RECUPERAR, CLASIFICAR, Y DIGITALIZAR LA

INFORMACION DE LOS PROYECTOS DE

NIVELACION POR EL GRUPO INTERNO DE

GEODESIA

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES

INGENIERÍA TOPOGRAFICA

BOGOTA

2017

ANDRÈS FELIPE FUENTES PINEDA

COD: 20121032006

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UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES

INGENIERÍA TOPOGRÁFICA

(TRABAJO DE GRADO EN LA MODALIDAD DE PASANTÍA)

RECUPERAR, CLASIFICAR, Y DIGITALIZAR LA INFORMACION DE LOS PROYECTOS DE

NIVELACION POR EL GRUPO INTERNO DE GEODESIA

PROYECTO DE PASANTÍA PARA OPTAR POR EL TÍTULO DE INGENIERO

TOPOGRÁFICO

ANDRÈS FELIPE FUENTES PINEDA

COD: 20121032006

DIRECTOR INTERNO:

ING. ROBINSON QUINTANA PUENTES

DIRECTOR EXTERNO:

ING. FRANCISCO MORA TORRES

BOGOTÁ D.C. DICIEMBRE DE 2017

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CONTENIDO

1. Introducción............................................................................................................................. 4

2. Resumen Ejecutivo ................................................................................................................. 6

3. Objetivos ................................................................................................................................. 7

3.1 Objetivos General ............................................................................................................. 7

3.2 Objetivos Específicos ........................................................................................................ 7

4. Metodología ............................................................................................................................ 8

4.1 Recuperación y Digitalización de Extractos de nivelación ................................................. 8

4.2 Recuperación y digitalización del Libro de Nivelación de las Líneas Antiguas ................. 10

4.3 Estructuración de Circuitos de Nivelación ....................................................................... 10

4.4 Creación de la GDB única de Nivelación ......................................................................... 11

5. Resultados Obtenidos ........................................................................................................... 15

6. Conclusiones……………………………………………………………………………………………..19

6. Referencias ........................................................................................................................... 20

INDICE DE TABLAS

Tabla 1. Organización y atributos de la

GDB……………………………………………………………………….…………………………………14

Tabla 2. Líneas de Nivelación recuperadas a partir de los extractos

análogos…………………………………………………………………….………………………………16

Tabla 3. Circuitos estructurados para su posterior incorporación a la GDB………………………..16

Tabla 4. Shape tipo línea incorporados en la GDB…………………………………………………...17

Tabla 5. Vértices geodésicos de los circuitos ingresados a la GDB………………………………..18

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TABLA DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1 Esquema de nivelación formato análogo ..................................................................... 8

Ilustración 2. Extracto de nivelación formato análogo. ..................................................................... 9

Ilustración 3 Extracto de nivelación en formato digital .................................................................... 9

Ilustración 4 Información encontrada en el libro negro .................................................................. 10

Ilustración 5 Búsqueda de Información de Comisiones en geocarto. ............................................. 10

Ilustración 6 Circuito Estructurado en formato IGAC. ..................................................................... 11

Ilustración 7 Líneas de Nivelación ubicadas geográficamente. ...................................................... 12

Ilustración 8 GDB y Datasets correspondientes con sus Feature Class Necesarios. ..................... 12

Ilustración 9 Modelo Para obtener los puntos geodésicos de cada línea. ...................................... 13

Ilustración 10 Circuito de Nivelación con los Puntos Geodésicos. ................................................. 13

Ilustración 11 Shapes tipo línea incorporados en la GDB .............................................................. 16

Ilustración 12 Circuitos ingresados a la GDB ................................................................................. 17

4

1. INTRODUCCIÓN

El Instituto Geográfico Agustín Codazzi - IGAC1 es la entidad encargada de producir el mapa oficial

y la cartografía básica de Colombia; elaborar el catastro nacional de la propiedad inmueble; realizar

el inventario de las características de los suelos; adelantar investigaciones geográficas como apoyo

al desarrollo territorial; capacitar y formar profesionales en tecnologías de información geográfica y

coordinar la Infraestructura Colombiana de Datos Espaciales - ICDE2. (IGAC, 2016)

Redes de Nivelación

Las redes de nivelación en Colombia han sido establecidas por el Instituto Geográfico Agustín

Codazzi (IGAC) a lo largo de las carreteras nacionales y siguiendo los estándares técnicos del

Servicio Geodésico Inter Americano (IAGS3: Interamerican Geodetic Service). Para el efecto, se

definieron tres niveles de precisión:

a. Red de nivelación de primer orden:

Contiene los circuitos básicos de nivelación, cuyo diámetro promedio es de -100 Km.

b. Líneas de nivelación de segundo orden:

Estas densifican los circuitos de primer orden, en ciudades mediana y pequeñas teniendo

una precisión de 8 mm por Km.

c. Líneas de nivelación de tercer orden:

Estas densifican las de primer y segundo orden donde su precisión oscila en los 12mm por

Km.

1 Instituto Geográfico Agustín Codazzi 2 Infraestructura Colombiana de Datos Espaciales 3 Interamerican Geodetic Service

5

Dado el carácter oficial de la entidad se requiere recuperar y digitalizar la información de los

proyectos geodésicos de nivelación (plan 1951-1999); Por lo que se solicita estudiantes en

modalidad de pasantía para realizar dicha actividad.

Adicional a esto se es indispensable que durante el transcurso de la pasantía se genere una base

de datos única de nivelación donde se recopile toda la información de las líneas y de los circuitos de

nivelación del país, con el objetivo de unificar toda la información existente.

El proyecto culminara una vez se cumplan este proceso con la información totalmente digitalizada y

hasta cumplir el tiempo estipulado en el Acuerdo 038 de 2014 "Modalidades de Grado". De la

Universidad Distrital Francisco José de Caldas.

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2. RESUMEN EJECUTIVO

El IGAC tiene como misión producir, investigar, reglamentar, disponer y divulgar la información

geográfica, cartográfica, agrológica, catastral, geodésica y de tecnologías geoespaciales para su

aplicación en los procesos de gestión del conocimiento, planificación y desarrollo integral del país.

(IGAC, 2016).

Respecto a información geográfica se entiende que debe primar la precisión y confiabilidad de esta

destacando la calidad en los procesos técnicos y su control para desarrollar este tipo de información.

La calidad de la información es de suma importancia para el desarrollo de una buena planificación

del uso del suelo, de su espacio en general y especialmente en el progreso infraestructural de un

país.

El IGAC debe garantizar la precisión en sus redes de nivelación sea de primer, segundo o tercer

orden esto con el objetivo de que los procedimientos realizados a partir del amarre de estos circuitos

cumplan con las mínimas precisiones requeridas para la entrega de un trabajo confiable y eficaz;

Para realizar este proceso se requieren los pasantes, por lo que se es necesario generar una buena

clasificación y digitalización de la información apoyándose en un trabajo organizado y de equipo

con el fin de cumplir a cabalidad las funciones a desarrollar.

Es por ello que es necesario la realización de este trabajo ya que se desea apoyar con conocimientos

adquiridos a través del programa de pregrado de Ing. Topográfica orientado por la Universidad

Distrital Francisco José de Caldas colaborando con el proceso que se adelanta en oficina y así

cumplir con la misión del IGAC, con las disposiciones de la corte constitucional y con la calidad

necesaria de la información geográfica.

Por ultimo también se desea postular esta práctica a realizar en el IGAC de manera presencial como

Trabajo de Grado para la validación del título profesional.

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3. OBJETIVOS

3.1 Objetivos General

Recuperar, clasificar y digitalizar la información correspondiente a los proyectos geodésicos

de nivelación pertenecientes al plan de nivelación 1951 – 1999 del GIT de Geodesia del

Instituto Geográfico Agustín Codazzi.

3.2 Objetivos Específicos

• Recuperación de la información de los proyectos que se encuentran en el DATACENTER,

CD y microfilms.

• Clasificar la información corresponde a los proyectos Geodésicos realizados.

• Digitalizar los proyectos de nivelación pertenecientes a la Red Geodésica Nacional de 1951

– 1999.

8

4. METODOLOGÍA

Durante el transcurso de la pasantía se desarrollaron dos metodologías muy diferentes una de la

otra debido a que se secciono el trabajo en dos partes

1. Recuperación y digitalización de las líneas de nivelación antiguas correspondientes a la red

1951.1999

2. La creación y unificación de una base de datos única para el proyecto de nivelación donde

se pudiera encontrar la información precisa de todos los circuitos de nivelación del país

4.1 Recuperación y digitalización de extractos de nivelación

La realización de este proceso fue realizada durante los primeros 2 meses de la pasantía, cuando

se llevaba ejecutando el 50% de esta, consistía en la recopilación y digitalización de las redes de

nivelación antiguas correspondientes al plan de nivelación nacional 1955-1999 con el objetivo de

calcular estas líneas de nivelación y que en lo posible estas se ajustaran en circuitos de nivelación

de segundo orden (4√k).

Las actividades realizadas son:

Recuperar la información de la Red Geodésica que se encuentra ubicada en proyectos en formato

análogo.

Ilustración 1 Esquema de nivelación formato análogo

9

Ilustración 2. Extracto de nivelación formato análogo.

Para este proceso lo primero que se debía hacer era analizar el esquema de nivelación

para así entender el orden de ejecución de cada línea de nivelación y que en el momento

de digitalizar cada uno de los extractos no hubiese posibilidad de cometer algún error

Digitalizar el extracto de nivelación en el formato de Excel predeterminado para el

IGAC

Ilustración 3 Extracto de nivelación en formato digital

.

En la ilustración 3 se aprecia que se ha digitalizado cada uno de los datos de nivelación

encontrados en el extracto obtenido análogamente, el objetivo de digitar los datos

además de recuperar la información era certificar que estas nivelaciones pertenecían a

redes de segundo orden como se puede visualizar en la presente ilustración, para esta

parte del proceso simplemente se validaba que las divergencias cumplieran con la

fórmula 4√k,la necesaria para certificar que la nivelación cumple con los objetivos

propuestos.

10

4.2 Recuperación y digitalización del Libro de Nivelación de las Líneas Antiguas

El desarrollo de este proceso fue durante 2 semanas en los que se necesitaba con urgencia

digitalizar un libro (Negro) pues se requería esta información para poder calcular otros circuitos, en

este libro solo se encontraba los siguientes datos:

4.3 Estructuración de Circuitos de Nivelación

Este proceso se realizó con dos objetivos fundamentales, el primero es de facilitarle un poco el

trabajos al calculista debido a que se perdía bastante tiempo al estructurar los circuitos de

nivelación, como segundo objetivo y más importante es el de incorporar estos circuitos a la base de

datos geográfica creada para el proyecto de nivelación en el GIT de Geodesia

Este proceso se realizaba de la siguiente manera:

a. Con los ID de las comisiones de las líneas de nivelación, se realizaba la consulta en

geocarto con el propósito de obtener la información de las comisiones.

Ilustración 4 Información encontrada en el libro negro

Ilustración 5 Búsqueda de Información de Comisiones en geocarto.

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b. Organizar los extractos de estas comisiones de nivelación y unificarlos en un único

extracto para un circuito de nivelación.

Ilustración 6 Circuito Estructurado en formato IGAC.

4.4 Creación de la GDB única de Nivelación

Este consiste en la creación de la base de datos geográfica de las líneas de nivelación nuevas, donde se espera obtener una información completa y precisa de estas, pues la información que se tiene realmente está bastante desorganizada y se encuentra en muchas fuentes de información, por tanto la idea es unificar y consolidar todo en una sola bases de datos donde estén sus líneas y circuitos con sus correspondientes características El proceso realizado es el siguiente:

1. Las líneas de nivelación 1 a la 20 se encuentran en un shape el cual está completamente erróneo en cuanto al trazado o recorrido de las líneas de nivelación, por tanto para obtener una información más precisa se realizó un ajuste a estas líneas de nivelación teniendo en cuenta los siguientes parámetros:

a. Se trazaron las líneas a partir de la geodatabase del IGAC donde se encuentran organizadas las vías del país, tomando esta como referencia para el recorrido de las lineas. b. Cuando se tenían dudas se les interrogaba al personal de campo que realizaron las líneas para hacer aclaración de estas y poder obtener una información optima en cuanto a distancia de la línea y trazado de esta. Con este paso se dio fin a la primera parte del proceso donde se necesitaba tener una información correcta acerca del trazado de cada una de las líneas de nivelación. Durante este proceso se realizó la creación de una base de datos nueva donde se espera tener ordenado cada línea de la siguiente manera:

a. Una base de datos total de las líneas de nivelación b. Creación de un feature dataset para cada línea de nivelación

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c. Crear 2 feature class para cada dataset donde se va a tener información del recorrido de la línea a partir de un shape tipo línea y también tener un shape tipo punto donde se evidenciaran los puntos geodésicos por donde pasa cada línea de nivelación con su correspondiente información de cada uno de estos.

Ilustración 8 GDB y Datasets correspondientes con sus Feature Class Necesarios.

2. Después de obtener la geometría de las líneas se procede a la creación e implementación de

los puntos geodésicos por los que pasa la línea o circuito de nivelación a partir de las siguientes fuentes de información y utilizando las herramientas de geoprocesamiento de Arcgis como buffer o intersect operadas por el siguiente modelo.

Ilustración 7 Líneas de Nivelación ubicadas geográficamente.

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Ilustración 9 Modelo Para obtener los puntos geodésicos de cada línea.

a. Extractos de Nivelación estructurado de la línea o circuito correspondiente b. Se utilizaron los siguientes shapes como punto base de información para migrar los puntos

de la línea de nivelación a su feature class correspondiente. 1. Base de datos GNSS de vértices geodésicos 2. Shape “RGN_2017_NIVELACION” 3. Descripciones de Geocarto

4. Con el objetivo de tener una información completa se realizó como modo complementario para la base de datos y el shape de puntos geodésicos la migración de la información de los municipios y departamentos con sus correspondientes códigos Dane a través de la herramienta de geoprocesamiento de Arcgis denominada “Intersect”.

Ilustración 10 Circuito de Nivelación con los Puntos Geodésicos.

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5. Al realizar esto lo único que queda es organizar la base de datos de los puntos geodésicos con los correspondientes atributos que se esperan obtener al finalizar el proceso, para esto se adjunta un Excel con la base de datos organizada para un circuito en específico, donde se aprecian sus diferentes campos y la información del respectivo “feature class” de los puntos geodésicos de la GDB.

Nombre de campo Tipo de dato Tamaño

OBJECTID ID del objeto -

Shape Geometría -

Nomenclatura Texto 254

Nivelado Texto 254

Estado punto Texto 254

Latitud Double -

Longitud Double -

Altura elipsoidal Double -

Tipo punto Texto 254

ID Comision Texto 254

Año toma info Long integer -

Línea Texto 254

Nombre línea Texto 254

Tramo Texto 254

Altura geométrica Double -

Orden Texto 254

Fecha de cálculo Date -

Tipo coor Texto 254

Dpto ccdgo Texto 254

Dpto cnmbr Texto 254

Cod dptomp Texto 254

Nomb mpio Texto 254

Ruta alm Texto 254

ID Cálculo Texto 254

Código memoria Texto 254

Lat metadato N Double -

Long Metadato E Double -

Long Metadato W Double -

Lat metadato S Double -

Observaciones Texto 254 Tabla 1. Organización y atributos de la GDB

De esta manera se logró obtener una base de datos integra para el grupo de Nivelación donde ella puede brindar la información suficiente que requiera algún usuario de ella concerniente a nivelación.

El proceso anteriormente descrito se realizó para cada una de las lineas de nivelación, de tal manera

se logró terminar en un 95% la GDB creada.

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5. RESULTADOS OBTENIDOS

En esta sección se evidenciara los diferentes resultados en las distintas áreas que se obtuvieron en

el transcurso de la pasantía, brindando así una mayor información al lector.

5.1 Extractos de Nivelación recuperados de formato análogo a digital

Durante este proceso de la pasantía se realizó la recuperación de bastantes extractos de

nivelación correspondientes a las líneas antiguas, posteriormente se evidenciara en una tabla la

cantidad de folders que fueron recuperados y digitalizados.

LINEA UBICACIÓN KMS

BL-4 CAUCASIA-AYAPEL 42.935

CW-2 TS 2 14.985

CW-2A PASTO-POPAYAN 33.456

CW-2 PASTO-POPAYAN 368.496

TE-3 PUERTA DE HIERRO-MAGANGUE 30.600

TE-3 COROZAL-MAGANGUE 74.205

TE-4 LA MATA-LA GLORIA 27.032

AN-2 TURBO-ARBOLETES 44.870

AN-8 SAN RAFEL- BALSEADERO A GARRUCHA 39.990

AN-9 NACHI- LA ESPERANZA 13.030

AT-7 CALAMAR-SOPLAVIENTO 37.030

CIRCUITO#1 PROYECTO COLOMBO HOLANDES 161.095

CIRCUITO#2 PROYECTO COLOMBO HOLANDES 109.036

CIRCUITO#3 PROYECTO COLOMBO HOLANDES 146.397

CIRCUITO#4 PROYECTO COLOMBO HOLANDES (BANCO-LA GLORIA) 209.656

ABL-9 8.510 Tabla 2. Líneas de Nivelación recuperadas a partir de los extractos análogos

Se puede evidenciar que durante esta parte del proceso se lograron recuperar en extractos un total

de 1361.323 Km de nivelación que lo más seguro es que aplique como nivelación de segundo orden.

5.2 Recuperación de las líneas de Nivelación de las líneas antiguas

Para este ejercicio se recuperaron un total de 5998 puntos correspondientes aproximadamente a 65

líneas de nivelación realizadas o calculadas en los años 1955,1958, 1985, 1995, 1996

principalmente.

5.3 Circuitos Estructurados

Se lograron estructurar 3 circuitos que sumaron una longitud total de 1851.326 Km de nivelación de

primer orden, cabe resaltar que estos circuitos fueron calculados posteriormente por el personal

perteneciente al GIT de geodesia y fueron incorporados a la GDB de nivelación creada.

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CIRCUITO LINEAS

INCLUIDAS DISTANCIA

(KM)

CARMEN DE BOLIVAR-CIENAGA- BOSCONIA 7,6,8 747.326

MARIQUITA-MEDELLIN 3,4,9,13,14 624.000

BOGOTA-IBAGUE 3,2 480.000 Tabla 3. Circuitos estructurados para su posterior incorporación a la GDB

5.4 Información ingresada a la GDB

Se crearon los “Feature Dataset” correspondientes para dejar de manera organizada la informacion

dentro de ella, y a estos se le crearon los debidos “Feature Class”, esto con el fin de brindarle el

orden debido a la base de datos.

5.4.1. Shape tipo Linea

N° LINEA DISTANCIA (KM)

6 LA YE- RIOAHACHA-CUATRO VIAS 738.998

7 RIOAHACHA-BOSCONIA-CARMEN DE BOLIVAR 473.823

5 LA YE- PLANETA RICA 102.856

4 CALARCA-LA YE 650.651

9 LA FORTUNA- LA YE DE PUERTO OLAYA 652.302

2 BUENAVENTURA-CALI 562.283

3 BOGOTA-IBAGUE 281.052

20 NEIVA-ESPINAL 158.22

12 MEDELLIN-CAÑO ALEGRE 170.146 abla 4. Shape tipo línea incorporados en la GDB.

Ilustración 11 Shapes tipo línea incorporados en la GDB

17

Se crearon 9 shapes tipo linea en total con una distancia de 3790.331 Km de longitud.

5.4.2. Shape tipo Punto

Se realizaron los shapes de los puntos geodésicos para los siguientes elementos:

CIRCUITO LINEAS

a. Circuito Ovejas 12,9,7,6,5,4

b. Circuito la Ye-Planeta Rica 4,5

c. Circuito Carmen de Bolívar- Ciénaga - Bosconia 6,7,8

d. Circuito Bogotá- Ibague 3,2

e. Circuito Mariquita-Medellín 14,4,9,3,13

f. Linea 20 Neiva- Espinal 20 Tabla 5. Vértices geodésicos de los circuitos ingresados a la GDB

Ilustración 12 Circuitos ingresados a la GDB

Durante la creación de los shapes para los circuitos alternamente se iba alimentando los shapes

para las líneas, por ende también se realizaron los shapes de líneas que contenían estos circuitos.

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6. CONCLUSIONES

Ajustar las redes de nivelación entre las precisiones necesarias con el objetivo de cumplir

con las condiciones necesarias para entrar en un ajuste de una red de primer orden es

fundamental para implementar el modelo de IHRS que es el futuro de las redes de nivelación

en el mundo.

Durante varios años la información en el instituto se ha ido refundiendo o perdiendo por falta

de orden u organización, las bases de datos espaciales son una herramienta bastante eficaz

para contrarrestar esta pérdida de información y por el contrario organizarla en los sectores

o entidades que realmente corresponda con todos sus atributos necesarios que requiera el

proceso geodésico en el país.

Recuperar las líneas de nivelación antiguas resulta ser de gran utilidad a la hora de calcular

los circuitos actuales de nivelación debido a que estas cotas sirven como puntos de control

para los nuevos cálculos y adicional a esto existe una base rígida donde se puede empezar

a trabajar y actualizar las redes de segundo y tercer orden en el país.

ArcGis es un software que permite interactuar de varias maneras geográficamente

administrando bases de datos con el objetivo de unificar y organizar la información

espacialmente con una interfaz amigable y entendible para cualquier usuario, adicional con

las herramientas que tiene se vuelve muy sencillo realizar las labores solicitadas.

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7. Referencias

IGAC. (11 de 07 de 2016). INSTITUTO GEOGRÁFICO AGUSTÍN CODAZZI. Obtenido de

INSTITUTO GEOGRÁFICO AGUSTÍN CODAZZI: http://www.igac.gov.co