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CARACTERIZACIÓN DEL PROYECTO “AUTOPISTA AL MAR2- 4G” EMPLEANDO LIDAR, IMÁGENES DIGITALES Y ESTUDIOS BATIMÉTRICOS
(PROYECTO DE GRADO EN LA MODALIDAD DE PASANTÍAS)
ELABORADO POR:
DANIELA PAOLA RODRÍGUEZ CASTILLO
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
PROYECTO CURRICULAR INGENIERÍA TOPOGRÁFICA BOGOTÁ D.C.
2017
CARACTERIZACIÓN DEL PROYECTO “AUTOPISTA AL MAR2- 4G” EMPLEANDO LIDAR, IMÁGENES DIGITALES Y ESTUDIOS BATIMÉTRICOS
ELABORADO POR:
DANIELA PAOLA RODRÍGUEZ CASTILLO
DOCENTE DIRECTOR: Ing. Mcs. GERMÁN TORRIJOS CADENA
DIRECTOR EXTERNO: Ing. RICARDO SAAVEDRA COTRINA
Proyecto de pasantía para optar para el título de Ingeniera Topográfica
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
PROYECTO CURRICULAR INGENIERÍA TOPOGRÁFICA BOGOTÁ D.C.
2017
TABLA DE CONTENIDO
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES .................................................................................... 5
ÍNDICE DE TABLAS ................................................................................................... 6
ÍNDICE DE CUADROS ............................................................................................... 6
1. RESUMEN EJECUTIVO...................................................................................... 1
2. OBJETIVOS ......................................................................................................... 3
2.1. Objetivo General. ........................................................................................... 3
2.2. Objetivos Específicos. ................................................................................... 3
3. ESPECIFICACIONES DEL TRABAJO ............................................................... 4
3.1. Actividades Desarrolladas. ............................................................................ 4
3.1.1. Etapa I. Procesado Base y Fase I de Datos LiDAR. ............................. 4 3.1.2. Etapa II. Realización de rutas batimétricas............................................ 5 3.1.3. Etapa III. Revisión de Puntos de Control Topográficos. ........................ 5 3.1.4. Etapa IV. Edición de Datos LiDAR en Fase II. ...................................... 5 3.1.5. Etapa V. Dibujo en 3D de Puentes y Planos Topográficos. .................. 6 3.1.6. Etapa VI. Captura y Restitución Cartográfica ........................................ 6 3.1.7. Etapa VII. Integración de los Productos. ................................................ 6
3.2. Alcance........................................................................................................... 7
4. LOCALIZACIÓN DEL PROYECTO ..................................................................... 9
5. OBTENCIÓN DE LOS DATOS BASE............................................................... 11
5.1. Información Geográfica Georreferenciada ................................................. 11
5.1.1. Metodología Empleada en la Red Geodésica ..................................... 11 5.1.2. Calculo de Coordenadas ...................................................................... 14 5.1.3. Resultados de los Cálculos .................................................................. 18
5.2. Control Horizontal del Proyecto................................................................... 20
5.3. Control Vertical del Proyecto ....................................................................... 23
5.3.1. Nivelación Geométrica de Precisión .................................................... 23 5.3.2. Monumentación de Los BM’s ............................................................... 24 5.3.3. Equipos Utilizados................................................................................. 25 5.3.4. Control de Calidad ................................................................................ 26 5.3.5. Metodología de Nivelación. .................................................................. 27 5.3.6. Resultados de la Nivelación. ................................................................ 28
5.4. Topografía de Detalle con Sistema LiDAR ................................................. 29
5.4.1. Metodología Captura de Información Vuelos Fotogramétrico-Cámara Digital y LiDAR. .................................................................................................. 29 5.4.2. Parámetros Técnicos del Vuelo............................................................ 32 5.4.3. Parámetros Técnicos del Vuelo............................................................ 33 5.4.4. Parámetros de Calibración. .................................................................. 34 5.4.5. Apoyo topográfico de los vuelos. ......................................................... 35 5.4.6. Volcado de la Información. ................................................................... 36 5.4.7. Control de Calidad de Cada Misión de Vuelo Ejecutados................... 36 5.4.8. Ajuste final de la información LiDAR. ................................................... 37
6. EJECUCIÓN DE LAS ACTIVIDADES............................................................... 40
6.1.1. Etapa I: Procesado Base y Limpieza de Datos LiDAR en Fase I........... 40
6.1.2. Edición de los Datos LiDAR. ................................................................ 40 6.1.3. Ajuste al Terreno de los Datos LiDAR Mediante el Empleo de Pasadas Transversales..................................................................................................... 42 6.1.4. Clasificación Automática de Datos LiDAR ........................................... 44 6.1.5. Generación de MDT y MDS.................................................................. 45
6.2. Etapa II: Realización de Rutas Batimétricas............................................... 48
6.3. Etapa III y Etapa IV: Revisión de Puntos de Control Topográficos y Edición
de Datos LiDAR en Fase II.................................................................................... 55
6.3.1. Depuración Manual de los Datos LiDAR e Integración con Topografía y Batimetrías. ..................................................................................................... 55 6.3.2. Generación de Productos Entregables. ............................................... 56
6.4. Etapa V: Dibujo en 3D de Puentes y Planos Topográficos. ....................... 61
6.4.1. Dibujo de Puentes. ................................................................................ 61 6.4.2. Generación de Planos Topográficos. ................................................... 62
6.5. Etapa VI: Captura y Restitución Cartográfica. ............................................ 63
6.5.1. Digitalización y Restitución Cartográfica, Edición de Datos Vectoriales. 63
6.6. Etapa VII: Integración de la Información. .................................................... 65
6.6.1. Integración de las batimetrías en los datos LiDAR .............................. 65 7. CONCLUSIONES .............................................................................................. 67
8. RECOMENDACIONES ...................................................................................... 70
9. BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................. 71
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1 Diagrama de Flujo .................................................................................. 8
Ilustración 2 Localización General del Proyecto. ....................................................... 9
Ilustración 3 Formato de Descripción de Puntos de Control. .................................. 12
Ilustración 4 Equipo Utilizado para los Posicionamientos. ...................................... 13
Ilustración 5 Ubicación de bases permanentes IGAC MAGNA-SIRGAS. .............. 14
Ilustración 6 Esquema de determinación de GPS – PR. ......................................... 17
Ilustración 7 Red GPS MAR II. ................................................................................. 18
Ilustración 8 Monumentación de Mojón BM 040-3. .................................................. 25
Ilustración 9 Procedimiento de Medición. ................................................................. 25
Ilustración 10 Diagrama de Flujo del Vuelo Combinado LiDAR-Cámara. .............. 30
Ilustración 11 Montaje en la aeronave HUGES. ...................................................... 31
Ilustración 12 Plan de Vuelo Fotogramétrico y LiDAR. ............................................ 33
Ilustración 13 Vuelo de calibración municipio de Santafé de Antioquia 27/03/2016.
................................................................................................................................... 34
Ilustración 14 Giros en la Aeronave HUGES. .......................................................... 34
Ilustración 15 Trayectorias de Vuelo 20160411-15 para la Zona del Proyecto. ..... 36
Ilustración 16 Definición del sistema de coordenadas para LiDAR. ....................... 38
Ilustración 17 Grafico explicativo método Control de cota LiDAR. .......................... 39
Ilustración 18 Visualización de puntos por líneas de vuelo. .................................... 41
Ilustración 19 Eliminación Inicial de Ruido. .............................................................. 41
Ilustración 20 Distribución por Bloques Proyecto. ................................................... 42
Ilustración 21 Perfiles transversales tomados en zonas de solape entre pasadas.
................................................................................................................................... 44
Ilustración 22 Nube de puntos LiDAR clasificada en 2 clases Terreno y Superficie.
................................................................................................................................... 45
Ilustración 23 Selección Gráfica de Bloques para Generar MDT............................ 46
Ilustración 24 Ventana Produce lattice models. ....................................................... 46
Ilustración 25 Ventana Triangulate Surface. ............................................................ 47
Ilustración 26 MDT Inicial. ......................................................................................... 48
Ilustración 27 Inicio del Dibujado del Eje de las Rutas Batimétricas. ...................... 53
Ilustración 28 Planificación Batimetrías UF5. ........................................................... 54
Ilustración 29 Ruta Batimétrica Abscisa K4+560-K4+960. ...................................... 54
Ilustración 30 Superficie del Terreno. ....................................................................... 56
Ilustración 31 Modelo Digital de Terreno. ................................................................. 58
Ilustración 32 Modelo Digital de Superficies. ........................................................... 58
Ilustración 33 Ortofotomosaico UF1, Ajuste fotocontrol puntos sobre el borde de la
vía. ............................................................................................................................. 60
Ilustración 34 Curvas de Nivel UF1. ......................................................................... 60
Ilustración 35 Nube de Puntos de Levantamientos Especiales de Batimetría y
Puente........................................................................................................................ 61
Ilustración 36 Modelo 3D Río Guapa Abscisa K42+750. ........................................ 62
Ilustración 37 Salida gráfica del Río Guapa Abscisa K42+750. .............................. 62
Ilustración 38 Ventas Sincronizadas para la Restitución Cartográfica.................... 63
Ilustración 39 Restitución Cartográfica a lo largo del proyecto. .............................. 65
Ilustración 40 Batimetría UF1. .................................................................................. 65
Ilustración 41 Integración de Batimetrías con LiDar y Orto-Foto. ........................... 66
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1 PTL's Utilizados para el Proyecto. .............................................................. 19
ÍNDICE DE CUADROS
Cuadro 1 Unidades Funcionales Mar 2. ................................................................... 10
Cuadro 2 Coordenadas Geocéntricas (Cartesianas) SIRGAS-CON Week 1891... 15
Cuadro 3 Parámetros post-proceso de información GPS. ...................................... 16
Cuadro 4 Resumen de Ajuste de Poligonales UF1. ................................................ 21
Cuadro 5 Resumen de Ajuste de Poligonales UF2/3. ............................................. 21
Cuadro 6 Resumen de Ajuste de Poligonales UF4. ................................................ 22
Cuadro 7 Resumen de Ajuste de Poligonales UF5. ................................................ 23
Cuadro 8 Circuitos de Nivelación Dabeiba - Mutatá. ............................................... 28
Cuadro 9 Circuitos de Nivelación Mutatá – El Tigre UF5. ....................................... 29
Cuadro 10 Características Generales del Vuelo Fotogramétrico. ........................... 32
Cuadro 11 Bases Apoyo Topográfico a Vuelos. ...................................................... 35
Cuadro 12 Batimetrías Requeridas UF1. ................................................................. 49
Cuadro 13 Batimetrías Requeridas UF2-UF3. ......................................................... 50
Cuadro 14 Batimetrías Requeridas UF4. ................................................................. 51
Cuadro 15 Batimetrías Requeridas UF5. ................................................................. 52
1
1. RESUMEN EJECUTIVO
La tecnología LiDAR1 a nivel mundial es una de las principales herramientas para
realizar modelos en 3D del terreno y posteriormente poder ser aplicados a
diferentes estudios, por ejemplo, diseño y mantenimiento vial, diseños
arquitectónicos, localización de oleoductos, inventarios forestales, entro otros.
En medio de la construcción de proyectos de diseño es importante contar con un
“SET2” de datos adecuado, el cual garantice la precisión. Para los diseñadores es
elemental que el modelo de terreno basado en LiDAR sobre el cual está
plasmando sus diseños vaya acorde con la realidad del terreno.
Es importante destacar que dependiendo el tipo de terreno sobre el cual se va a
trabajar, se pude garantizar cierta precisión, debido a que en zonas de alta
montaña y gran vegetación es difícil realizar trabajos que brinden datos confiables
o que cumplan con precisiones altas.
En Colombia el procesamiento de nube de puntos LiDAR es conocido por algunas
empresas, la utilización de datos LiDAR puede ser poco común, y en algunos
casos se desconocen las precisiones y los altos estándares de calidad de los
datos, en comparación a otras metodologías utilizadas en Colombia para la
representación del terreno.
En éste caso, y para aumentar el grado de precisión, se hará la integración de
información LiDAR, imágenes digitales, topografía convencional e información
batimétrica, para el proyecto “Ruta al Mar II”. Este proyecto contempla la
intervención, operación y mantenimiento de 245 kilómetros de vía, de los cuales 1LIDAR es el acrónimo de light detection and ranging que se utiliza como técnica en teledetección para obtener una muestra densa de la superficie de la tierra produciendo mediciones exactas de x, y z. 2Hace referencia a una colección de elementos de datos agrupados de manera organizada que permiten registrar mayor información.
2
serán construidos 18 kilómetros de una nueva calzada entre Uramita y Dabeiba
(variante de Fuemia). Se harán trabajos de mejoramiento en 30,8 kilómetros de la
vía que conduce Uramita a Cañasgordas, serán rehabilitados 109 kilómetros entre
Necoclí y El Tigre y 46,2 kilómetros entre El Tigre y Mutatá.
Cabe recordar que la Autopista al Mar 2, o Ruta al Mar 2, hace parte del mega
proyecto Autopistas para la Prosperidad, del programa de la Cuarta Generación de
Concesiones viales de la ANI3.
3 ANI es la Agencia Nacional de Infraestructura, entidad colombiana dependiente del Ministerio de Transporte.
3
2. OBJETIVOS
2.1. Objetivo General.
• Caracterizar el proyecto “Ruta al Mar II”, ubicado en el departamento de
Antioquia, que conectará los municipios de Cañas Gordas, Uramita, Mutatá
y El Tigre, integrando información LiDAR, imágenes digitales e información
topo-batimétrica, haciendo uso de softwares como MicroStation, Global
Mapper, y AutoCAD Civil.
2.2. Objetivos Específicos.
• Procesar los datos LiDAR obtenidos y realizar las rutas batimétricas.
• Generar los modelos de superficie (MDS) y los modelos digitales de terreno
(MDT) con la información LiDAR anteriormente procesada, por cada unidad
funcional y cada batimetría.
• Revisar los puntos de control topográficos, listado de batimetrías y Zodmes
en toda la longitud del proyecto para generar dibujos 3D y planos de los
puentes levantados con topografía convencional.
• Realizar la captura cartográfica de edificaciones, vías primarias y
secundarias, tendido eléctrico, caminos senderos, ríos y drenajes, haciendo
uso de la imagen de intensidad, el MDS, el MDT y las orto-fotografías.
• Integrar toda la información y productos generados para hacer la entrega al
cliente, siguiendo las recomendaciones técnicas.
4
3. ESPECIFICACIONES DEL TRABAJO
Durante la ejecución de la pasantía, se desarrollaron principalmente siete (7)
actividades con las cuales se realizó la correcta caracterización del Proyecto “Ruta
al Mar2-4G” y se entregaron al cliente los productos solicitados por el mismo.
3.1. Actividades Desarrolladas.
Para el desarrollo del presente proyecto se presentan a continuación las
actividades pertinentes en el proceso a seguir para obtener los resultados
esperados.
Para el cabal cumplimiento del presente proyecto se llevó a cabo una serie de
actividades dentro de las cuales se dio cumplimiento a los objetivos planteados.
Dichas actividades garantizaron la eficacia, eficiencia y efectividad en la
planificación, operación y control de los procesos de la caracterización. Fueron
desglosadas así:
3.1.1. Etapa I. Procesado Base y Fase I de Datos LiDAR.
Se basa en la clasificación y limpieza de ruido de los datos LiDAR obtenidos de las
primeras pasadas realizadas para la identificación del área abarcada por el
proyecto, con el fin de realizar las rutas batimétricas, de las abscisas requeridas
por el cliente que servirán de guía para el levantamiento topo-batimétrico en
campo.
Se realiza una clasificación de los puntos pertenecientes al terreno de manera
automática, posteriormente se supervisa el resultado y se corrigen los posibles
errores de la automatización: definición de taludes, tanto en la vía como en las
batimetrías, suavizado de la vía, remoción de vegetación baja clasificada como
terreno, clasificación de puentes, edificaciones, remoción de puntos bajos,
definición de alcantarillas. Esta información se encuentra dividida en bloques de
500 m por 500 m, esto con el fin de optimizar y agilizar los procesos.
5
Cuando se tienen clasificados los datos para la fase I, se generan en el software
Global Mapper un MDT y MDS inicial.
3.1.2. Etapa II. Realización de rutas batimétricas.
En esta etapa se realizó el trazado de las rutas batimétricas, haciendo uso de la
información LiDAR procesada anteriormente, con orto fotografías en Fase I y con
el MDT, se hace la captura de los ejes de los drenajes, siguiendo las
recomendaciones del cliente, por cada unidad funcional y cada abscisa en la que
se requirieron las batimetrías; al tener esta información se cargan en Global
Mapper y se procede a realizar un buffer de 200m por cada batimetría, luego en
AutoCAD Civil se realiza un Abscisado por cada batimetría. En Global Mapper se
recorta el área de cada batimetría con la orto-foto produciendo un archivo KMZ
que servirá como insumo para los levantamientos topo-batimétricos.
3.1.3. Etapa III. Revisión de Puntos de Control Topográficos.
Después de obtener los datos de los levantamientos, se hace el cálculo de oficina
y revisión de los datos tomados en campo, corrigiendo los errores que se
encuentren y haciendo control de calidad de la misma. También se realiza un
diagrama de las nivelaciones. En caso de que los levantamientos no cuenten con
la precisión requerida, se hacen las anotaciones correspondientes, para hacer
nuevamente el levantamiento.
3.1.4. Etapa IV. Edición de Datos LiDAR en Fase II.
En esta etapa se definen los bordes de las batimetrías, los bordes de vía y las
cunetas, adicionalmente refinar diversos detalles para mejorar la calidad de la
información del producto y junto con la información de topografía convencional se
empalman las vías teniendo en cuenta especialmente el atributo elevación lo cual
permite el ajuste del proyecto a una altura con gran exactitud, haciendo este
mismo procedimiento con los cuerpos de agua. Posteriormente se generan las
curvas de nivel, el MDS, el MDT, y se hace el recorte de las orto-fotografías. Esto
se realiza por cada unidad Funcional y por cada batimetría.
6
Para tener la certeza de que se estén levantando todos los cuerpos de agua y
zonas requeridas, se hace un listado de la totalidad del proyecto de Batimetrías y
Zodmes, con el área y la longitud de cada uno de estos.
3.1.5. Etapa V. Dibujo en 3D de Puentes y Planos Topográficos.
Para llevar a cabo la realización de los planos topográficos de los puentes, se
hacen los cálculos correspondientes de cada puente levantado y en el software
AutoCAD Civil, se generan los modelos 3D de los puentes y los planos.
3.1.6. Etapa VI. Captura y Restitución Cartográfica
Con la ayuda del software MicroStation, se hace la captura de drenajes, vías,
edificaciones, caminos, senderos, usos del suelo, puentes, alcantarillas, tendido
eléctrico, verjas alambradas, muros. Para esto se ponen 4 ventanas sincronizadas
en las que se tienen, Imagen de intensidad, Orto-fotografías, MDS, y MDT, los
cuales permiten visualizar mejor los objetos a capturar.
Con esto, en el software MicroStation se hace una proyección, sobre los datos
LiDAR, para que cada elemento capturado tenga la altura y la ubicación correcta,
posteriormente, se hace una exportación de los datos a 2D.
3.1.7. Etapa VII. Integración de los Productos.
Dentro de lo contemplado en esta, con toda la información debidamente analizada,
estructurada y regida por lo requerido por el Cliente, en la actividad final se tiene la
integración de la información de cada unidad funcional. Finalmente se entregará el
informe final con los resultados obtenidos durante el proceso llevado a cabo, una
presentación de dichos resultados tanto en la Universidad de la que proviene la
pasante como en SIGLA S.A.S.
7
3.2. Alcance
Los trabajos de topografía LiDAR se realizaron con equipos aerotransportados el
cual cuenta con sistemas de precisión de escaneo, sistema inercial, Sensor RGB y
GNSS adecuados para este tipo de trabajos.
Las especificaciones para este proyecto fueron las siguientes:
• Levantamiento topográfico del corredor proyectado de acuerdo con los
requerimientos técnicos mínimos establecidos para estudios de
rehabilitación de carreteras del Instituto Nacional de Vías. El levantamiento
topográfico tiene los correspondientes controles horizontales y verticales
que permitieron el posterior replanteo y construcción del diseño presentado
por el cliente.
• Toma de datos con un ancho mínimo de 400 m y procesado de 200 m en
una longitud aproximada de 245 Km para los tramos nuevos y de
rehabilitación.
• Para los tramos de LiDAR (245 Km) se establece una densidad mínima de
datos LiDAR 20 puntos/m2 y media del proyecto por encima de 30
puntos/m2.
• Imágenes digitales y ortofotos generadas para toda la traza con tamaño de
píxel igual o mejor a 8 cm.
• Precisión planimétrica de las ortofotos 5 cm RMS.
8
CARACTERIZACIÓN DEL PROYECTO “AUTOPISTA AL
MAR2- 4G” EMPLEANDO LIDAR, IMÁGENES DIGITALES Y ESTUDIOS BATIMÉTRICOS
Procesado Base Fase I de datos LiDAR, en
MicroStation
Generación MDT para Trazar Rutas
batimetricas en GlobalMapper
Trazado de Rutas Batimétricas en MicroStation y Abscisado en
AutoCadCivil 3D
Generacion de *.kmz, y recortes de
Ortofotografías, por cada batimetría
requerida.
Revisión de Puntos de Control Topográficos
en Excel, corregir errores y control de
calidad.
Se realiza circuito de nivelación en
AutoCadCivil 3D.
Edición y Clasificación de Datos LiDAR en
Fase II.
Definición de Bordes de vía, Batimetrias,
empalme de levantamiento
convencional con datos LiDAR.
Listado de Batimetrías y Zodmes.
Generación de Cruvados, MDS y
MDT finales.
Dibujo en Civil 3D de Puentes y Planos
Topográficos.
Digitalización y Restitución
Cartográfica de Datos Vectoriales En MicroStation y
GlobalMapper.
Integración de la Infromación y de los
Productos Obtenidos. Por Cada Unidad
Funcional
Conclusiones y Recomendaciones.
Ilustración 1 Diagrama de Flujo
9
4. LOCALIZACIÓN DEL PROYECTO
Autopistas para la Prosperidad es un proyecto cuyo objetivo principal es generar
una conexión vial entre la ciudad de Medellín (departamento de Antioquia) y los
principales centros comerciales de la costa Caribe, costa Pacífica y río Magdalena.
Las vías objeto de la concesión “Autopista al Mar 2” tienen una longitud
aproximada de 246Km y se desarrollan en el departamento de Antioquia cruzando
los municipios de Cañasgordas, Uramita, Dabeiba, Mutatá, El Tigre y Necoclí (Ver
Ilustración 2); éstas se han sectorizado por unidades funcionales (UF), basadas en
los diseño realizados con anterioridad por parte de Interconexión Eléctrica, S.A.
(ISA) y cuyas características se presentan en el Cuadro 1, en donde se puede
observar que las obras proyectadas se resumen en mejoramiento y rehabilitación
de calzada actual, construcción de calzada nueva y construcción de túneles.
Ilustración 2 Localización General del Proyecto.
10
De conformidad con lo previsto en el Apéndice Técnico 1 “Alcance del Proyecto” 4,
del contrato de concesión, el proyecto se fraccionó en 5 unidades funcionales, así:
UF Sector Origen Destino Longitud
(en Km)
Tipo de Intervención Puentes Túneles Semi-
túneles
UF1 Cañasgordas -Uramita Cañasgordas Uramita 30,5 Mejoramiento de
calzada existente 7 12
UF2
Variante Fuemia
subsector 1 Uramita Variante
Fuemia 2,5 Construcción calzada nueva
1
Variante Fuemia
subsector 2
variante Fuemia Dabeiba 13 Construcción
calzada nueva 13 8 3
Variante Fuemia
subsector 3
Empalme sur con variante
Fuemia
Empalme norte con variante Fuemia
28 Mantenimiento y operación de vía
existente
UF3 Túnel Fuemia 2,2 Construcción de túnel
UF4 Dabeiba-Mutatá Dabeiba Mutatá 50,5
Mejoras puntos críticos y
rehabilitación
UF5 Mutatá - El Tigre Mutatá El Tigre 46,2 Rehabilitación
calzada existente
Cuadro 1 Unidades Funcionales Mar 2.
4República de Colombia Ministerio de Transporte Agencia Nacional de Infraestructura, contrato de concesión bajo el esquema de app n° vj-ve-app-ipb-002 de 2015. Apéndice Técnico 1 Alcance del Proyecto.
11
5. OBTENCIÓN DE LOS DATOS BASE
5.1. Información Geográfica Georreferenciada
Este capítulo contiene toda la información referente a la determinación de la Red
de Vértices Geodésicos y los sistemas de control altimétrico y planimétrico, los
cuales se utilizarán como apoyo en las diferentes etapas de la ejecución de las 5
Unidades Funcionales.
El sistema de referencia del proyecto es Datum MAGNA SIRGAS Gauss Krüger
origen Oeste, época de referencia 2016.36.
5.1.1. Metodología Empleada en la Red Geodésica
Para el proyecto se utilizó la metodología de levantamiento en estático diferencial,
esta metodología permite obtener precisiones altas sobre la superficie terrestre en
la que se determinan posiciones de los puntos materializados, con respecto a otro
u otros puntos cuyas coordenadas rectangulares (X, Y, Z) son conocidas.
Localizando los receptores GPS en cada uno de estos puntos que reciben las
señales simultáneamente, permitiendo el registro de datos para que
posteriormente se ejecute el cálculo por comparación de las pseudodistancias
medidas y estimar así las coordenadas reales por observación.
5.1.1.1. Actividades de Campo
Para realizar el posicionamiento que garantice la precisión del proyecto, se definen
las magnitudes de las distancias que separan los puntos materializados con el fin
de establecer los tiempos mínimos de rastreo simultáneo entre las bases y el
Rover, de tal forma que se puedan resolver las ambigüedades y se cuente con
una ventana de tiempo suficiente para realizar un buen cálculo de los puntos a
determinar.
12
5.1.1.2. Exploración de la Zona de Trabajo
Se realizó una visita de exploración para definir los sitios de materialización de los
vértices de la Red, al igual que los vértices geodésicos correspondientes a la Red
de apoyo al proyecto. Así mismo, se realizó la exploración de la zona para la
ubicación de los vértices NP’s pertenecientes a la Red Geodésica Vertical del
IGAC; puntos de amarre de los circuitos de nivelación, para llevar la cota
geométrica a cada uno de los vértices de la Red topográfica materializada.
5.1.1.3. Materialización de los Vértices Geodésicos
Se materializaron 96 vértices (48 Pares), construidos tipo mojón en concreto
ciclópeo de sección 0,30 m x 0,30 m y altura de 0,60 m., un cabezal aproximado
de 0,30 m sobre la superficie del terreno, según normas y especificaciones del
IGAC para este tipo de puntos geodésicos.
En la Ilustración 3 se muestra un ejemplo del formato empleado para la
descripción de los puntos de control.
Ilustración 3 Formato de Descripción de Puntos de Control.
13
5.1.1.4. Equipos Utilizados La totalidad de los vértices fueron posicionados con equipos con antenas de doble frecuencia L1+L2, teniendo en cuenta la longitud de éstos a las estaciones base para definir los tiempos mínimos de rastreo y establecer de esta forma las componentes rectangulares de los vectores base. En la Ilustración 4, se observa parte del equipo utilizado para los posicionamientos.
Ilustración 4 Equipo Utilizado para los Posicionamientos.
5.1.1.5. Georreferenciación
Los vértices fueron georreferenciados por el método de estático diferencial a partir
de las Bases llamadas MEDE en la ciudad de Medellín, APTO en la ciudad de
Apartado, CASI en la ciudad de Caucasia y QUIB en la ciudad de Quibdó (ver
Ilustración 5); a lo largo del eje existen puntos de control de la red Pasiva del IGAC
los cuales presentan obstáculos en terreno y vectores en época 1995.4 sumando
que sus coordenadas certificadas por el IGAC en ocasiones involucran
inconsistencias sin tener certeza de su calidad arrojando diferencias significativas
en su recalculo con bases Permanentes del IGAC, por estos antecedentes se
abstiene de utilizarlos para determinar las coordenadas de los mojones
denominados Red Primaria instalados cada 38 Kilómetros Aprox. instalada al
inicio, dos pares intermedios y Final de cada tramo inter-visibles y fuera del
14
alcance de intervención de la Obra que son referencia de amarre o partida para
los itinerarios planimétricos y futura densificación o replanteo de nuevos Puntos
GPS.
Ilustración 5 Ubicación de bases permanentes IGAC MAGNA-SIRGAS.
5.1.2. Calculo de Coordenadas
5.1.2.1. Evaluación de los Registros de GPS
Una vez ejecutadas las observaciones simultáneas se verificaron los registros y la
organización de los archivos para el cálculo. Se verificó el número de serie del
15
receptor, fecha del rastreo, hora de inicio y hora final del rastreo, tipo de armado
del equipo y la toma de la altura instrumental.
Los archivos se organizaron por carpetas, compilando todos los datos que se
necesitan para comenzar el proceso de cálculo.
5.1.2.2. Preparación de los Datos GPS
Como preparación para el proceso de los datos GPS se debe contar con los
siguientes archivos:
• Registros de los rastreos de las estaciones MAGNA_ECO de MEDE,
APTO, CASI, y QUIB que son suministrados por el IGAC.
• Hojas de Campo de cada punto posicionado y elaboradas por el operador
• Efemérides Precisas de IGS
El Marco de referencia para el procesamiento de los datos es IGS2008, que se
obtiene de las soluciones de las coordenadas X, Y, Z, publicadas por SIRGAS-
CON.
Las soluciones individuales semanales generadas por los Centros de
Procesamiento y las combinaciones semanales calculadas por los Centros de
Combinación se encuentran disponibles en: ftp.sirgas.org/pub/gps/SIRGAS/ ...
www (www = semana GPS)”
El Cuadro 2 muestra el resume las coordenadas geocéntricas de las estaciones de
referencia.
Cuadro 2 Coordenadas Geocéntricas (Cartesianas) SIRGAS-CON Week 1891.
16
5.1.2.3. Determinación de Coordenadas
El procesamiento para el proyecto exige la configuración del software LEICA GEO
OFFICE V7.0 con los siguientes datos:
Post-procesamiento Observaciones Efemérides
Precisas .sp3 rittcylligsrb inl nasa anv/rnrnpnnp nts/nrnris_rh htmL
Modelo lonosferico Automático Combinación 11+ L2 Modelo
Troposférico Nolpfield o
Sastamonien Precisión Horizontal <S cm Entre dos o más vértices
Precisión Vertical <7.5cm Entre dos o más vértices PDOP <6 En el sitio de Posicionamiento GOOP <4 En el sitio de Posicionamiento
Altura instrumental centro de fase L142 http://www.nes.noaa.eov/ANTCAL/
Solución de Ambigüedades
Si Solución fija <80km No puede ser solución Flotante >80cm
Tipo de Coordenadas
IGAC Magna - SIRGAS
Geográficas o Geocéntricas en Datum WGS84 en época de rastreo
Cuadro 3 Parámetros post-proceso de información GPS.
La información fue procesada a partir de las coordenadas SIRGAS de las
estaciones base, con un formato RINEX y M00 de Leica en el software Leica Geo
Office tomando como base las coordenadas del vértice consignadas en el Apoyo
Geodésico y los datos recolectados de campo tales como alturas de la antena,
obstrucciones y rastreo de número de satélites.
La distancia aproximada de los vectores esta entre 3 a 180 Km midiendo desde la
Base más cercana, respetando una distribución de equidistancia entre las bases
IGAC con el fin de no influir en el peso con las distancias mayores o menores al
punto de cálculo entre bases que se incluyen en el ajuste, por lo tanto la mejor
solución para el post proceso es la Fija (Fixed), la solución se basa en que los
puntos ajustados PR sirven de Base para los siguientes puntos y estos a su vez a
los siguientes generando vectores de ajuste con sus compañeros que compartan
tiempos hasta llegar al siguiente par de PR, es donde se ajusta la red y se
verifican cierres, en el proceso existen discrepancias en el cálculo donde es
necesario cambia la dirección de vector o se apoya de otros puntos con similitud
17
de tiempos y en casos extremos se repite el punto con apoyo en puntos que
tengan buena solución individual y ajuste de red, el orden del cálculo y la selección
de estos puntos están en manos del especialista que ajuste la Red, como se
visualiza en la Ilustración 6,, el nivel de cómputo y ajuste es el tridimensional con
los siguientes parámetros:
• Máxima iteración: 5.
• Máxima diferencia de coordenadas en metros: 0.0001.
• Datum de referencia: WGS84.
• Precisión del receptor en XYZ: 5 mm+1 ppm.
• Nivel de confianza al 95%.
• Desviación estándar: 5 mm
• Ratio: 2.9.
Ilustración 6 Esquema de determinación de GPS – PR.
18
5.1.3. Resultados de los Cálculos
Se materializaron y posicionaron 48 mojones (Ilustración 7), en diferente orden
dependiendo el avance de las comisiones, en modo de cadena de vectores
posicionando 10 equipos de manera simultánea en tiempos mínimos de 1 hora en
distancias de 3 kilómetros, esto garantiza un procesamiento individual y ajuste de
Red formando cuadriláteros, este procedimiento asegura un ajuste y calcula un
cierre generando un parámetro de presión en cada línea y cada vector.
Ilustración 7 Red GPS MAR II.
La segunda Fase se basa en posicionar 10 equipos en vectores o mojones PR en
tiempos mínimos de 4 a 6 horas con el rastreo de la base permanente de MEDE,
APTO, CASI y QUIB para dar el ajuste y cierre a la red Local, este garantiza un
ajuste en Red con tiempos y distancias mayores las cuales reducen errores
19
acumulados, los pares de vértices ocupados fueron GPS-001, GPS-011, GPS-
016, GPS-032, con cierre final a GPS-048.
Luego del Posicionamiento y descarga de la información en archivos nativos de
cada equipo, se procede al cálculo de los vectores y su ajuste en coordenadas
geocéntricas y elipsoidales en la época actual de Referencia 2016.36 en
calendario Juliano, posteriormente se transforman las coordenadas en las dos
épocas a PLANAS DE GAUSS-KRUGER origen Oeste.
Bajo el marco de referencia Local se calcula la Ondulación Geoidal utilizando el
Geoide Geocol2004 para calcular su altura Ortométrica, esta no es base de la
Altura real m.s.n.m.m. la cual es determina con el sistema local de Nivelación
Geodésica en sus NP’S.
Luego de generar las coordenadas finales de la Red y evaluar sus resultados en
precisión y confiabilidad, se procede con la reducción de factor de escala a 1, para
ello es necesario calcular orígenes y centro de proyección en elevación al calcular
Planos Locales Topográfico o PTL’s, con base a un perfil de la zona donde se
evidencien mayores diferencias de altura. Se calculan dos PTL’s descritos en la
Tabla 1 en época actual 2016.36:
Tabla 1 PTL's Utilizados para el Proyecto.
PTL1 6°49’07.40210”N GPS-005 76°05’47.99238”W
Falso Norte: 100,000 m Falso Este: 100,000 m
Plano de Proyección: 900 m.s.n.m.m
PTL2 7°01’22.19756” N GPS-020SAZ 76°21’58.97772”W Falso Norte: 100,000 m Falso Este: 100,000 m
Plano de Proyección: 300 m.s.n.m.m
PTL3 7°26’16.45958”N GPS-041 76°32’26.78310”W
Falso Norte: 100,000 m Falso Este: 100,000 m
Plano de Proyección: 90 m.s.n.m.m
20
5.2. Control Horizontal del Proyecto
Para este proyecto se optó por realizar un amarre horizontal del proyecto basado
en poligonales abiertas con control en los extremos, con precisiones 1:15000,
garantizando que cualquier elemento materializado para el proyecto cuenta con
coordenadas de precisión X, Y.
• Control Horizontal para los puntos geodésicos: Estos puntos, como se
mencionó en el capítulo de Georreferenciación fueron posicionados con
equipos geodésicos de precisión y calculados mediante la metodología
diseñada para tales fines obteniendo las precisiones necesarias para el
proyecto.
• Control Horizontal para los BM’s: Una vez calculada la red geodésica de
apoyo al proyecto, se procede a calcular las poligonales que parten de un
par GPS y cierra a otro par GPS. La precisión es de 1:15000, se
materializan todos los deltas o vértices de la poligonal y se dan
coordenadas a los BM’s.
En los cuadros del 4 al 7, se presenta un resumen de ajuste de las poligonales
establecidas a lo largo del proyecto.
0,144 0,08321134,226 37982,4843034,657 3152,775
-0,137 -0,0670,043 -0,049
POLIGONAL 07-06
ERROR DE CIERRE ESTE
ERROR DE CIERRE ESTE
POLIGONAL 02-01
ERROR EN DISTANCIAPRECISION
DISTANCIA TOTALERROR DE CIERRE NORTE
ERROR EN DISTANCIA
DISTANCIA TOTALERROR DE CIERRE NORTE
PRECISION
0,189 0,07514520,528 46833,2222748,372 3509,993
0,143 0,064-0,124 -0,039
ERROR DE CIERRE NORTEERROR DE CIERRE ESTE
POLIGONAL 03-02
ERROR EN DISTANCIAPRECISION
DISTANCIA TOTAL
POLIGONAL 08-07
ERROR EN DISTANCIA
ERROR DE CIERRE NORTE
PRECISIONDISTANCIA TOTAL
ERROR DE CIERRE ESTE
0,230 0,18116050,951 15010,2803698,447 2716,363
-0,223 -0,090-0,058 -0,157
ERROR DE CIERRE ESTE
POLIGONAL 09-08
ERROR EN DISTANCIA
POLIGONAL 04-03
ERROR EN DISTANCIAPRECISION
DISTANCIA TOTALERROR DE CIERRE NORTE
PRECISIONDISTANCIA TOTAL
ERROR DE CIERRE NORTEERROR DE CIERRE ESTE
21
Cuadro 4 Resumen de Ajuste de Poligonales UF1.
Cuadro 5 Resumen de Ajuste de Poligonales UF2/3.
0,241 0,12910257,129 25062,4652474,329 3239,269
-0,184 0,071-0,156 -0,108
POLIGONAL 10-09
ERROR EN DISTANCIAPRECISION
DISTANCIA TOTALERROR DE CIERRE NORTEERROR DE CIERRE ESTE
ERROR DE CIERRE ESTE
POLIGONAL 05-04
ERROR EN DISTANCIAPRECISION
DISTANCIA TOTALERROR DE CIERRE NORTE
0,095 0,26133152,688 11657,9773164,823 3045,790
0,068 0,2570,067 -0,047
ERROR DE CIERRE NORTEERROR DE CIERRE ESTE
POLIGONAL 11-10
ERROR EN DISTANCIAPRECISION
DISTANCIA TOTALERROR DE CIERRE NORTEERROR DE CIERRE ESTE
POLIGONAL 06-05
ERROR EN DISTANCIAPRECISION
DISTANCIA TOTAL
22
Cuadro 6 Resumen de Ajuste de Poligonales UF4.
23
Cuadro 7 Resumen de Ajuste de Poligonales UF5.
5.3. Control Vertical del Proyecto
Este documento contiene la información en cuanto a metodología y resultados de
la nivelación topográfica de los puntos y vértices de la red geodésica. El sistema
de referencia vertical del proyecto es Datum Buenaventura, puntos utilizados de la
red vertical del Instituto Geográfico Agustín Codazzi.
5.3.1. Nivelación Geométrica de Precisión
En Altimetría se llama cota o elevación de un punto, a su distancia vertical desde
una superficie de nivel de referencia. La superficie de referencia adoptada podrá
24
corresponder a un plano o una superficie curva, los cuales pueden ser imaginarios
o reales; la superficie de referencia que se adopta aquí es la del nivel medio del
mar (n.m.m.).
En la obtención del control altimétrico, se realizó una nivelación geométrica
determinando desniveles sucesivos por vistas atrás y adelante, con equipos
nivelados y calibrados. Este es un método preciso y apropiado para transportar el
sistema altimétrico de referencia a través de toda la zona de estudio de un
proyecto vial, cualquiera sea su extensión; además éste servirá de base a otras
nivelaciones y en ellas se apoyarán todos los trabajos posteriores de esta
naturaleza. Se realizaron nivelaciones de ida y regreso, comparando sus
desniveles por diferencias según el sentido de avance, de manera que cuando
ambos desniveles estén dentro de los rangos de tolerancia establecidos,
finalmente se obtiene el promedio de ellos como desnivel entre el punto de partida
y de llegada.
5.3.2. Monumentación de Los BM’s
Las dimensiones y características de los BM, fueron establecidas según las
exigencias en mojones de concreto de dimensiones de 20x20 cm, como se puede
observar en la Ilustración 8, con una profundidad de alrededor 50 cm bajo tierra y
que sobresalgan alrededor de 25 cm; densificados cada 500 m aproximadamente
a lo largo del tramo del proyecto; adicionalmente, se realizó incrustación de placas
donde corresponda, cumpliendo con todas las especificaciones técnicas del
proyecto.
25
Ilustración 8 Monumentación de Mojón BM 040-3.
5.3.3. Equipos Utilizados
Previo al inicio de labores en campo se hicieron los chequeos pre-operacionales
de los equipos a utilizar (niveles y miras). Periódicamente se realizaron rutinas de
colimación de los equipos con el objeto de verificar su calibración y garantizar así
el buen funcionamiento de los mismos, la consistencia de la información y los
resultados del levantamiento.
El procedimiento (Ilustración 9) incluye la lectura a la mira (código de barras) y se
compara ese resultado luego con una observación sobre la mira invertida, y se
verifica que las lecturas no excedan por más de 1mm, lo que leyó el equipo en la
barra. Es una forma sencilla en campo de llevar control del equipo y de la
operatividad del mismo. Para este proyecto se utilizaron equipos electrónicos de
última generación.
Ilustración 9 Procedimiento de Medición.
26
5.3.4. Control de Calidad
Dentro de los trabajos topográficos existen numerosas fuentes de error de diversa
índole que interfieren en la calidad de los levantamientos. A fin de minimizar estos
errores, se planteó una estrategia para manejarlos y controlarlos a tiempo. El
primer paso es identificar las fuentes de error y establecer una acción preventiva
para que no se presente, y dado el caso en que ocurra, establecer la manera de
detectarlo a tiempo y emprender una acción correctiva.
Las fuentes de error son varias y entre las principales se pueden citar las
siguientes:
• Equipos
• Software
• Metodología
• Humano
• Naturales
En cuanto a los equipos se establecieron los siguientes criterios:
• Utilizar niveles debidamente calibrados, con muy buenas características
técnicas.
• Utilizar el almacenamiento de la información en la memoria del nivel,
descargando constantemente los datos almacenados.
• El software y las planillas para el cálculo de los desniveles y finalmente de
las cotas, debe estar en concordancia con las precisiones exigidas y con las
del equipo que se utilizó para la captura de la información.
Una metodología inapropiada en el levantamiento topográfico puede ocasionar
demoras y malos resultados. Con el propósito de evitarlo, se realizó un
cronograma detallado de trabajo, incluyendo un control diario del avance.
Fundamentalmente se estableció iniciar la materialización del sistema de control
para el levantamiento, y se prosiguió a realizar la nivelación por tramos de manera
de detectar fácilmente en caso que los hubieses alguna falla o errores.
27
Otro elemento fuente de error es el humano. Para estos trabajos se empleó
Topógrafos e Ingenieros Topográficos.
Todo lo anteriormente descrito conlleva a un manejo controlado de la información
y al chequeo constante de las actividades, mediante el establecimiento de
sistemas de control y verificación de los trabajos.
Los errores naturales que se tienen en los trabajos con los instrumentos de MED,
provienen principalmente de las variaciones atmosféricas de temperatura, presión
y humedad, que afectan al índice de refracción y modifican la longitud de onda de
la energía electromagnética.
5.3.5. Metodología de Nivelación.
Normalmente las líneas de nivelación tienen una longitud de varios kilómetros. En
las líneas de nivelación sencillas sólo se tiene comprobación del resultado cuando
se finaliza la nivelación. Si no es tolerable el error de cierre, se hace necesario
repetir el trabajo. Este inconveniente se evita, y al mismo tiempo se aumenta la
precisión, efectuando las medidas por duplicado, es decir, haciendo lo que se
llama una doble nivelación. Para ello se divide el recorrido de la línea en anillos de
tal modo que los extremos de éstos estén situados en superficies estables y que
se encuentren perfectamente señalizados.
Se efectúa la nivelación en un sentido: nivelación de ida, trabajando con el método
del punto medio. Concluida la nivelación de ida, se inicia la de vuelta, debiendo ser
paso obligado de las miras los extremos de los anillos.
En este proyecto se utilizó el método de nivelación doble abierta, mediante el cual
se parte de un punto conocido y se termina en otro punto conocido diferente al de
partida. Como datos de partida se utilizaron las cotas o altitudes de los puntos
inicial y final, de la red de nivelación del IGAC.
28
5.3.6. Resultados de la Nivelación.
A continuación, en el Cuadro 8 y el Cuadro 9, se presentan los resultados de la
nivelación realizada a lo largo del proyecto.
Cuadro 8 Circuitos de Nivelación Dabeiba - Mutatá.
CIRCUITO LONGITUD ERROR ADMISIBLE ERROR DE CIERREN9 3455 0,0223 0,0005N10 3473 0,0224 0,0034N11 1577 0,0151 0,0001
N-EMP11 2074 0,0173 0,0056N-EMP11A 622 0,0095 0,0012N-EMP12 2566 0,0192 0,0035
N12 4005 0,024 0,0000N13 2897 0,0204 0,0031N14 3650 0,0229 0,0004N15 3622 0,023 0,0175N16 3645 0,0229 0,0018
N16A 338 0,007 0,0003N17 3212 0,0215 0,0011N18 3215 0,0215 0,0021N19 3520 0,0225 0,0021N20 3558 0,0226 0,0043N21 3148 0,0213 0,0006N22 2818 0,0201 0,0009N23 3465 0,0223 0,0014N24 3617 0,0228 0,0030N25 2589 0,0193 0,0047N26 3252 0,0216 0,0039N27 3776 0,0233 0,0035N28 3627 0,0229 0,0027N29 2987 0,0207 0,0035N30 3344 0,0219 0,0019N31 4245 0,0247 0,0026
RESUMEN NIVELACION UF 2, 3, 4
29
RESUMEN NIVELACIÓN UF 5
CIRCUITO LONGITUD (m)
ERROR ADMISIBLE (m)
ERROR DE CIERRE (m)
N32 2856 0,0203 0,0016 N32A 1131 0,0128 0,0002
N32VAR 2103 0,0174 0,0013 N33 4623 0,0258 0,0022 N34 2158 0,0176 0,0017 N35 3244 0,0216 0,0027 N36 3223 0,0215 0,0020 N37 2893 0,0204 0,0034 N38 3227 0,0216 0,0003 N39 2742 0,0199 0,0022 N40 3308 0,0218 0,0006 N41 2872 0,0203 0,0046 N42 2420 0,0187 0,0003 N43 3672 0,023 0,0043 N44 3234 0,0216 0,0000 N45 3038 0,0209 0,0002 N46 3229 0,0216 0,0036 N47 2053 0,0172 0,0013
Cuadro 9 Circuitos de Nivelación Mutatá – El Tigre UF5.
5.4. Topografía de Detalle con Sistema LiDAR
El presente capítulo, describe las metodologías y técnicas propuestas para la
realización del proyecto de topografía LiDAR de alta resolución y orto-fotografía.
En la primera sección de la memoria se presenta la metodología y programa de
trabajo para el proyecto y a continuación se describen todos los aspectos técnicos
operativos, protocolos de ejecución y de aseguramiento de la calidad del mismo.
5.4.1. Metodología Captura de Información Vuelos Fotogramétrico-Cámara
Digital y LiDAR.
En el diseño de una misión de vuelo combinado (Cámara digital-LiDAR) han de
tenerse en cuenta de manera conjunta, las especificaciones relativas tanto a la
parte de captura de imagen como de captura de datos LiDAR, garantizando de
30
esta forma que el vuelo cumplirá con las exigencias impuestas en las
especificaciones técnicas.
La Ilustración 10 muestra el diagrama de flujo seguido por el personal técnico de
SIGLA SAS, e incluye los procesos desde la Planificación hasta la obtención de
Modelos Digitales y orto-fotografías digitales y demás entregables objeto del
proyecto.
Ilustración 10 Diagrama de Flujo del Vuelo Combinado LiDAR-Cámara.
5.4.1.1. Fase de Ejecución de los Trabajos
Se citan a continuación las distintas fases que se han seguido durante la toma de
datos LiDAR y posterior procesado y post procesado de los mismos, así como los
trabajos topográficos y de gabinete asociados al proyecto. Las fases técnicas
ejecutadas son las que se detallan a continuación:
31
• Ferry del sistema: Ferry del sistema desde nuestra central de operaciones y
montaje hasta el centro de operaciones del proyecto pasando por los
trámites requeridos.
• Petición de permisos de vuelo: Solicitud a las autoridades competentes de
los permisos requeridos para ejecutar los vuelos.
• Vuelos LiDAR con helicóptero Huges (ver Ilustración 11) y sistema Riegl
VQ480i equipado con cámara digital Hasselblad H4D y Phaseone iXA-R
180: Toma de datos y proceso de control de calidad con el fin asegurar que
la toma ha sido exitosa.
Ilustración 11 Montaje en la aeronave HUGES.
La fase de vuelo y captura de información dependió de la climatología presente en
la zona y de otros contratiempos de tipo logístico o legal asociados a la toma de
datos.
Se realizó, de forma simultánea a la toma de datos LiDAR, la toma de imágenes
digitales que permitieron a posteriori la generación de ortofotos para el área objeto
de estudio.
• Trabajos topográficos de apoyo (apoyo a los vuelos). Consisten en la
puesta de estaciones base GPS durante los vuelos de calibración de los
equipos y toma de datos específicos del proyecto.
• Control de Calidad inicial de los datos (QC, Quality Control). El Control de
Calidad inicial de los datos se realiza sobre cada uno de los vuelos
32
realizados para verificar que la toma de datos ha sido exitosa y poder
concluir por lo tanto la fase de vuelo. Por ello la fase de vuelo no se da por
terminada hasta que no concluye la fase de Control de Calidad inicial de los
datos.
• Procesado básico de datos. Cálculos GPS e inerciales. Integración entre los
datos LiDAR y la cámara fotogramétrica digital y los datos del sistema GPS
y el Sistema de Navegación Inercial (IMU). Calibración y Matching (ajuste)
de las líneas de datos LiDAR y generación de las imágenes digitales y
georreferenciación y orientación de las mismas.
• Generación del proyecto, división en bloques, nube de puntos básica en
formato las, edición para eliminación de posibles puntos erróneos.
5.4.2. Parámetros Técnicos del Vuelo.
La parametrización del sensor LiDAR se realiza con la aplicación del Software
AeroPlan. Los requerimientos para este trabajo son:
Parámetro Valor Altura de vuelo AGL 529 m (Altura sobre el terreno) PRR, Pulse Repetition Rate 400 kHz Frecuencia de escaneo 80 (líneas/seg) Intensity Capture Una lectura de intensidad por cada
retorno almacenado Velocidad del vuelo 35 nudos Ancho de Escaneo 611 Ángulo de Barrido 60º Densidad de la nube LiDAR >20 pts. / m2 Ancho de faja 540 m GSD (Tamaño de pixel) 8 cm Recubrimiento Longitudinal de imágenes
70%
Parámetro Valor Recubrimiento Transversal de imágenes
30%
Ancho de toma de imágenes sobre el terreno
Variable
Cuadro 10 Características Generales del Vuelo Fotogramétrico.
33
En la Ilustración 12, se presentan los planes de vuelo donde se especifican los
requerimientos tanto como para fotogrametría, como para LiDAR.
Ilustración 12 Plan de Vuelo Fotogramétrico y LiDAR.
5.4.3. Parámetros Técnicos del Vuelo.
Los equipos se calibraron de forma previa al inicio de los procesos de toma de
datos. Esta calibración consiste en una prueba de funcionamiento sobre una
superficie conocida y levantada topográficamente sobre la que se realizan varias
34
pasadas transversales a distintas alturas de vuelo y con el láser y la cámara con
distintos parámetros de configuración.
El vuelo de calibración se realizó en el municipio de Santafé de Antioquia el día
27/03/2016. En la Ilustración 13 se muestra el plan de vuelo ejecutado y la zona
de calibración.
Ilustración 13 Vuelo de calibración municipio de Santafé de Antioquia 27/03/2016.
5.4.4. Parámetros de Calibración.
Los parámetros de calibración del sistema inercial se determinarán mediante
comparación entre los giros omega, phi y kappa obtenidos del sistema GPS/INS
según su orientación nativa y los obtenidos a través de la Aerotriangulación (AT)
del vuelo de calibración.
Ilustración 14 Giros en la Aeronave HUGES.
En el caso del sensor LiDAR, se hacen necesarias calibraciones frecuentes, con el
fin de corregir la desalineación entre el sensor y el sistema inercial, ya que esta
desalineación provoca un registro erróneo de los datos. La desalineación del
sistema inercial con respecto a la óptica del escáner es descrita por los
35
parámetros “Roll”, “Pitch”, “Heading” (Ilustración 14). Además de este desajuste
angular, el procedimiento de calibración implica el cálculo de una constante de
torsión de rotación del espejo del sensor y una compensación en cota debida a
errores electrónicos/mecánicos internos del propio equipo y a la influencia de la
atmósfera sobre la trayectoria del haz. La calibración del sensor LiDAR se realiza
siguiendo el procedimiento establecido por el fabricante del sistema (RIEGL).
5.4.5. Apoyo topográfico de los vuelos.
La forma tradicional de apoyar los vuelos LiDAR es mediante la colocación de
estaciones base GPS en tierra durante los mismos. Esto se hace con el objetivo
de introducir correcciones diferenciales en las trayectorias de vuelo calculadas
para mejorar la precisión en el procesado de las mismas. A continuación, en el
Cuadro 1, se pueden ver las bases que fueron utilizadas en el apoyo topográfico
para los vuelos.
Cuadro 11 Bases Apoyo Topográfico a Vuelos.
La colocación de estaciones base GPS requiere por lo tanto un trabajo adicional
en campo con personal, equipos GPS y vehículos todoterreno, no sólo durante los
trabajos sino también de forma previa a los mismos. A su vez supone una menor
flexibilidad en los vuelos dado que se depende de equipos humanos preparados
en campo para poder tomar datos.
ALTITUD
ELIPSOIDAL
20160401 08:44 14:2520160402 08:44 12:0520160403 07:56 13:0420160404 07:57 11:5920160405 08:23 12:3520160406 06:30 14:0020160424 09:00 12:3220160425 07:24 12:3420160425 13:43 17:3020160426 09:15 15:1020160427 09:00 13:5520160428 08:37 18:0020160429 08:14 14:0520160429 07:42 12:3020160408 09:48 12:2520160409 08:16 10:2920160410 09:18 12:5120160411 07:15 11:4020160413 07:20 12:1320160414 07:15 10:54
400.113
GPS-031 7°12'38.15981"N 76°25'28.48764" 238.8859 1289168.12 1072114.12 222.4208
GPS-017 7°00'50.94007"N 76°17'44.17092"W 419.139 1267462.878 1086396.770
DIA POSICIONAMIENTO HORA INICIO HORA FIN
GPS-001 6°45'10.18823" N 76°01'31.62712" W 1290.424 1238617.029 1116313.649 1267.952
PUNTO BASE LATITUD LONGITUD NORTE ESTE COTA GEOMETRICA
36
El trabajo topográfico en campo fue completado también con la realización de
levantamientos topográficos de control (Grillas de control) con estaciones base
GPS convencionales, tal como se mencionó en los numerales anteriores.
El resultado de una de las trayectorias de vuelo, con el apoyo de las bases
topográficas se muestra en la Ilustración 15.
Ilustración 15 Trayectorias de Vuelo 20160411-15 para la Zona del Proyecto.
5.4.6. Volcado de la Información.
Una vez ejecutada cada misión de vuelo, se realizó la descarga de datos. Se
obtienen los datos de los sistemas GPS/IMU, datos brutos LiDAR e imágenes
brutas. Esto datos son almacenados en discos duros externos, realizando una
copia de seguridad adicional para su posterior envío a las oficinas centrales de
SIGLA, donde se realizará el procesado de la información.
5.4.7. Control de Calidad de Cada Misión de Vuelo Ejecutados.
Al finalizar cada jornada de vuelo se ha realizado un control de calidad,
comprobando la integridad de la información capturada durante cada día y sesión
de vuelo. En este control se analizaron:
• Integridad de los ficheros de imágenes: comprobando la correcta
adquisición de las imágenes, verificando el número de imágenes
37
capturadas y su correspondencia con el número de disparos realizados
durante el vuelo.
• Integridad de los datos brutos LiDAR:
Se realizó una comparación entre el vuelo ejecutado contra la
planificación, a partir del fichero *.txt generado por la unidad de control.
Se analizó la correcta estructura de almacenamiento de datos: una
carpeta por cada una de las pasadas registradas secuencialmente.
Se hizo una comprobación análoga para los datos inerciales asociados
al instrumento LiDAR.
• Numero de satélites disponibles durante el vuelo
Ángulos respecto de la vertical durante las pasadas
Balanceo durante los giros del Helicóptero (Que deben ser inferiores a
20º)
Continuidad en la captura GPS/IMU
Al recibir de conformidad esta información, el jefe de proyecto realizo una revisión
de los informes de vuelo y de las imágenes, analizando las incidencias reportadas
comprobando la no existan problemas de nubes, clima, deriva, etc. Posteriormente
la información recibida es dirigida al departamento de producción donde se
realizaron las labores de post-proceso.
5.4.8. Ajuste final de la información LiDAR.
El marco de referencia utilizado para el procesado básico durante la toma de datos
es ITRF2008 (Marco de Referencia Terrestre Internacional), considerado
equivalente a IGS2008. La época de cálculo de coordenadas es época actual, la
salida tras el procesado básico se da en la proyección WGS84 y las alturas de
referencia del procesado básico de los datos son alturas elipsoidales. Tras este
primer procesado y georreferenciación a ITRF2008 se produjo una transformación
de los datos al sistema de coordenadas Magna Sirgas.
En la Ilustración 16, se muestra la definición del sistema de coordenadas Magna
Sirgas origen Oeste en relación a su transformación desde ITRF 2008. Los
parámetros han sido obtenidos de la página oficial del IGAC.
38
Ilustración 16 Definición del sistema de coordenadas para LiDAR.
Tras la transformación del sistema de coordenadas, se procede luego al ajuste en
elevaciones de la totalidad del proyecto, el cual se entrega en alturas ortométricas
según modelo de geoide local. Dicho modelo de ajuste se construye a partir de la
red geodésica levantada, con cota Ortométrica obtenida por nivelación geométrica,
los cuales se muestran a continuación:
5.4.8.1. Control de datos LiDAR Cota Elipsoidal
Una vez procesados los datos en formato *.las, se realiza un control de cota de la
nube de puntos generada con la ayuda de puntos de control de la Red geodésica
levantada y las grillas de control realizadas en campo, tal como se muestra en la
Ilustración 17. El control de cotas consiste en analizar las diferencias entre puntos
con coordenadas planimetrías y altimétricas en cota Elipsoidal de la RED y las
GRILLAS, Comparando con la nube de puntos LiDAR.
39
Ilustración 17 Grafico explicativo método Control de cota LiDAR.
40
6. EJECUCIÓN DE LAS ACTIVIDADES
6.1.1. Etapa I: Procesado Base y Limpieza de Datos LiDAR en Fase I
Tras recibir en la oficina los datos capturados durante la ejecución de los vuelos,
en los que se obtuvieron los datos LiDAR y las fotografías, se realizó el post-
procesado de los mismos. A continuación, se describe los trabajos llevados a cabo
para realizar el procesado en Fase I de los datos LiDAR.
La información LiDAR registrada para misión de vuelo se compone de:
• Raw Laser: datos brutos procedentes del sensor en sistema WGS84.
• Datos inerciales (GPS-IMU), procedentes del sistema inercial.
Del procesado de datos, se obtienen ficheros binarios en formado *.LAS (Laser
Airborne Scanner), los cuales contienen información referente a coordenadas
planimétricas y altimétricas, intensidad, numero e información de retorno, ángulo
de escaneo y marca de tiempo de cada uno de los puntos.
6.1.2. Edición de los Datos LiDAR.
Previo a la edición de los datos LiDAR se lleva a cabo un análisis a las pasadas o
fligthlines capturadas (ver Ilustración 18), con el fin de asegurar que estos cumplen
las características y condiciones mínimas del proyecto tales como la cobertura y
densidad de puntos. Para ello se visualizan todos los puntos por línea de vuelo y
se comprueba la cobertura global sobre el área de trabajo.
41
Ilustración 18 Visualización de puntos por líneas de vuelo.
Posteriormente, se hace una eliminación manual inicial de la mayor cantidad de
ruido presente en cada fligthline, haciendo uso del software MicroStation, con la
aplicación de TerraScan, se hacen cortes de perfil y se visualizan por intensidad y
por clase de punto, como se muestra en la Ilustración 19.
Ilustración 19 Eliminación Inicial de Ruido.
42
Una vez analizados los datos, eliminado el ruido inicial y con la información
depurada, se genera un proyecto por bloques (ver Ilustración 20) que divide la
información en tiles o áreas más pequeñas, facilitando de esta manera el proceso
de edición y generación de productos finales.
Ilustración 20 Distribución por Bloques Proyecto.
6.1.3. Ajuste al Terreno de los Datos LiDAR Mediante el Empleo de
Pasadas Transversales.
De forma complementaria a la calibración del sensor LiDAR realizado durante el
vuelo de calibración diseñado para este efecto, se realiza un ajuste altimétrico de
las pasadas del vuelo LiDAR a partir de un conjunto de pasadas transversales
ajustadas al terreno mediante campos o Grillas de control y que sirven para
determinar la corrección en la componente Z que se ha de aplicar a cada pasada
longitudinal.
El proceso realizado para este ajuste entre pasadas fue el siguiente:
43
• Procesado de los datos LiDAR tanto de las pasadas E-O longitudinales
como de las transversales.
• Clasificación de los datos LiDAR de la pasada transversal. En las zonas de
los campos de control (Grillas), se revisa la clasificación de la nube de
puntos LiDAR, y se ejecuta una edición rigurosa de la clase terreno para la
obtención del MDT (Modelo Digital del Terreno) preciso en dichas zonas.
• Determinación de la corrección a realizar a la pasada transversal a partir del
contraste del MDT y MDS (Modelo Digitales de Superficie) derivados de
los datos LiDAR clasificados con los puntos pertenecientes a los campos de
control.
• Ajuste de la pasada transversal al terreno a partir de las correcciones
derivadas de los campos de control.
• Clasificación de los datos LiDAR de las pasadas longitudinales en las zonas
de solape con la pasada transversal para determinar el MDT en estas
zonas. Al realizar un contraste entre las dos nubes de puntos en la zona de
solape, en el que se emplean gran número de puntos, no es necesario
realizar una clasificación rigurosa de los datos LiDAR.
• Determinación de la corrección a aplicar a cada una de las pasadas
longitudinales a partir de la comparación de estas con las pasadas
transversales ajustadas al terreno previamente mediante los campos de
control.
• Ajuste al terreno de cada una de las pasadas longitudinales mediante la
aplicación del desplazamiento en Z determinado en el paso anterior.
El software empleado durante esta fase es:
• TerraScan: Para la gestión de los datos LiDAR y clasificación de los
mismos. Este software también permite la aplicación de las correcciones
determinadas en el proceso de ajuste.
• TerraMatch: Para realizar el proceso de ajuste entre las pasadas mediante
un proceso iterativo. Proporciona los valores de corrección a aplicar y un
44
resumen estadístico del proceso para verificar a posteriori el resultado del
mismo.
En la Ilustración 21 se puede observar un perfil tomado en zona de solape entre
pasadas, generadas por las diferentes alturas de vuelo.
Ilustración 21 Perfiles transversales tomados en zonas de solape entre pasadas.
6.1.4. Clasificación Automática de Datos LiDAR
Para la clasificación automática de los puntos LiDAR es necesario definir rutinas
de búsqueda de los principales parámetros del relieve, esta labor se realiza con
apoyo del modelo SRTM (Modelo global altimétrico) y de las imágenes de
intensidad de los datos LiDAR.
Una vez establecidos los parámetros idóneos para cada una de las zonas del
proyecto (zonas llanas, zonas de montaña, zonas urbanas, etc.), diferenciadas
según las características orográficas, se procedió con la clasificación automática,
de tal forma que se obtuvo una clasificación preliminar de los puntos LiDAR,
diferenciando entre los que pertenecen al terreno y los que pertenecen a la
superficie (Ground y Default), esto se puede observar en la Ilustración 22.
45
Ilustración 22 Nube de puntos LiDAR clasificada en 2 clases Terreno y Superficie.
La lista de clases que intervienen durante la clasificación automática son:
• Superficie - Default – Asignada a los puntos que forman parte de la
superficie del modelo.
• Terreno - Ground – Todos los puntos que formen parte del terreno desnudo
(sin obras de fábrica) estarán agrupados en esta clase.
• Low Point – Puntos Bajos: Son aquellos puntos que no forman parte del
terreno ni de la superficie, como, por ejemplo, puntos registrados sobre
vehículos, puntos fugados, puntos bajos y ruido, etc.
6.1.5. Generación de MDT y MDS
Después de la clasificación automática, se genera el Modelo Digital de Terreno
(MDT) en el software de MicroStation, en la extensión de TerraScan con la
siguiente metodología:
1) Se realiza una selección grafica de los Bloques de los que se quiere
generar el MDT (Ilustración 23).
46
Ilustración 23 Selección Gráfica de Bloques para Generar MDT.
2) Para generar modelos *.ASC de cada bloque seleccionado, en la ventana
de TerraModeler, se selecciona Utility/Produce lattice models y aparece la
siguiente ventana:
Ilustración 24 Ventana Produce lattice models.
En la ventana se escogen las siguientes opciones:
• Model Buffer= 50 (Corona de seguridad)
47
• Project= Se selecciona el proyecto sobre el cual se está trabajando,
archivo *.prj5.
• Classes = Se seleccionan las o la clase que queremos exportar, en
éste caso y para generar el MDT, la clase 2 Ground y la clase 92
Puentes. (Para generar el MDS, se agrega la clase 1 Default)
• Grid Spacing = Paso de malla que tendrá el modelo que se quiere
exportar, generalmente es 1.
• File Format = ArcInfo.
• Values at =Cel center.
• Outside Z = Valor por defecto para las zonas en las que no se tiene
modelo, en éste caso -9999.
• Directory = Carpeta de salida en donde se quieren generar los
modelos asc de cada bloque.
• Ok.
Aparecerá una nueva ventana (Ilustración 25), en ella se selecciona
• Exclude outer boundaries = No exclusión
• Ok
Ilustración 25 Ventana Triangulate Surface.
5*.PRJ se utiliza para indicar los archivos de datos que son utilizados por varios programas para guardar los datos y la configuración del proyecto. Estos archivos también pueden incluir referencias a otros archivos o proyectos.
48
Se verifica que los archivos se estén en la carpeta de salida Directory
seleccionada.
Al finalizar el proceso, se cargan los datos en Global Mapper y se exportan a *.ewc
para poder seguir con la siguiente fase.
Ilustración 26 MDT Inicial.
Debido a que, como se puede observar en la Ilustración 26, se encuentran aún
puntos bajos y ruido, en la Etapa IV se procede a realizar la limpieza y definición
del modelo, que se explicará de manera detallada más adelante.
6.2. Etapa II: Realización de Rutas Batimétricas. Para generar las rutas batimétricas, inicialmente se hizo uso de unas otro-
fotografías obtenidas en el 2011 y fueron dadas por el cliente, y en las abscisas
del diseño vial que el cliente requería, la primera unidad funcional sobre la que se
trabajó fue la UF5, ya que se tenían algunas batimetrías prioritarias debido a que a
los cursos de agua eran muy caudalosos, se debía hacer provecho de la
temporada seca y tomar los datos de campo lo más pronto posible.
Posteriormente, con las otras unidades funcionales, se pudo hacer uso de la
información obtenida de los vuelos realizados por SIGLA S.A.S.
49
Los cuadros del 12 al 15 muestran las abscisas y las especificaciones de cada una
de las unidades funcionales.
UNIDAD FUNCIONAL UF1
Nº Abscisa Corriente Batimetría Observaciones
1 K1+015 Río Sucio GENERAL Se requiere levantamiento detallado del puente existente ubicado aproximadamente 100m aguas arriba del cruce.
2 K3+000 K3+150 Río Sucio GENERAL Se requiere levantamiento del puente existente ubicado aguas
abajo del cruce. (1114655.2262, 1240742.8553)
3 y 4 K5+900 K6+015 Río Sucio GENERAL Se requiere Sección a la altura de la abscisa 6+270
(1113069.8931,1241972.1010) 5 K6+670 GENERAL
6 K11+550 Río Sucio GENERAL Levantar puente existente ubicado a 50m aprox. aguas arriba del cruce proyectado (1108716.9529,1245287.8071)
7 K13+320 GENERAL Levantar puente existente (1108716.9529,1245287.8071)
8 K15+470 Río Sucio GENERAL Levantar puente existente ubicado aguas abajo del cruce (1105824.4042,1248015.2510)
9 K17+420 Río Sucio
GENERAL Realizar las secciones de los dos cauces aguas arriba del cruce
10 K17+570 Río Sucio 11 K18+340 Río Sucio 12 K18+550 Río Sucio 13 K19+030 Río Sucio 14 K19+380 Río Sucio 15 K19+570 Río Sucio 16 K20+230 Río Sucio 17 K23+950 Río Sucio GENERAL
28 y 19
K25+760 K25+900 Río Sucio
GENERAL
20 K26+445 Río Sucio
Levantar puente existente (1098702.1486, 1254872.7273) 21 K26+870 Río Sucio 22 K27+140 Río Sucio 23 K27+370 Río Sucio 24 K27+910 Río Sucio 25 K29+350 Río Sucio 250m aguas arriba y aguas abajo 26 K30+420 Río Sucio GENERAL Levantar puente existente (1095260.4911,1255747.3255)
*GENERAL: CORRESPONDE A SECCIONES DE BATIMETRÍAS 500M AGUAS ARRIBA Y 500M AGUA ABAJO DEL EJE DEL PUENTE NOTAS: SE REALIZARÁ UNA SECCIÓN DE BATIMETRÍA DEBAJO DEL PUENTE, ES DECIR EN EL EJE DE LA VÍA, SE HARÁN BATIMETRÍAS 10 m AGUAS ARRIBA Y 10m AGUAS ABAJO DEL EJE PARALELO AL EJE DE LA VÍA, Y A PARTIR DE ESTAS SE REALIZARÁ BATIMETRÍA CADA 25 m TRANSVERSAL AL FLUJO HASTA CUMPLIR CON LA LONGITUD DE BATIMETRÍA DETERMINADA PARA CADA PUENTE. LAS SECCIONES DE BATIMETRÍA SE REALIZARÁN CADA 25m. LAS SECCIONES DE BATIMETRÍA SE DEBERÁN REALIZAR TRANSVERSALES AL FLUJO, EXCEPTO LA DEL EJE DE LA VÍA. SE DEBERÁ PRESENTAR EL NIVEL DEL AGUA Y LA HORA Y FECHA DEL LEVANTAMIENTO DE CADA SECCIÓN. SE REQUIERE TOPOGRAFÍA DE DETALLE DE LOS PUENTES EXISTENTES SE VAYAN A MANTENER EN EL DISEÑO O NO. CORRESPONDE AL LEVANTAMIENTO DEL PUENTE EN PLANTA Y SECCIÓN (LEVANTAMIENTO DEL TABLERO, VIGA, PILAS, ESTRIBOS, GÁLIBO, COTAS). LA TOPOGRAFÍA DE LA ZONA DE LA LLANURA DE INUNDACIÓN ALEDAÑA DEBERÁ TENER UNA EXTENSIÓN DE 100m A PARTIR DE LAS BANCAS Y SE REALIZARÁ CADA 100m. Cuadro 12 Batimetrías Requeridas UF1.
50
PUENTES UNIDAD FUNCIONAL UF2-UF3
N° Abscisa Cruce Batimetría Observaciones
1 K4+690 Solo sección en el cruce 2 K6+050 Solo sección en el cruce 3 K11+350 GENERAL 4 K14+190 GENERAL
5 K15+900 Y K16+450 GENERAL Extender batimetría hasta 100m aguas abajo del puente existente y
levantar puente existente (1087164.7588,1267049.4489)
*GENERAL: CORRESPONDE A SECCIONES DE BATIMETRÍAS 500M AGUAS ARRIBA Y 500M AGUA ABAJO DEL EJE DEL PUENTE NOTAS: SE REALIZARÁ UNA SECCIÓN DE BATIMETRÍA DEBAJO DEL PUENTE, ES DECIR EN EL EJE DE LA VÍA, SE HARÁN BATIMETRÍAS 10 m AGUAS ARRIBA Y 10m AGUAS ABAJO DEL EJE PARALELO AL EJE DE LA VÍA, Y A PARTIR DE ESTAS SE REALIZARÁ BATIMETRÍA CADA 25 m TRANSVERSAL AL FLUJO HASTA CUMPLIR CON LA LONGITUD DE BATIMETRÍA DETERMINADA PARA CADA PUENTE. LAS SECCIONES DE BATIMETRÍA SE REALIZARÁN CADA 25m. LAS SECCIONES DE BATIMETRÍA SE DEBERÁN REALIZAR TRANSVERSALES AL FLUJO, EXCEPTO LA DEL EJE DE LA VÍA. SE DEBERÁ PRESENTAR EL NIVEL DEL AGUA Y LA HORA Y FECHA DEL LEVANTAMIENTO DE CADA SECCIÓN. SE REQUIERE TOPOGRAFÍA DE DETALLE DE LOS PUENTES EXISTENTES SE VAYAN A MANTENER EN EL DISEÑO O NO. CORRESPONDE AL LEVANTAMIENTO DEL PUENTE EN PLANTA Y SECCIÓN (LEVANTAMIENTO DEL TABLERO, VIGA, PILAS, ESTRIBOS, GÁLIBO, COTAS). LA TOPOGRAFÍA DE LA ZONA DE LA LLANURA DE INUNDACIÓN ALEDAÑA DEBERÁ TENER UNA EXTENSIÓN DE 100m A PARTIR DE LAS BANCAS Y SE REALIZARÁ CADA 100m. Cuadro 13 Batimetrías Requeridas UF2-UF3.
UNIDAD FUNCIONAL UF4
N° Abscisa Cruce Nombre del Cauce Batimetría Observaciones
1 K1+520 GENERAL Levantar detalles del puente existente 2 K2+320 GENERAL Levantar detalles del puente existente
3 K2+920 SECCIÓN EN EL CRUCE Levantar detalles del puente existente
4 K3+773 SECCIÓN EN EL CRUCE Levantar detalles del puente existente
5 K3+930 SECCIÓN EN EL CRUCE Levantar detalles del puente existente
6 K4+700 GENERAL Levantar detalles del puente existente
7 K5+475 QUEBRADA GODOY GENERAL Levantar detalles del puente existente
8 K6+180 RIO ANGOSTURA SECCIÓN EN EL CRUCE Levantar detalles del puente existente
9 K7+200 SECCIÓN EN EL CRUCE Levantar detalles del puente existente
10 K8+960 GENERAL Levantar detalles de los puentes existentes. Levantar hasta desembocadura en rio sucio
11 K13+035 RIO VALLESÍ GENERAL Levantar detalles del puente existente 12 K15+250 RIO CHICHIRIDO GENERAL Levantar detalles del puente existente 13 K22+900 NN GENERAL Levantar detalles del puente existente
14 K26+550 GENERAL Levantar detalles del puente existente, levantamiento en los dos cauces aguas arriba
15 K30+490 GENERAL Levantar detalles del puente existente
16 K31+200 RIO BEDO GENERAL Levantar detalles de los puentes existentes. Vehicular y peatonal
17 K36+600 RIO LA HONDA GENERAL Levantar detalles del puente existente
51
UNIDAD FUNCIONAL UF4
N° Abscisa Cruce Nombre del Cauce Batimetría Observaciones
18 K39+480 RIO PIEDRAS BLANCAS GENERAL Levantar detalles del puente existente
19 K41+640 RIO TACIDO GENERAL Levantar detalles del puente existente 20 K44+660 RIO MUTATA GENERAL Levantar detalles de los puentes existentes
*GENERAL: CORRESPONDE A SECCIONES DE BATIMETRÍAS 500M AGUAS ARRIBA Y 500M AGUA ABAJO DEL EJE DEL PUENTE NOTAS: SE REALIZARÁ UNA SECCIÓN DE BATIMETRÍA DEBAJO DEL PUENTE, ES DECIR EN EL EJE DE LA VÍA, SE HARÁN BATIMETRÍAS 10 m AGUAS ARRIBA Y 10m AGUAS ABAJO DEL EJE PARALELO AL EJE DE LA VÍA, Y A PARTIR DE ESTAS SE REALIZARÁ BATIMETRÍA CADA 25 m TRANSVERSAL AL FLUJO HASTA CUMPLIR CON LA LONGITUD DE BATIMETRÍA DETERMINADA PARA CADA PUENTE. LAS SECCIONES DE BATIMETRÍA SE REALIZARÁN CADA 25m. LAS SECCIONES DE BATIMETRÍA SE DEBERÁN REALIZAR TRANSVERSALES AL FLUJO, EXCEPTO LA DEL EJE DE LA VÍA. SE DEBERÁ PRESENTAR EL NIVEL DEL AGUA Y LA HORA Y FECHA DEL LEVANTAMIENTO DE CADA SECCIÓN. SE REQUIERE TOPOGRAFÍA DE DETALLE DE LOS PUENTES EXISTENTES SE VAYAN A MANTENER EN EL DISEÑO O NO. CORRESPONDE AL LEVANTAMIENTO DEL PUENTE EN PLANTA Y SECCIÓN (LEVANTAMIENTO DEL TABLERO, VIGA, PILAS, ESTRIBOS, GÁLIBO, COTAS). LA TOPOGRAFÍA DE LA ZONA DE LA LLANURA DE INUNDACIÓN ALEDAÑA DEBERÁ TENER UNA EXTENSIÓN DE 100m A PARTIR DE LAS BANCAS Y SE REALIZARÁ CADA 100m. Cuadro 14 Batimetrías Requeridas UF4.
UNIDAD FUNCIONAL UF5
N° Abscisa Cruce Nombre del Cauce Batimetría Observaciones
1 K2+000 RIO LONGANI GENERAL
2 K2+880 RIO LONGANICITO GENERAL La batimetría aguas abajo del eje se debe hacer hasta que se una con el cauce de la abscisa K2+000. Se deberá detallar el terraplén de la vía.
3 K4+560 - K4+960 CAÑADUZALES
500m APROX. AGUAS ARRIBA,
800m APROX. AGUAS ABAJO
Las secciones aguas abajo del eje de la vía se deben hacer hasta que la corriente desemboca en el río. En el río en el cual desemboca este cauce se deberá realizar una sección 50 m aguas abajo. Las secciones aguas arriba del eje de la vía, se deben hacer hasta la unión de los dos brazos (K4+560 y K4+960).
4 K5+540 RÍO BARRIGAMO GENERAL
5 K8+900 RÍO SURRAMBAY
500m APROX. AGUAS ARRIBA,
700m AGUAS ABAJO
En el tramo aguas arriba de la vía, se deberán tomar secciones hasta 50 m aguas arriba del punto donde se unen los dos brazos.
6 K9+320 RÍO SURRAMBAY
500m APROX. AGUAS ARRIBA,
700m AGUAS ABAJO
En el tramo aguas arriba de la vía, se deberán tomar secciones hasta 50 m aguas arriba del punto donde se unen los dos brazos.
7 K9+780 RÍO MONGUDO GENERAL 8 K11+220 GENERAL
52
UNIDAD FUNCIONAL UF5
N° Abscisa Cruce Nombre del Cauce Batimetría Observaciones
9 K13+400 RÍO CASCAJO BLANCO GENERAL
10 K14+870 RÍO VILLARTEAGA GENERAL 11 K16+220 APURRUMIADO 12 K16+860 RIO BEJUQUILLO GENERAL
13 K17+460 LA 45 GENERAL Las secciones comprendidas entre el K17+460 y el K17+550, se deberá detallar el terraplén de la vía.
14 K18+820 ZABALETA GENERAL Las secciones comprendidas entre el K18+780 y el K18+950, se deberá detallar el terraplén de la vía.
15 K20+440 ZABALETA AGUAS FRIAS GENERAL
16 K20+880 RÍO EMAUS GENERAL
17 K22+400 RÍO NUEVO MUNDO GENERAL
18 K24+180 RÍO PORROSO GENERAL 19 K25+880 CAÑO SECO GENERAL 20 K27+280 GENERAL 21 K28+460 RÍO CHADÓ GENERAL 22 K30+420 GUARANDÓ GENERAL 23 K31+740 RÍO LA FORTUNA GENERAL 24 K33+120 EL PRICIPIO GENERAL
K34+740 RÍO JURADÓ GENERAL
26 K37+680 RIO LA MEJÍA GENERAL En las secciones cercanas a la vía, que se encuentran entre el K37+700 y el K37+760 aproximadamente, se deberá detallar el terraplén de la vía.
27 K38+980 RIO GUAPA (2) GENERAL
En las secciones cercanas a la vía, que se encuentran entre el K38+930 y el K38+980 aproximadamente, se deberá detallar el terraplén de la vía. Se deberá levantar el muro.
28 K42+750 RÍO GUAPA GENERAL
29 K43+190 PANTANO DE VARGAS GENERAL El levantamiento aguas abajo se deberá extender
hasta que esta corriente desemboca en el río Guapa 30 K43+900 GUAPASITO GENERAL
*General: corresponde a secciones de batimetrías 300m aguas arriba y 700m agua abajo del eje del puente Notas: Se realizará una sección de batimetría en el eje del puente, se harán batimetrías a 10m aguas arriba y aguas abajo del eje paralelo al eje de la vía, se realizará batimetría transversal al flujo a 25m aguas arriba y aguas abajo de las secciones anteriores, es decir a 35m aguas arriba y aguas abajo del eje, y a partir de estas se realizarán las secciones de batimetría transversales al flujo cada 50m hasta cumplir con la longitud de batimetría determinada para cada puente. Las secciones de batimetría se deberán realizar transversales al flujo, excepto la del eje de la vía y las indicadas 10m aguas arriba y aguas abajo del eje. Se deberá presentar el nivel del agua y la hora y fecha del levantamiento de cada sección. Se requiere topografía de detalle del puente en planta y sección (levantamiento del tablero, viga, pilas, estribos, gálibo, cotas). La topografía de la zona de la llanura de inundación aledaña deberá tener una extensión de 100m a partir de las bancas y se realizará cada 100m. De acuerdo con la información suministrada por el área de topografía, este levantamiento de información se realizará con levantamiento de una franja con lidar. Cuadro 15 Batimetrías Requeridas UF5.
En la Ilustración 27 se presenta la orto-fotografía referenciada en MicroStation, en
donde también se encuentra el diseño vial dado por el cliente, estos insumos son
la base para trazar el eje de las rutas batimétricas.
53
Ilustración 27 Inicio del Dibujado del Eje de las Rutas Batimétricas.
Para cargar las referencias en MicroStation se hace clic sobre raster manager,
posteriormente se busca la ruta origen del archivo o archivos a cargar; se
seleccionan y da la opción de elegir la capa en la que se quiere adjuntar la
referencia, luego se escoge la ventana en la que se desea visualizar la misma.
Una vez adjuntadas dichas referencias se procede a realizar el trazado de las
rutas batimétricas según las especificaciones dadas por el cliente. Al finalizar el
trazado de cada eje batimétrico aguas arriba y aguas abajo, se elimina las
referencias y se exportan los vectores generados a la extensión *.dwg y se abren
en Autocad Civil para generar el abscisado de las batimetrías. Posteriormente con
los ejes de las batimetrías se transforman en un alineamiento a partir de objetos,
luego se elige la distancia de las etiquetas donde aparecerá el abscisado cada 5,
10, 15 y 20 metros, para cada uno se genera un archivo diferente.
Para generar los KMZ de cada ruta (ver Ilustración 28), se abre en Global Mapper
el archivo *.dgn que contiene los ejes de las batimetrías y también se carga la
orto-fotografía. Posteriormente se genera un buffer de 200 m por cada batimetría,
luego se seleccionan los polígonos y se exportan, cortando la orto-fotografía que
se enviará al equipo de campo.
54
Ilustración 28 Planificación Batimetrías UF5.
Hubo casos dentro de las unidades funcionales, que en lugares en donde los
cuerpos de agua se encontraban secos, se pudo obtener la información
topográfica sin necesidad de realizar el procedimiento de campo de topo
batimetría, y estas áreas se definieron por medio de polígonos usando la
información de los vuelos combinados (LiDAR-Orto fotografías), como se muestra
a continuación en la Ilustración 29.
Ilustración 29 Ruta Batimétrica Abscisa K4+560-K4+960.
55
6.3. Etapa III y Etapa IV: Revisión de Puntos de Control
Topográficos y Edición de Datos LiDAR en Fase II.
6.3.1. Depuración Manual de los Datos LiDAR e Integración con Topografía
y Batimetrías.
Dado que la clasificación automática inicial no es válida en el 100% del área
cubierta con datos LiDAR, se hace necesaria una depuración detallada del terreno
y de elementos de la superficie.
A partir de los puntos clasificados como terreno, se generan superficies o mapas
de sombras para visualizar las pequeñas anomalías que estos presentan en el
terreno producidas por la clasificación Automática, como es el caso de errores
producidos al incluir o excluir en la clase terreno puntos que pueden o no
pertenecer al mismo. En ese caso, se trazan perfiles transversales en las zonas
problemáticas (Especialmente en taludes, zonas vegetación densa, zonas con
construcciones, etc.) y con ayuda de las herramientas de Terrascan, se clasifican
los puntos en la capa correspondiente. La superficie entonces tendrá una
apariencia suave y homogénea.
Cada integrante del equipo de edición LiDAR cuenta con cada estación de trabajo
con dos monitores que le permiten visualizar en paralelo la nube de puntos, mapas
de intensidad y la Orto-fotografía, y demás elementos necesarios para una
correcta clasificación.
La depuración de datos se realizó para cada bloque o tile 500x500 metros en los
que se ha dividido la nube de puntos, clasificando los puntos en la capa
correspondiente, tanto si el producto a generar es un modelo digital de terreno
como si se trata de un modelo digital de superficie.
La lista de clases que intervienen durante la clasificación Manual son:
• Terreno - Ground
• Superficies – Default
• Puentes - Bridges
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• Ruido – Air points – Low Points
Teniendo en cuenta los detalles levantados en campo relacionados con la vía (eje,
borde izquierdo, borde derecho), las alcantarillas, y las batimetrías, se realiza un
ajuste de la nube de puntos LiDAR procesada. En éste procedimiento se agregan
puntos sintéticos para complementar e integrar la información, definiendo
adecuadamente el modelo vial, ya que debido a que el proyecto, tiene zonas de
mejoramiento de la calzada actual, es necesario que el modelo sea lo más fiel
posible al terreno, tal como se muestra en la Ilustración 30, donde se ven definidas
las cunetas, alcantarillas y separadores.
Ilustración 30 Superficie del Terreno.
6.3.2. Generación de Productos Entregables.
6.3.2.1. Modelo Digital de Terreno.
En definitiva, el sistema LiDAR permite obtener modelos digitales del terreno y
modelos digitales de superficie de mayor calidad en menor tiempo.
Los productos estándar fotogramétricos derivados de los datos LiDAR entregados
en este proyecto incluyen modelos de contorno y elevación. Para la obtención de
productos precisos, se requiere de un post-procesamiento de los datos iniciales y
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la posterior utilización de algoritmos sofisticados para clasificar los elementos
captados en función del producto o modelo digital deseado.
Se pueden diferenciar varios tipos de Modelos digitales:
• Modelo Digital del Terreno. Se entiende por MDT a la modelización del
terreno ignorando las alturas de las infraestructuras humanas y las alturas
de la vegetación. Se construye combinando una malla de elevaciones a
cota suelo con la restitución de las líneas de ruptura naturales del terreno.
• Modelo Digital de Superficie. Se entiende por MDS a la modelización del
terreno teniendo en cuenta las alturas de las infraestructuras humanas cuya
cota no sea el suelo.
El sistema LiDAR presenta una serie de ventajas con respecto la correlación de
imágenes que se presentan a continuación:
• Precisión: el sistema LiDAR presenta una precisión homogénea para todos
los puntos medidos.
• Homogeneidad y penetración: el sistema LiDAR consigue una distribución
de puntos más homogénea y es capaz de obtener puntos terrenos incluso
en zonas con cobertura vegetal mientras que la correlación no es capaz de
penetrarla.
• Producción más rápida y masiva. La producción es más rápida al realizarse
muchos de los procesos de forma automática. No es necesario tener Aero
trianguladas las imágenes para obtener los modelos del terreno pues los
datos LiDAR no dependen de estas.
En la Ilustración 31, se ve claramente un ejemplo del MDT, en donde se muestra
el cauce de un curso de agua y la vía, con la cuneta el borde de vía definido.
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Ilustración 31 Modelo Digital de Terreno.
6.3.2.2. Modelo Digital de Superficies
Generado a partir de la clase terreno y todas aquellas consideradas como no
terreno. El producto resultante es un modelo de elevaciones que muestra de forma
precisa todos los elementos de paisaje (Ilustración 32). Se entrega un grid regular
y completo de puntos equi-espaciados 0.4 metros entre sí de los que se conocen
las coordenadas x, y, z. Para la generación del MDS han sido eliminados todos los
puntos existentes que generan información errónea (puntos bajos, puntos
elevados que no correspondan a ningún elemento de superficie, ruido, etc.)
Ilustración 32 Modelo Digital de Superficies.
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El procedimiento de la generación de los modelos, se encuentra detallado en
Generación de MDT y MDS.
6.3.2.3. Orto-Mosaico.
El post-proceso de imágenes consiste en la normalización y corrección de las
imágenes brutas captadas por el sensor aerotransportado. Mediante el post-
proceso, las imágenes se hacen útiles para su posterior explotación. Los procesos
que se siguen para tal fin engloban:
• Correcciones radiométricas: Consiste en la corrección de píxeles
defectuosos y en la posterior ecualización del histograma de frecuencias,
balanceado y contraste de la imagen.
• Correcciones geométricas: Se basan en la corrección de las distorsiones de
imagen de cada sensor óptico y la corrección entre el centro geométrico y el
centro óptico de cada CCD.
• Mosaicado de imágenes: Apoyándose en la búsqueda de puntos
homólogos entre imágenes, se consiguen ensamblar las mismas de manera
que se obtiene la imagen virtual. Esta imagen virtual es sometida a un
nuevo proceso de corrección radiométrica que iguala el brillo y el contraste.
Antes de procesar todas las imágenes del vuelo, las imágenes brutas capturadas
fueron sometidas a un control de calidad radiométrico, donde se analiza el
histograma, comprobando los niveles de saturación, niveles digitales sin
representación en la imagen, valores medios del histograma, etc.
Las Ortofotografías fueron ajustadas teniendo en cuenta puntos levantados sobre
los bordes y el eje de la vía.
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Ilustración 33 Ortofotomosaico UF1, Ajuste fotocontrol puntos sobre el borde de la vía.
Las Ortofotografías fueron ajustadas teniendo en cuenta puntos levantados sobre
los bordes y el eje de la vía (Ilustración 33).
6.3.2.4. Curvas de Nivel.
Se entregan curvas de nivel generadas a intervalo de 0.5m en formatos *.dwg
(Ilustración 34). Las curvas se han generado en 3 Dimensiones. Suponen grandes
ventajas como la caracterización precisa bajo la vegetación. Un ejemplo de curvas
de nivel generadas a 0.5 m en una zona del proyecto puede observarse en la
Ilustración 34.
Ilustración 34 Curvas de Nivel UF1.
Para finalizar éstas etapas, se realiza un listado para verificar si se encuentran
revisados y capturados los datos de las batimetrías realizadas y los Zodmes.
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6.4. Etapa V: Dibujo en 3D de Puentes y Planos Topográficos. Se realizó el levantamiento de batimetrías por métodos convencionales en 500
metros aguas arriba y 500 metros aguas abajo con perfiles cada 50 m y un ancho
promedio de 80 metros, incluyendo 30 m a lado y lado del rio, o según el caso
como se mencionó en la Etapa II: Realización de Rutas Batimétricas.,
adicionalmente se realizó el levantamiento del puente en planta y sección
(levantamiento del tablero, viga, pilas, estribos, gálibo, cotas.
6.4.1. Dibujo de Puentes.
Para realizar el dibujo de los puentes, se cargan en AutoCad Civil 3D los datos del
levantamiento de las batimetrías realizadas por métodos convencionales,
generando una nube de puntos como la que se muestra en la Ilustración 35.
Ilustración 35 Nube de Puntos de Levantamientos Especiales de Batimetría y Puente.
Posteriormente, se realiza la unión de los puntos correspondientes al puente, y si
es necesario a los puntos de batimetría, verificando su consistencia y coherencia.
En ciertas ocasiones el levantamiento del puente presentaba incoherencias, por lo
tanto se recalculaban los datos y si aún seguía presentándolas, se notificaba para
que se hiciera nuevamente el levantamiento, los profesionales de campo se
encargan de generar bosquejos en la cartera de campo para poder definir los
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elementos del puente y facilitar la creación del modelo, dando como ejemplo el
resultado de la Ilustración 36.
Ilustración 36 Modelo 3D Río Guapa Abscisa K42+750.
6.4.2. Generación de Planos Topográficos.
Después de haber generado el modelo, se procede a realizar las salidas gráficas
del mismo, en donde se presenta el modelo en planta y en 2 perfiles, aguas arriba
y aguas abajo. (Ilustración 37)
Ilustración 37 Salida gráfica del Río Guapa Abscisa K42+750.
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6.5. Etapa VI: Captura y Restitución Cartográfica.
6.5.1. Digitalización y Restitución Cartográfica, Edición de Datos
Vectoriales.
La restitución permitirá la vectorización en dos dimensiones de la información
captada, mediante la digitalización sobre la ortofoto generada, la imagen de
intensidad, el MDT y MDS del proyecto. Para ello se utilizan tanto los Modelos de
Elevaciones LiDAR (MDT y MDS) para obtener la tercera dimensión a partir de la
cartografía planimétrica.
Para esto se sincronizan 4 ventanas en el software MicroStation, como se muestra
en la Ilustración 38, en la primera ventana se visualiza la imagen de intensidad, en
la segunda el MDS, en la Tercera el MDT y en la 4 la orto-foto.
Ilustración 38 Ventas Sincronizadas para la Restitución Cartográfica.
Los siguientes datos de partida, son necesarios para dar comienzo a esta fase del
proyecto:
• Vuelo fotogramétrico (fotogramas) con recubrimiento suficiente de toda
la zona de trabajo.
• Orientación interna, y externa las imágenes que componen el vuelo
fotogramétrico.
• MDT y MDS derivados de la Nube de puntos LiDAR
Los elementos a restituir son puntos, líneas y elementos poligonales. La restitución
es sometida a intensos controles de calidad para garantizar que cumple con las
especificaciones descritas por el cliente de acuerdo al Modelo de Datos
Cartográficos suministrados.
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Como criterio general, salvo que el Modelo de datos Cartográficos especifique lo
contrario, la restitución de los detalles planimétricos se efectuó a nivel del suelo
(sobre el MDT y las curvas de nivel).
En el caso de coincidencia de entidades lineales, pero con diferente altitud (por
ejemplo, borde de camino y muro), se restituyo preferentemente la entidad más
elevada, la cual es codificada de una forma especial que permita, posteriormente
en edición, generar la duplicidad de la otra entidad,
Dado que es imprescindible que exista continuidad en entidades y estas entidades
en algunos casos contaban con tramos no visibles en la Ortofoto por encontrarse
bajo otras entidades como puentes, arbolado denso, túneles o alcantarillas, fue
necesario realizar la captura o restitución utilizando un mapa de intensidad de los
modelos el MDT y el MDS según fuera más conveniente.
Los elementos superficiales fueron restituidos capturando su contorno utilizando el
MDS, con la codificación de las líneas correspondientes.
Para la generación de recintos o polígonos, fue necesario el cierre todo el
contorno del elemento superficial, es decir, que no existan nodos libres en el
momento de la generación de los polígonos. Por la necesidad de garantizar el
cierre de elementos superficiales y la continuidad de elementos cartográficos que
formen redes de distribución y comunicación, en la fase de restitución se puso
especial atención en la correcta conexión entre elementos, Capturando con
tentativo los elementos que conecten en 2D y 3D, líneas que cierren en sí mismas,
etc. Prestando especial atención al cierre de los recintos correspondientes a vías
de comunicación. El resultado final de este procedimiento, en 3D se observa en la
Ilustración 39.
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Ilustración 39 Restitución Cartográfica a lo largo del proyecto.
6.6. Etapa VII: Integración de la Información.
6.6.1. Integración de las batimetrías en los datos LiDAR
Una vez se ha comprobado el correcto ajuste de los datos LiDAR y Topo-
Batimétricos con la red geodésica del proyecto, se realiza la integración de las
batimetrías a la nube de puntos LiDAR, verificando la coherencia entre los dos
sets de datos tanto en posición (X,Y) como en altura. (Ilustración 40)
Ilustración 40 Batimetría UF1.
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Ilustración 41 Integración de Batimetrías con LiDar y Orto-Foto.
En la Ilustración 41 se observa la integración que tiene el Lidar, el modelo
resultante del levantamiento del puente y la orto-foto.
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7. CONCLUSIONES
• El desarrollo de un proyecto de pasantía permite al estudiante afianzar
conocimientos y poner en práctica la profesión, siempre y cuando los
proyectos ejecutados planteen un reto y una responsabilidad que permita
adquirir confianza y destrezas al momento de desempeñarse como
profesional.
• Las actividades ejecutadas permitieron desarrollar campos de acción de la
ingeniería topográfica que abren puertas al profesional para ser partícipe de
estudios interdisciplinarios y que ejerza el papel de la ingeniería en la toma
de decisiones y análisis de requerimientos reales en el país.
• Debido a los diferentes alcances del proyecto, entre los que se tienen
Mejoramiento de calzada actual, construcción de nueva calzada,
mantenimiento y operación de vía existente, mejoras puntuales de trazado y
rehabilitación de calzada actual, se han realizado intensos trabajos de
topografía convencional tales como Poligonales, levantamiento de detalles,
Nivelación y contra nivelación, batimetrías, etc. que al ajustarse e integrarse
a los datos LiDAR capturados permiten garantizar las precisiones
requeridas por INVIAS 15cm en horizontal y tras el ajusta a red geodésica
con cotas geométricas de 5cm en vertical, otorgando un 100% de
confiabilidad para el uso de los mismos en el presente proyecto. (Dichos
valores se obtienen tras el cálculo de trayectorias y verificación con
información de campo.)
• Para el postproceso de la red geodésica se emplearon 4 estaciones de la
red MAGNA ECO (MEDE en la ciudad de Medellín, APTO en la ciudad de
Apartado, CASI en la ciudad de Caucasia y QUIB en la ciudad de Quibdó),
con el fin de aumentar la redundancia de vectores y mejorar la precisión de
la red. Esto asegura que los datos del proyecto se encuentran vinculados al
sistema de referencia Magna Sirgas Origen Oeste y sistema de
coordenadas Gauss-Krügger
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• El proyecto cuenta con control horizontal de precisión en todos sus
elementos materializados (Red primaria, BMs, deltas, Puntos sobre el eje
de la vía, Puntos sobre el borde de vía, puentes, batimetrías, etc.) lo cual
facilita el traslado de coordenadas desde cualquier parte del proyecto con
chequeos continuos al largo del mismo.
• Los circuitos de nivelación fueron calculados cumpliendo con los
requerimientos de precisión, no fue necesario realizar repeticiones de las
mediciones en ninguno de los sub-tramos de nivelación. De esta manera se
cumplió con la tolerancia requerida para estas precisiones, la cual viene
dada por la fórmula 1.2*√k, donde k es la distancia nivelada en Kilómetros.
• La precisión de las poligonales realizadas en este proyecto son como
mínimo de 1:10000 con especificaciones requeridas por INVIAS para
estudios Fase III. Para este proyecto se obtuvieron poligonales con error de
cierre por encima de 1:12000.
• Existen algunos puntos de las redes de control del proyecto que debieron
ser materializados en zonas de hombro de terraplén, esta situación se
presenta debido a las condiciones orográficas adversas que impidieron que
el punto sea localizado en otro sitio.
• A diferencia de técnicas convencionales para la obtención de Modelos
digitales del terreno (MDT) tales como técnicas fotogramétricas o
levantamientos topográficos, la tecnología LiDAR puede penetrar hasta 4
veces la superficie foliar de los árboles, por esta razón los datos LiDAR
capturados en este proyecto presentan una precisión vertical homogénea
para todos los puntos medidos y una distribución homogénea de la que se
obtuvo puntos terrenos incluso en zonas con cobertura vegetal densa.
• Para mejorar la precisión planimétrica de mosaico definitivo, las
ortofotgrafias se ajustaron de forma precisa a los puntos de topografía
convencional localizados sobre el eje, borde de vía y puntos de fotocontrol.
Así mismo, en un trabajo posterior se realizó el ajuste a coordenadas XYZ
de puntos auxiliares de control provenientes de elementos identificables en
la nube de puntos LiDAR (Elementos identificables tales como vértices de
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construcciones), asegurando de esta manera la correcta posición de la
ortofoto y certificando el adecuado empalme y coherencia entre productos
derivados MDT, MDS, Curvas de nivel, topografía y restitución cartográfica.
• La precisión horizontal de las ortofotografías es de 15cm (3xGSD), valor
verificable con los puntos de fotocontrol.
• Esta precisión de los datos LiDAR y batimétricos, así como sus productos
derivados (modelo topo-batimétrico), se determina por medio de los
controles de cota, los resultados estadísticos del cálculo de las trayectorias,
comparativas ente diferentes líneas de vuelo LiDAR en las zonas de solape
entre pasadas.
• Para los respectivos trabajos a que haya lugar, y cuando se haga uso de la
información entregada, se recomienda utilizar los datos en bloques, debido
al volumen de los mismos.
• Los métodos y lineamientos seguidos durante la ejecución del proyecto
cumplen con las especificaciones y estándares de INVIAS. Estas
metodologías han sido comprobadas en innumerables proyectos a nivel
nacional. Como lo indica la normatividad del Invias, las poligonales
materializadas para el proyecto se midieron desde un par de vértices
geodésicos y se cerraron en el siguiente par de vértices geodésicos con
poligonal abierta.
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8. RECOMENDACIONES
• La presencia activa del ingeniero topográfico es crucial en los
requerimientos, problemáticas y falencias del país a nivel técnico, siendo
participe de los diferentes campos de acción a los que está llamado.
• Al realizar replanteos por medios convencionales, este se debe ejecutar
amarrando el levantamiento a las coordenadas cartesianas locales para
posteriormente realizar el traslado a coordenadas Guaus Krügger.
• Existen puntos de control que por sus condiciones topográficas fue
imposible ubicarlos en otro sitio, se recomienda en el momento de la
construcción ir colocando puntos auxiliares de referencia para los puntos
que posiblemente se pierdan a medida que avanza el descapote y
excavación.
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9. BIBLIOGRAFÍA ANI, A. N. (30 de Noviembre de 2015). Apéndice Técnico 1 Alcance del Proyecto.
Bogotá, Cundinamarca, Colombia.
Beltrán, F. M. (15 de Septiembre de 2016). SAP. Obtenido de
https://blogs.sap.com/2013/01/17/set-de-datos-en-sap-usandolos-con-abap/
Corporation, C. (2 de Noviembre de 2016). ReviverSoft. Obtenido de
http://www.reviversoft.com/es/file-extensions/prj
UK, L. (2015). The Uses of LiDAR. Recuperado el 28 de Abril de 2015, de
http://www.lidar-uk.com/usage-of-lidar/