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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 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



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


PTL3 7°26’16.45958”N GPS-041 76°32’26.78310”W

Falso Norte: 100,000 m Falso Este: 100,000 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


POLIGONAL 02-01

ERROR EN DISTANCIAPRECISION

DISTANCIA TOTALERROR DE CIERRE NORTE

ERROR EN DISTANCIA


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


DISTANCIA TOTAL

POLIGONAL 08-07

ERROR EN DISTANCIA

ERROR DE CIERRE NORTE

PRECISIONDISTANCIA TOTAL


0,230 0,18116050,951 15010,2803698,447 2716,363

-0,223 -0,090-0,058 -0,157


POLIGONAL 09-08

ERROR EN DISTANCIA

POLIGONAL 04-03



PRECISIONDISTANCIA TOTAL


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


DISTANCIA TOTALERROR DE CIERRE NORTEERROR DE CIERRE ESTE


POLIGONAL 05-04



0,095 0,26133152,688 11657,9773164,823 3045,790

0,068 0,2570,067 -0,047


POLIGONAL 11-10


DISTANCIA TOTALERROR DE CIERRE NORTEERROR DE CIERRE ESTE

POLIGONAL 06-05


DISTANCIA TOTAL

22


23


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.


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



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


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



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.



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


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


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



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

56

• 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

57

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.

58

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.

59

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.

60

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.

61

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

62

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.

63

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.

64

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.

65

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.

66

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.

67

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

68

• 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

69

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.

70

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.

71

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/

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CARACTERIZACIÓN DEL PROYECTO “AUTOPISTA AL MAR2- …repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/5429/1... · Cabe recordar que la Autopista al Mar 2, o Ruta al Mar 2, hace parte