incorporados en la GDB
17
Se crearon 9 shapes tipo linea en total con una distancia de 3790.331 Km de longitud.
5.4.2. Shape tipo Punto
Se realizaron los shapes de los puntos geodésicos para los siguientes elementos:
CIRCUITO LINEAS
a. Circuito Ovejas 12,9,7,6,5,4
b. Circuito la Ye-Planeta Rica 4,5
c. Circuito Carmen de Bolívar- Ciénaga - Bosconia 6,7,8
d. Circuito Bogotá- Ibague 3,2
e. Circuito Mariquita-Medellín 14,4,9,3,13
f. Linea 20 Neiva- Espinal 20 Tabla 5. Vértices geodésicos de los circuitos ingresados a la GDB
Ilustración 12 Circuitos ingresados a la GDB
Durante la creación de los shapes para los circuitos alternamente se iba alimentando los shapes
para las líneas, por ende también se realizaron los shapes de líneas que contenían estos circuitos.
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6. CONCLUSIONES
Ajustar las redes de nivelación entre las precisiones necesarias con el objetivo de cumplir
con las condiciones necesarias para entrar en un ajuste de una red de primer orden es
fundamental para implementar el modelo de IHRS que es el futuro de las redes de nivelación
en el mundo.
Durante varios años la información en el instituto se ha ido refundiendo o perdiendo por falta
de orden u organización, las bases de datos espaciales son una herramienta bastante eficaz
para contrarrestar esta pérdida de información y por el contrario organizarla en los sectores
o entidades que realmente corresponda con todos sus atributos necesarios que requiera el
proceso geodésico en el país.
Recuperar las líneas de nivelación antiguas resulta ser de gran utilidad a la hora de calcular
los circuitos actuales de nivelación debido a que estas cotas sirven como puntos de control
para los nuevos cálculos y adicional a esto existe una base rígida donde se puede empezar
a trabajar y actualizar las redes de segundo y tercer orden en el país.
ArcGis es un software que permite interactuar de varias maneras geográficamente
administrando bases de datos con el objetivo de unificar y organizar la información
espacialmente con una interfaz amigable y entendible para cualquier usuario, adicional con
las herramientas que tiene se vuelve muy sencillo realizar las labores solicitadas.
19
7. Referencias
IGAC. (11 de 07 de 2016). INSTITUTO GEOGRÁFICO AGUSTÍN CODAZZI. Obtenido de
INSTITUTO GEOGRÁFICO AGUSTÍN CODAZZI: http://www.igac.gov.co
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