Instrucciones para la preparación de Ponencias para Informática 2009

Transcripción

SOLUCIONES INFORMÁTICAS PARA LA DIGITALIZACIÓN
SEMIAUTOMÁTICA DE LAS VÍAS FÉRREAS A PARTIR DE DATOS
DE ESTACIÓN TOTAL.
INFORMATICS SOLUTIONS FOR SEMI-AUTOMATIC DIGITALIZATION OF
RAILWAYS FROM DATA TOTAL STATION.
M.Sc. Orlando Almeida Franco1, DrC. Francisco D. Salas Rosette2, Ing. José Raúl Ortiz Gómez3
1 GEOCUBA, Cuba, [email protected]
RESUMEN: Desde principio del 2013, se comenzó a realizar los trabajos de levantamiento de las Vías Férreas.
Se contaba como tecnología Estaciones Totales. Sin embargo, no se contaba con un software o herramienta
para la digitalización de los datos procesados en campo y entrega de los mismos al Sistema de Información
Geográfica de Ferrocarriles. De ahí, la necesidad de desarrollar Soluciones Informáticas para la Digitalización
semiautomática de las Vías Férreas a partir de datos de Estación Total, para su posterior actualización, modificación, análisis, dibujo y modelado. Estas soluciones se desarrollaron en AutoCAD LAND 2005, las mismas se
encargaron de actualizar, modificar, analizar, dibujar y modelar los datos procesados en el campo, obteniéndose el dibujo del eje vía, cálculo del centro de la vía, dibujo de la faja de la vía, dibujo de la sección transversal,
entrada de datos automáticamente de los elementos antes mencionados, modelado de la sección transversal,
modelado del perfil longitudinal de las dos vías(carril izquierdo y carril derecho),corrección de la verticalidad de
las secciones transversales introducidas de campo, cálculo de los datos de los puntos de levantamiento para el
dibujo de la sección transversal, entre otros. Conclusiones, se implementa las Soluciones Informáticas para la
Digitalización semiautomática de las Vías Férreas a partir de datos de Estación Total en todo el país. Como proyecciones futuras se pretende generalizar para otras obras de fábricas (viales, túneles, entre otros), integración
de las mismas en la Estación total y modelación 3d de la obra de fábrica como un nuevo producto.
Palabras clave: Vías Férreas, Sistema de Información Geográfico, Secciones transversales, Perfil Longitudinal, Estación Total.
ABSTRACT: Since the beginning of 2013, it began to carry out the work of lifting the railways. It was counted
as Total Station technology. However, it had not software or tool for digitalization processed data in the field and
delivers them to the Geographic Information System of Railways. Hence, the need to develop informatics solutions for semi-automatic digitalization of railways from total station data, for subsequent updating, modification,
analysis, drawing and modeling. These solutions are developed in AutoCAD Land 2005, they were commissioned to update, modify, analyze, draw and model data processed in the field to give the shaft via drawing, calculating the center of the way, drawing girdle way, cross-sectional drawing, automatically input the above elements, modeling cross-shaped longitudinal profile of the two ways (channel, left and right), correction of vertical
cross sections made of field calculating data lifting points for drawing of the cross section, among others. Conclusions, software Informatics solutions for semi-automatic digitalization of railways from total station data throughout the country are implemented. And future projections is to generalize to other factories works (roads, tunnels,
etc.), integrating them into the total station and 3d modeling of the factories works as a new product.
KeyWords: Railroads, Geographic Information System, Cross Sections, Longitudinal Profile, Total Station.
IX CONGRESO INTERNACIONAL GEOMÁTICA 2016.
Almeida Franco, Orlando; Salas Rosette, Francisco D.; Ortiz Gómez, José R. | “SOLUCIONES INFORMÁTICAS PARA LA DIGITALIZACIÓN SEMIAUTOMÁTICA DE LAS VÍAS FÉRREAS A PARTIR DE DATOS DE ESTACIÓN TOTAL”.
1.
(SIG) de Ferrocarriles.
INTRODUCCIÓN.
En el actual mundo globalizado, la producción,
codificación y diseminación de información y conocimiento han llegado a constituirse en pilares para la
innovación tecnológica y el crecimiento económico.
Simultáneamente, la difusión a escala planetaria de
las nuevas tecnologías de la información y comunicación (TIC) y de las redes informáticas, ha puesto
en marcha un proceso de conectividad sin precedentes en la historia humana, el cual ha permitido
multiplicar las posibilidades de generar y socializar
información y conocimiento.
Ejemplo del uso de las TIC se tiene en la actualidad la tecnología de Estación Total. Es el instrumento topográfico más moderno, completo y versátil para trabajos de topografía clásica y sometida a
constantes innovaciones tecnológicas. Este equipo
combina, en una unidad, tres componentes principales: un distanciómetro, un teodolito electrónico y
un microprocesador con diferentes funcionalidades
[1].
Es una tecnología completamente digital, que
obtienen puntos sin necesidad de prisma, o bien
con su auxilio, alcanzando distancias de 5 km y con
una capacidad de almacenamiento de casi ocho mil
puntos, cifra que equivale a varias jornadas de trabajo sin volcar los datos capturados a un ordenador.
El uso de esta tecnología se utilizó en el comienzo
del año 2008 en los levantamientos topográficos.
No es hasta el comienzo del 2013 que se aplica a
los levantamientos topográficos de las vías férreas
del país. La misma se utilizó en este proyecto a
distancias menores de un kilómetro a lo largo de la
vía. Con las instrucciones técnicas siguientes: a
cada 20 metros y a 15 metros a ambos lados de la
vía (faja) se capten puntos cada vez que exista
irregularidad o cambio del terreno. Trayendo como
consigo las secciones transversales. Además, el
levantamiento de las señales y obstáculos que se
encuentran en la faja. Todos estos puntos son introducidos de forma integra a la computadora, con
sus respectivas coordenadas y códigos de levantamiento.
La nube de puntos procesados por la estación
total se descargaba y procesaba en AutoCAD Land
para su posterior digitalización. En esta etapa la
digitalización era manual, la modelación de las secciones transversales no se encontraban dibujadas y
para su visualización el procesamiento era muy
extenso. Además, no se contaba con la totalidad de
los datos de las secciones transversales, como son:
distancia del centro de la vía y en que carril se encuentran los mismos. Por tanto la situación problemática del presente trabajo es que no se contaba
con Soluciones Informáticas para La Digitalización
Semiautomática de las Vías Férreas a partir de
Datos de Estación Total. Los cuales servirán de
base para el Sistema de Información Geográfico
1.1 OBJETIVO GENERAL
Desarrollar “Soluciones Informáticas para la Digitalización Semiautomática de las Vías Férreas a
partir de Datos de Estación Total”.
1.1.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Dibujar transversales en toda la Vía Férrea
según las distancias establecidas.

Corregir y actualizar la verticalidad de los
puntos de levantamiento que se encuentran en
la sección transversal.

Calcular, dibujar e introducir los datos de
cada uno de los puntos que pertenecen a la
sección transversal.

Dibujar o Modelar los datos de cada una de
las Secciones Transversales.

Dibujar o Modelar los datos del perfil Longitudinal de los carriles por cada sección transversal.

Calcular, Dibujar e introducir los datos de señales.

Calcular, dibujar e introducir los datos de la
faja de la vía.

Calcular, dibujar e introducir los datos del
centro de la vía.

Preparar los datos para el Sistema de Información Geográfica.
1.2 MATERIAL Y MÉTODO.
Para el desarrollo e implementación del presente
trabajo se ha tomado como referencia los trabajos
de tramo recto de los SIG de Vialidad y los levantamientos topográficos de años anteriores, como son:
el proyecto de Plata Cuba y Oro Castellano. Además, se tiene experiencia en la plataforma SIG AutoCAD Land 2005 desde mediado del año 2007
hasta la actualidad.
También, se tomó como referencia los conocimientos de años anteriores donde se desarrollaron
herramientas para el dibujo de perfiles a partir de
datos de taquímetro, siendo este menos complejo
en la parte digital, sin embargo, más complejo en el
levantamiento de campo. Con toda esta referencia
fue posible el desarrollo del trabajo.
2. DESCRIPCIÓN DE LA TECNOLOGÍA.
Las soluciones informáticas son herramientas
desarrolladas en la plataforma de AutoCAD Land
con la ayuda de Visual Basic For Application. Para
su correcto funcionamiento necesita de los siguientes requerimientos técnicos.
2.1 Requerimientos Mínimos.
A.
B.
C.
D.
AutoCAD Land 2005.
Visual Basic for Application.
Fichero comando.fas.(fichero fuente)
Fichero ferrocarriles2.8.dvb.(fichero fuente)
2.2 Cargar las herramientas.
Para el funcionamiento de las soluciones informáticas se cargan los ficheros fuentes por el comando Appload en AutoCAD Land 2005. Las barras de herramientas se cargan por el comando
menuload.
Las barras tienen la siguiente Figura:
Figura 2.0 Barra de Herramienta Ferrocarriles. Con
el botón Rectificar sección enmarcado.
Con la ejecución de esta herramienta se crean
todas las capas del dibujo en caso de que estas no
estén cargadas. Después, muestra una ventana la
cual pregunta la línea que pertenece y el inicio del
kilómetro que se está ejecutando. Como se muestra
en la siguiente figura:
Figura 1.0 Barras de Herramienta de ferrocarriles.
Estos procesos se ejecutan una sola vez en cada computadora que se tenga instalado AutoCAD
Land. Los ficheros fuentes cambian según las versiones de la plataforma SIG. Con el proceso anterior las soluciones informáticas están listas para su
funcionamiento.
Las barras de herramientas que son objetivo de
este trabajo son rectificar secciones y dibujo de
obstáculos y señales. De la barra de herramienta
Ferrocarriles. Las otras se encuentran fuera del
marco del presente trabajo.
2.3 Trabajo preparatorio de las Soluciones
informáticas.
Para la ejecución de rectificar sección se debe tener
en el dibujo de AutoCAD Land el proyecto del kilómetro que se está dibujando. Con todos los puntos del levantamiento codificados. Además, se debe
de dibujar el carril derecho por cada punto del levantamiento del mismo, según el sentido de la vía.
No se deben de realizar puntos dobles en el carril
derecho para el correcto funcionamiento de la herramienta. El carril derecho es la guía de funcionamiento de esta solución informática, el cual se dibuja por kilómetro que es la mínima entidad levantamiento. El carril derecho debe de estar almacenada
en la capa carril_derecho como se mencionó anteriormente.
Figura 3.0 Ventana de entrada de datos del Kilómetro
y la linea ferroviari(código) que pertenece.
Después, en cada punto del carril derecho o
sección transversal se dibuja una línea abierta que
se almacena en la capa transversal y se almacena
los datos asociadas a esta línea en la tabla transversal, con los datos de la ubicación, la línea que
pertenece y el kilómetro que pertenece. Esta línea
se dibuja perpendicular con el punto anterior del
carril derecho y a ambos lado de la vía a 15 metros.
A su vez, se corrigen los errores de verticalidad (con
respecto al eje de la vía) que se originan a raíz del
error de los técnicos de campo. Ejemplo de ello se
tiene la siguiente figura:
2.4 Rectificar Levantamiento.
Figura 4.0 Errores de Verticalidad traidos de campo y
Corregidos por la acción del boton Rectificar
Levantamiento.
Al concluir con la corrección de los puntos de levantamiento se empieza calculando el centro de la
vía con la ayuda del punto de levantamiento del
carril izquierdo y se comienza a dibujar puntos en la
capa de seccion_transversal y se almacena en la
base de datos asociada a este punto en la tabla
seccion_transversal, con los datos la línea ferroviaria que pertenece, kilómetro que pertenece,
ubicación, elevación del punto, distancia del centro de la vía; positivo para los datos de la sección
derecha y negativo paro los datos de la sección
transversal y por último la descripción( en este se
almacena el código del levantamiento). Ejemplo de
lo antes explicado se tiene las siguientes figuras:
Figura 5.0 Vista de los datos de una sección
transversal.
los puntos de la banda derecha del centro de
vía de color Amarillo (toman valores positivo los
de la banda derecha en la tabla sección_transversal en el campo dcentro) y los
de la banda izquierda de la vía toman color Magenta (toman valores negativo los de la banda
izquierda en la tabla sección_transversal en el
campo dcentro) para una mayor comprensión
de los datos dibujados. Ver figuras anteriores.
Este proceso de cálculo, dibujo y entrada de datos se repite hasta el final del kilómetro por cada
una de las transversales. Una vez que este llega al
final del kilómetro se dibuja la línea abierta en la
capa eje_via y se almacena los datos asociados a
la línea con los datos del kilómetro y la línea ferroviaria que pertenece. Después, se dibuja una línea
cerrada en la capa faja_via y se almacena los datos
asociados a la línea con los datos el kilómetro y la
línea ferroviaria que pertenece. Cuando existe problema con el dibujo de estos dos elementos del
dibujo puede ser por errores conocidos que existen
en el dibujo. Los cuales son los siguientes:

Nodo repetido en la poli línea abierta del carril
derecho.

Mala codificación de los puntos de levantamiento.

Puntos de levantamiento con problemas en la
base de datos.

No hay correspondencia entre el carril derecho
y el izquierdo.

Coincidir cada nodo de la poli línea con un punto que sea del carril derecho.
Ejemplo de la terminación del kilómetro se tiene
la siguiente figura:
Figura 6.0 Vista de los datos de una Transversal .
En este paso la solución informática permite
además al usuario las siguientes bondades para
mejorar la calidad de los datos:
1. Cuando hay problema en la altura del carril
derecho con el izquierdo a otro, la transversal
se pone de color Cyan.
2. Cuando los puntos que coinciden con el rango
establecido no llevan código de levantamiento,
los puntos que se crean de la base de datos se
dibujan en rojo, por no tener descripción o previamente identificado.
3. Los puntos del centro vía se dibujan en verde,
Figura 7.0 Vista de los procesos de gabinete.
1 Llenado de los códigos de levantamiento
2 Dibujo del carril derecho
3 Rectificación de la sección transversal y el dibujo
de todos los elementos de la vía.
2.6 Entrada de datos de señales y obstáculos.
2.5 Perfiles transversales y perfiles longitudinales.
Para la entrada de datos de señales y obstáculos solo se tiene que tener los puntos de levantamiento, el carril derecho y el eje de vía en el mapa.
Que con el botón de Auto señales de la barra de
herramienta de Ferrocarriles se llenan todos los
datos de señales y obstáculos. Ejemplo se muestra
la siguiente figura:
Cuando se termina de dibujar el eje de la vía y la
faja de la vía se empieza a dibujar cada una de las
secciones transversales al lado derecho superior
del kilómetro desde la primera sección transversal
hasta la última. Cuando el dibujo de ella concluye se
dibuja debajo de la primera sección transversal el
perfil longitudinal de cada uno de los carriles (izquierdo y derecho). Todo estos datos se guardaron
en memoria en cada uno de los dibujo de las secciones transversales, para así modelar los datos de
cada una de las secciones transversales y perfil
longitudinal. Ejemplo de ello se tienen las siguientes
figuras:
Figura 10.0 Proceso de llenado de las tablas señales
y obstáculos. Donde al concluir muestra la cantidad de
señales y obstáculos que se crearon.
Figura 8.0 Vista de perfil de una Sección transversal.
En este proceso se dibujan puntos que se
almacenan en la capas señales o obstáculos
indistintamente según el código de levantamiento y
se almacena los datos asociados a las tablas con
los datos del kilómetro y la línea que pertenece,
centro(calculada por la herramienta); distancia del
centro de la vía, metro (calculada por la
herramienta); desde el inicio del kilómetro y en caso
del tipo de señal se pone manual según la
documentación técnica de ferrocarriles[4]. Ejemplo
de ello se tiene la siguiente de figura:
Figura 9.0 Vista del Perfil longitudinal de un kilómetro.
Con el modelado de cada una de las secciones
transversal y el modelado del perfil longitudinal el
operador de cartografía puede visualizar el comportamiento de los datos de cada una de las partes del
levantamiento y en su totalidad.
4. RECOMENDACIONES

Integrar el presente trabajo en las estaciones
totales.
Generalizar en otros levantamientos como son:
túneles, carreteras y modelado 3d de las mismas.
5. AGRADECIMIENTOS
Figura 11.0 Vista de los datos de la tabla de
obstáculos y señales.
2.7 Datos en el SIGTRIADE.
Se extiende nuestros agradecimientos al colectivo
de trabajo del Taller de Cartografía Digital de la
Agencia GEOCUBA PINAR DEL RÍO y a los Topógrafos del Proyecto de Ferrocarriles de Cuba entera
por su participación en el uso y comprensión de las
soluciones informáticas. Además, por ser el motivo
de inspiración del presente trabajo. También, se
quiere agradecer por la participación de los compañeros de la Agencia de Investigación y Desarrollo
aplicada a la Geomática perteneciente a la Empresa
GEOCUBA PINAR DEL RÍO
6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Todo los elementos dibujados y sus datos
asociados son subidos a las base de datos del SIG
Ferrocarriles. Todos las tablas y estructuras de las
tablas se conciliaron antes de subir al SIG. Ejemplo
de ello se muestra en la siguiente figura:
1. Rodríguez-Solano Suarez Roberto, Peces
Peña José Luis, Merino De Miguel Silvia, Serra
Criado Alberto, Calderón Guerrero Carlos:
¨Métodos de trabajo y utilización de aparatos, equipos y útiles topográficos ¨, España, 2014.
2. Rebeca Yáñez, M., & Villatoro S., P. “Las nuevas tecnologías de la información y de la comunicación (TIC) y la institucionalidad social. Hacia una
gestión basada en al conocimiento”. Santiago de
Chile: Naciones Unidas, 2005.
3. Jiménez Martin, A., & Pinto Puerto, F. “Levantamiento y Análisis de edifcios. Tradición y Futuro”.
España: Pedro Cid. S.A, 2003.
Figura 12.0 Vista de los datos en SIGTRIADE.
3. CONCLUSIONES
Se logró realizar las Soluciones informáticas para
digitalización semiautomática de las vías férreas a
partir de Datos de Estación Total que es el objetivo
principal del presente trabajo. Se comprobó los
resultados de las soluciones informáticas y por su
impacto económico considerable se aplica en todas
las vías férreas del país. Se logra integrar los datos
al Sistema de Información Geográfico SIGTriade.
Mostrándose así el cumplimiento de cada uno los
objetivos específicos trazados en el presente trabajo.
4. Almeida Franco, O., Gómez Vento, J. R., &
Ortíz Gómez, J. R., “METODOLOGÍA PARA LA
REALIZACIÓN DE LOS TRABAJOS CARTOGRAFICOS DERIVADOS DEL ESTUDIO A LAS VIAS
FERREAS”. Pinar del Río, Cuba. 2013
5. Hansen A., Francisco. ,”Cartografía Básica”.
2012
6. Olaya, V., “Sistemas de Información Geográfica”, 2011. p. 911.
7. Fernández Del Castillo, T., “Temario Cartografía II. Los Datos Geográficos”: EPS Jaén. p. 23.
2009
7. SÍNTESIS CURRICULARES DE LOS AUTORES
Orlando Almeida Franco, nace en Cuba
el 29 de junio de 1982. Se graduó como
Ingeniero Mecánico en el año 2007 en la
Universidad Hermano Saiz, Pinar del
Río, Cuba. Desde 2003 hasta la
actualidad se encuentra trabajando
Geocuba Pinar del Río, vinculado
directamente a trabajos de cartografía,
topografía, herramientas CAD, desarrollo de software aplicados
a la Geomática y a la Gestión . En el año 2010 se gradúa como
Master en Ciencias en Nuevas tecnologías para la Educación en
la Universidad de Hermanos Saiz. Además, ha sido tutor de dos
tesis de Ingeniería y una de Maestría en la carrera de Topografía
y Geodesia. Recientemente publicó un artículo en Agrimensura
2015 con el código AGR-018. En la actualidad se encuentra
realizando estudios para presentarse al grado científico de
Doctor en Ciencias.
Francisco D. Salas Rosette.
Graduado en 1991 de Ingeniero
Geólogo, desde el año 1995 trabaja
en GEOCUBA en la actividad de
Geomática, vinculado directamente
a los Sistema de Información
Geográficos, procesamiento de
Imágenes,
Herramientas
CAD,
desarrollo de Software aplicados a
la Geomática y a la Gestión.
Graduado de Máster en Informática Aplicada a la Ingeniería y la
Arquitectura en el año 2001, ha participado en varios proyectos
de investigación de alcance Nacional dentro del Grupo
Empresarial Geocuba, su producción científica se ve reflejada
en varias publicaciones en eventos científicos tanto nacionales
como internacionales, ha impartido varios postgrados en la
Universidad de Pinar del Río y ha sido tutor de dos tesis de
maestría cuenta con la categoría de Investigador Auxiliar,
Doctor en Ciencias Técnicas y se desempeña como profesor
Asistente en le Universidad de Pinar del Río “Hermanos Saiz
Montes de Oca”

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