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
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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
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
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
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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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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
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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
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
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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:
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• 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
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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.
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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
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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
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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
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
*GENERAL: CORRESPONDE A SECCIONES DE BATIMETRÍAS 500M AGUAS ARRIBA Y 500M AGUA ABAJO DEL EJE DEL PUENTE NOTAS: SE REALIZARÁ UNA SECCIÓN DE BATIMETRÍA DEBAJO DEL PUENTE, ES DECIR EN EL EJE DE LA VÍA, SE HARÁN BATIMETRÍAS 10 m AGUAS ARRIBA Y 10m AGUAS ABAJO DEL EJE PARALELO AL EJE DE LA VÍA, Y A PARTIR DE ESTAS SE REALIZARÁ BATIMETRÍA CADA 25 m TRANSVERSAL AL FLUJO HASTA CUMPLIR CON LA LONGITUD DE BATIMETRÍA DETERMINADA PARA CADA PUENTE. LAS SECCIONES DE BATIMETRÍA SE REALIZARÁN CADA 25m. LAS SECCIONES DE BATIMETRÍA SE DEBERÁN REALIZAR TRANSVERSALES AL FLUJO, EXCEPTO LA DEL EJE DE LA VÍA. SE DEBERÁ PRESENTAR EL NIVEL DEL AGUA Y LA HORA Y FECHA DEL LEVANTAMIENTO DE CADA SECCIÓN. SE REQUIERE TOPOGRAFÍA DE DETALLE DE LOS PUENTES EXISTENTES SE VAYAN A MANTENER EN EL DISEÑO O NO. CORRESPONDE AL LEVANTAMIENTO DEL PUENTE EN PLANTA Y SECCIÓN (LEVANTAMIENTO DEL TABLERO, VIGA, PILAS, ESTRIBOS, GÁLIBO, COTAS). LA TOPOGRAFÍA DE LA ZONA DE LA LLANURA DE INUNDACIÓN ALEDAÑA DEBERÁ TENER UNA EXTENSIÓN DE 100m A PARTIR DE LAS BANCAS Y SE REALIZARÁ CADA 100m. Cuadro 13 Batimetrías Requeridas UF2-UF3.
UNIDAD FUNCIONAL UF4
N° Abscisa Cruce Nombre del Cauce Batimetría Observaciones
1 K1+520 GENERAL Levantar detalles del puente existente 2 K2+320 GENERAL Levantar detalles del puente existente
3 K2+920 SECCIÓN EN EL CRUCE Levantar detalles del puente existente
4 K3+773 SECCIÓN EN EL CRUCE Levantar detalles del puente existente
5 K3+930 SECCIÓN EN EL CRUCE Levantar detalles del puente existente
6 K4+700 GENERAL Levantar detalles del puente existente
7 K5+475 QUEBRADA GODOY GENERAL Levantar detalles del puente existente
8 K6+180 RIO ANGOSTURA SECCIÓN EN EL CRUCE Levantar detalles del puente existente
9 K7+200 SECCIÓN EN EL CRUCE Levantar detalles del puente existente
10 K8+960 GENERAL Levantar detalles de los puentes existentes. Levantar hasta desembocadura en rio sucio
11 K13+035 RIO VALLESÍ GENERAL Levantar detalles del puente existente 12 K15+250 RIO CHICHIRIDO GENERAL Levantar detalles del puente existente 13 K22+900 NN GENERAL Levantar detalles del puente existente
14 K26+550 GENERAL Levantar detalles del puente existente, levantamiento en los dos cauces aguas arriba
15 K30+490 GENERAL Levantar detalles del puente existente
16 K31+200 RIO BEDO GENERAL Levantar detalles de los puentes existentes. Vehicular y peatonal
17 K36+600 RIO LA HONDA GENERAL Levantar detalles del puente existente
51
UNIDAD FUNCIONAL UF4
N° Abscisa Cruce Nombre del Cauce Batimetría Observaciones
18 K39+480 RIO PIEDRAS BLANCAS GENERAL Levantar detalles del puente existente
19 K41+640 RIO TACIDO GENERAL Levantar detalles del puente existente 20 K44+660 RIO MUTATA GENERAL Levantar detalles de los puentes existentes
*GENERAL: CORRESPONDE A SECCIONES DE BATIMETRÍAS 500M AGUAS ARRIBA Y 500M AGUA ABAJO DEL EJE DEL PUENTE NOTAS: SE REALIZARÁ UNA SECCIÓN DE BATIMETRÍA DEBAJO DEL PUENTE, ES DECIR EN EL EJE DE LA VÍA, SE HARÁN BATIMETRÍAS 10 m AGUAS ARRIBA Y 10m AGUAS ABAJO DEL EJE PARALELO AL EJE DE LA VÍA, Y A PARTIR DE ESTAS SE REALIZARÁ BATIMETRÍA CADA 25 m TRANSVERSAL AL FLUJO HASTA CUMPLIR CON LA LONGITUD DE BATIMETRÍA DETERMINADA PARA CADA PUENTE. LAS SECCIONES DE BATIMETRÍA SE REALIZARÁN CADA 25m. LAS SECCIONES DE BATIMETRÍA SE DEBERÁN REALIZAR TRANSVERSALES AL FLUJO, EXCEPTO LA DEL EJE DE LA VÍA. SE DEBERÁ PRESENTAR EL NIVEL DEL AGUA Y LA HORA Y FECHA DEL LEVANTAMIENTO DE CADA SECCIÓN. SE REQUIERE TOPOGRAFÍA DE DETALLE DE LOS PUENTES EXISTENTES SE VAYAN A MANTENER EN EL DISEÑO O NO. CORRESPONDE AL LEVANTAMIENTO DEL PUENTE EN PLANTA Y SECCIÓN (LEVANTAMIENTO DEL TABLERO, VIGA, PILAS, ESTRIBOS, GÁLIBO, COTAS). LA TOPOGRAFÍA DE LA ZONA DE LA LLANURA DE INUNDACIÓN ALEDAÑA DEBERÁ TENER UNA EXTENSIÓN DE 100m A PARTIR DE LAS BANCAS Y SE REALIZARÁ CADA 100m. Cuadro 14 Batimetrías Requeridas UF4.
UNIDAD FUNCIONAL UF5
N° Abscisa Cruce Nombre del Cauce Batimetría Observaciones
1 K2+000 RIO LONGANI GENERAL
2 K2+880 RIO LONGANICITO GENERAL La batimetría aguas abajo del eje se debe hacer hasta que se una con el cauce de la abscisa K2+000. Se deberá detallar el terraplén de la vía.
3 K4+560 - K4+960 CAÑADUZALES
500m APROX. AGUAS ARRIBA,
800m APROX. AGUAS ABAJO
Las secciones aguas abajo del eje de la vía se deben hacer hasta que la corriente desemboca en el río. En el río en el cual desemboca este cauce se deberá realizar una sección 50 m aguas abajo. Las secciones aguas arriba del eje de la vía, se deben hacer hasta la unión de los dos brazos (K4+560 y K4+960).
4 K5+540 RÍO BARRIGAMO GENERAL
5 K8+900 RÍO SURRAMBAY
500m APROX. AGUAS ARRIBA,
700m AGUAS ABAJO
En el tramo aguas arriba de la vía, se deberán tomar secciones hasta 50 m aguas arriba del punto donde se unen los dos brazos.
6 K9+320 RÍO SURRAMBAY
500m APROX. AGUAS ARRIBA,
700m AGUAS ABAJO
En el tramo aguas arriba de la vía, se deberán tomar secciones hasta 50 m aguas arriba del punto donde se unen los dos brazos.
7 K9+780 RÍO MONGUDO GENERAL 8 K11+220 GENERAL
52
UNIDAD FUNCIONAL UF5
N° Abscisa Cruce Nombre del Cauce Batimetría Observaciones
9 K13+400 RÍO CASCAJO BLANCO GENERAL
10 K14+870 RÍO VILLARTEAGA GENERAL 11 K16+220 APURRUMIADO 12 K16+860 RIO BEJUQUILLO GENERAL
13 K17+460 LA 45 GENERAL Las secciones comprendidas entre el K17+460 y el K17+550, se deberá detallar el terraplén de la vía.
14 K18+820 ZABALETA GENERAL Las secciones comprendidas entre el K18+780 y el K18+950, se deberá detallar el terraplén de la vía.
15 K20+440 ZABALETA AGUAS FRIAS GENERAL
16 K20+880 RÍO EMAUS GENERAL
17 K22+400 RÍO NUEVO MUNDO GENERAL
18 K24+180 RÍO PORROSO GENERAL 19 K25+880 CAÑO SECO GENERAL 20 K27+280 GENERAL 21 K28+460 RÍO CHADÓ GENERAL 22 K30+420 GUARANDÓ GENERAL 23 K31+740 RÍO LA FORTUNA GENERAL 24 K33+120 EL PRICIPIO GENERAL
K34+740 RÍO JURADÓ GENERAL
26 K37+680 RIO LA MEJÍA GENERAL En las secciones cercanas a la vía, que se encuentran entre el K37+700 y el K37+760 aproximadamente, se deberá detallar el terraplén de la vía.
27 K38+980 RIO GUAPA (2) GENERAL
En las secciones cercanas a la vía, que se encuentran entre el K38+930 y el K38+980 aproximadamente, se deberá detallar el terraplén de la vía. Se deberá levantar el muro.
28 K42+750 RÍO GUAPA GENERAL
29 K43+190 PANTANO DE VARGAS GENERAL El levantamiento aguas abajo se deberá extender
hasta que esta corriente desemboca en el río Guapa 30 K43+900 GUAPASITO GENERAL
*General: corresponde a secciones de batimetrías 300m aguas arriba y 700m agua abajo del eje del puente Notas: Se realizará una sección de batimetría en el eje del puente, se harán batimetrías a 10m aguas arriba y aguas abajo del eje paralelo al eje de la vía, se realizará batimetría transversal al flujo a 25m aguas arriba y aguas abajo de las secciones anteriores, es decir a 35m aguas arriba y aguas abajo del eje, y a partir de estas se realizarán las secciones de batimetría transversales al flujo cada 50m hasta cumplir con la longitud de batimetría determinada para cada puente. Las secciones de batimetría se deberán realizar transversales al flujo, excepto la del eje de la vía y las indicadas 10m aguas arriba y aguas abajo del eje. Se deberá presentar el nivel del agua y la hora y fecha del levantamiento de cada sección. Se requiere topografía de detalle del puente en planta y sección (levantamiento del tablero, viga, pilas, estribos, gálibo, cotas). La topografía de la zona de la llanura de inundación aledaña deberá tener una extensión de 100m a partir de las bancas y se realizará cada 100m. De acuerdo con la información suministrada por el área de topografía, este levantamiento de información se realizará con levantamiento de una franja con lidar. Cuadro 15 Batimetrías Requeridas UF5.
En la Ilustración 27 se presenta la orto-fotografía referenciada en MicroStation, en
donde también se encuentra el diseño vial dado por el cliente, estos insumos son
la base para trazar el eje de las rutas batimétricas.
53
Ilustración 27 Inicio del Dibujado del Eje de las Rutas Batimétricas.
Para cargar las referencias en MicroStation se hace clic sobre raster manager,
posteriormente se busca la ruta origen del archivo o archivos a cargar; se
seleccionan y da la opción de elegir la capa en la que se quiere adjuntar la
referencia, luego se escoge la ventana en la que se desea visualizar la misma.
Una vez adjuntadas dichas referencias se procede a realizar el trazado de las
rutas batimétricas según las especificaciones dadas por el cliente. Al finalizar el
trazado de cada eje batimétrico aguas arriba y aguas abajo, se elimina las
referencias y se exportan los vectores generados a la extensión *.dwg y se abren
en Autocad Civil para generar el abscisado de las batimetrías. Posteriormente con
los ejes de las batimetrías se transforman en un alineamiento a partir de objetos,
luego se elige la distancia de las etiquetas donde aparecerá el abscisado cada 5,
10, 15 y 20 metros, para cada uno se genera un archivo diferente.
Para generar los KMZ de cada ruta (ver Ilustración 28), se abre en Global Mapper
el archivo *.dgn que contiene los ejes de las batimetrías y también se carga la
orto-fotografía. Posteriormente se genera un buffer de 200 m por cada batimetría,
luego se seleccionan los polígonos y se exportan, cortando la orto-fotografía que
se enviará al equipo de campo.
54
Ilustración 28 Planificación Batimetrías UF5.
Hubo casos dentro de las unidades funcionales, que en lugares en donde los
cuerpos de agua se encontraban secos, se pudo obtener la información
topográfica sin necesidad de realizar el procedimiento de campo de topo
batimetría, y estas áreas se definieron por medio de polígonos usando la
información de los vuelos combinados (LiDAR-Orto fotografías), como se muestra