Presentacion 10 cvu v0.0
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Este documento describe el uso de fotogrametría de drones para realizar un relevamiento topográfico de dos posibles rutas viales internacionales entre Paraguay y Argentina a través del Río Paraguay. Se realizaron vuelos de drones sobre las zonas de estudio y se procesaron los datos para generar modelos digitales del terreno. Estos datos se utilizaron para elaborar documentación gráfica y realizar un modelo conceptual 3D de los proyectos viales propuestos. El documento concluye resaltando las ventajas y desventajas de esta
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- 1. Empleo de nuevas tecnologías para la modelación del terreno para proyectos viales 10° Congreso de la Vialidad Uruguaya
- 2. Capítulo 1: Introducción Marco del Proyecto Motivación
- 3. Introducción - Marco del proyecto • Estudio de conexión vial internacional entre Paraguay y Argentina sobre el Río Paraguay • 2 locaciones alternativas: – Colonia Cano – Pilar – Pto. Las Palmas - Curupayty 3
- 4. Introducción - Motivación • Zona de estudio presenta desafíos a la tarea de relevamiento: – Bañados – Vegetación densa – Difícil acceso – Zona urbanizada • Se relevó el terreno por fotogrametría (dron) 4
- 5. Capítulo 2: Relevamiento del terreno Levantamiento de datos Procesamiento de datos
- 6. Relevamiento del terreno • Levantamiento de datos – Configuración del vuelo Altura y ruta de vuelo – Ejecución del vuelo • 2 misiones: 4,4km2 y 10,7km2 respectivamente 6
- 7. Relevamiento del terreno • Procesamiento de datos – Generación de ortomosaico y archivo de puntos (coordenadas X,Y,Z) – Filtrado de superficie – Red TIN (modelo digital de terreno) 7
- 8. Relevamiento del terreno Consideraciones • Generación de archivos de gran tamaño • Mantenimiento de referencia geográfica • Verificación de cotas altimétricas 8
- 9. Relevamiento del terreno Consideraciones 9 • Elementos ajenos al terreno: - Árboles y construcciones Aplicación de algoritmos matemáticos de reconocimiento y filtrado (ALDPAT)
- 10. Relevamiento del terreno Consideraciones • Asignación de cotas a cuerpos de agua: – El dron " ve" plano con cota de superficie libre – Complementar relevamiento con batimetría del lecho 10
- 11. Capítulo 3: Del relevamiento al proyecto Elaboración de documentación gráfica Modelado conceptual
- 12. Del relevamiento al proyecto Elaboración de documentación gráfica 12 • Uso de imágenes en láminas – Plantas generales – Plani-altimetrías • Uso de la superficie en láminas – Plani-altimetrías – Planos de curvas de nivel
- 13. Del relevamiento al proyecto Insumos para modelado 3D 13 • Trazado y Perfil longitudinal – Insumo para software de modelado conceptual
- 14. Del relevamiento al proyecto Modelo del proyecto implantado • Inputs: – Terreno y alineamiento desde Civil3d – Contenidos extra importados desde shapes – Fotografías del dron y satelitales – Objetos 3D desde catálogo interno o repositorios on-line • Producto conceptual para comunicación del proyecto 14
- 15. Del relevamiento al proyecto Modelo del proyecto implantado 15
- 16. Del relevamiento al proyecto Modelo del proyecto implantado 16
- 17. Del relevamiento al proyecto Modelo del proyecto implantado 17
- 18. Capítulo 4: Conclusiones de la experiencia
- 19. Conclusiones de la experiencia • Asimilación de una nueva técnica de relevamiento – Virtudes – Desventajas – Procedimiento de trabajo • Incorporación de modelado 3D – Potencial para presentación de proyectos 19
- 20. Soriano 1180 Tel.: +598 2902 1066 Fax: +598 2901 9058 E-mail: csi@csi-ing.com www.csi-ing.com Montevideo 11.100 - Uruguay ¡Gracias por su atención!
Notas del editor
- Ladies and Gentlemen, daremos inicio a esta presentación de trabajo técnico titulada “……….”, en donde ´mostraremos una prueba de uso de aplicaciones tecnológicas Con potencial de ser empleadas de forma recurrente en proyectos viales
- El marco en el cual se realizó esta experiencia es el anteproyecto de una nueva conexión vial internacional Argentina-Paraguay, ¿financiado por FONPLATA <se podrá decir esto??>?, En donde se planea la implantación de un puente internacional sobre el Río Paraguay, de longitud 1800 (1850)m. En una etapa inicial fueron barajadas 5 locaciones, que durante estudios preliminares fueron reducidas a 2: Paso Colonia Cano-Pilar (Arriba a la derecha) y Pto. Las Palmas – Curupaity (centro). Estas últimas pasaron a la etapa de ante-proyecto
- Como se ve en las fotos, el terreno en las 2 locaciones alternativas resulta desafiante al relevamiento topográfico, necesario para desarrollar el ante-proyecto vial: En Pilar, el proyecto discurre en zonas urbanizadas, en Curupaity el trazado atraviesa montes (vegetación densa) y zonas inundables y bañados. Además, el acceso a la zona de proyecto por tierra es dificultoso. Por ende, se optó por relevar el terreno mediante fotografías aéreas, tomadas desde un drone (dron, UAV); dispositivo capaz de tomar fotografías aéreas de alta calidad de la zona del proyecto con las cuales se puede, aplicaciones informáticas mediante, extraer la superficie del terreno. El dron empleado es un eBee con cámara a bordo de 16 MPx, (propiedad de la empresa). Una revisión bibliogra´fica sobre el uso de drones permitió reconocer experiencias de aplicación para el relevamiento de predios naturales, acopios de canteras y minas y hasta sitios arqueológicos. (<<ver los papers guardados en la biblioteca>>)
- La ejecución del relevamiento fotográfico del terreno requiere una etapa de preparación antes del vuelo en sí. Debe trazarse el recorrido del vuelo y la altura a la cual se llevará a cabo. Durante la misión, el drone seguirá la ruta preestablecida guiándose por GPS La altura de vuelo está condicionada por la cámara a bordo y el nivel de detalle que se precise de las fotografías: para este estudio, el vuelo fue programado a una altura de 250m: la cámara a bordo permitió una resolución de 1pixel de 8cmx8cm en el terreno. El recorrido a trazar es un compromiso entre el área a barrer en cada vuelo y la autonomía de la batería del drone: en el caso del eBee dura 45minutos. El relevamiento del terreno en el paso Col. Cano-Pilar se hizo en 2 vuelos, una en cada margen del río paraguay; el de P. Las Palmas-Curupaity en 4vuelos, uno del lado argentino y 3 del paraguayo, superpuestos.
- El dron toma fotografías de pequeñas zonas del terreno. Estas luego deben ser superpuestas y rectificadas (componiendo el “orto-mosaico”) y en este procedimiento se resuelve la superficie del terreno (estereoscopía, técnica conocida en cartografía desde vuelos). Junto con el orto-mosaico, el software de procesamiento de datos crudos del dron (Terra3d) permite exportar como archivo de coordenadas X,Y,Z los puntos del terreno. La técnica de pasaje del archivo de puntos a una superficie TIN (el modelo de terreno) es “compartida” con los relevamientos desde dispositivos Lidar (el procesamiento de un barrido lidar devuelve tablas de puntos en coordenadas). Por ende el conocimiento y las herramientas informáticas desarrolladas para tratamiento de relevamientos por fotogrametría o LiDAR resulta de aplicación. EN el diagrama, la flecha roja es el procedimiento en el caso del relevamiento por fotos aéreas.
- Algunas consideraciones importantes a tener en cuenta respecto del producto generado tras la composición de las imágenes son las siguientes : El primero es que la composición de fotografías demanda varias horas de procesamiento debido a el tamaño de los archivos generados: Las nubes de puntos son archivos de texto 500-700MB ( 30 millones de puntos) y las imágenes compuestas son archivos de 500Mb – 1Gb . Otro punto clave es la selección de las aplicaciones informáticas para el tratamiento de los archivos. Esta selección se orientará a softwares con potencial de tratar archivos de estos tamaños sin caer en overflow. Video El mterial de salida “output “del dron está georreferenciado, esta es una de las ventajas de este tipo de relevamientos, por esta razón se debe mantener en todo momento las coordenadas y el sistema al cual están referidas las imágenes. Las coordenadas X e Y de los puntos están en coordenadas UTM y la cota Z está referida a un elipsoide de referencia, por lo que es crucial verificarla respecto a puntos de cota conocida por esta razón el relevamiento debe incluir el pasaje de la misión por puntos de cota altimétrica conocida o un relevamiento topográfico convencional en el que se reeleve algunos puntos fijos que se identifican luego el las imágenes tomadas por el Dron. <<en el video>>: Mostrar la calidad de las fotos originales del Dron (geoTiffs)
- Otro detalle a tener en cuenta es la superficie “extraída” del vuelo refleja la superficie del terreno y todo lo que hay encima de esta (árboles, construcciones, máquinas…). Este terreno debe ser “filtrado”, tarea que puede resolverse de modo “artesanal” o “sistemático, mediante herramientas informáticas”, El modo artesanal es hacer el trabajo a mano cada vez que se identifique una situación particular. El modo sistemático implica el aprovechamiento de algoritmos matemáticos de reconocimiento de puntos con “pendientes excesivas”, puntos con “variaciones excesivas de cotas ” o puntos “outliers “ o sea puntos que se alejan de la normalidad de la superficie. En esta experiencia se usó el software ALDPAT, desarrollad por la universidad de Florida (EEUU) para filtrar relevamientos de Lidar (recomendado por la NOAA). ->> mostramos como ejemplo el caso de los silos : la foto de los silos tomada a nivel de piso y la foto que el drone le sacó a los silos , ahora se ve el terreno “crudo” donde los silos son el promotorio y la línea de pinos a su lado es “la cadena de promontorios” , sin filtrar y ahora el terreno una vez filtrado con el programa ALPAT, se ve que la superficie queda uniforme y sin saltos extraños. Otra Ventaja adicional de estetipo de software es que el filtrado removió gran cantidad de puntos prescindibles : por ejemplo los archivos de texto asociados a las imágenes bajaron de 20 millones de puntos al orden de 200,000 puntos; lo que simplifica notablemente la tarea de generación de la superficie.
- Otra consideraación más el pasaje sobre cuerpos de agua o zonas inundadas: El dron ve y fotografía la superficie libre . Sobre el agua la cota relevada va a ser la cota del nivel de agua. Como consecuencia de esto se debió complementar con una batimetría del Río Paraguay en ambas locaciones para obtener un perfil completo del terreno apto para realizar el proyecto.
- Ahora ¿qué potencial de aplicación tienen el terreno y los orto-mosaicos elaborados?: Las imágenes fueron aprovechadas en las láminas de planimetría y plani-altimetría: permitieron reconocer caminería existente a la cual atar el trazado proyectado para la conexión int’l y a su vez obstáculos que debieran ser eludidos El terreno modelado se aprovechó en el cálculo del movimiento de suelos de anteproyecto y para la elaboración de mapas de curvas de nivel.
- El nodo vial fue resuelto en Civil3d para ambas locaciones, se trazó su alineamiento en planta y en alzado (perfil longitudinal, condicionado también por el terreno relevado). En la foto se ve el modelo 3d del acceso al puente internacional (terraplenes y la superestructura del puente, sin meso ni infraestructura). El trazado vial así definido será aprovechado para la construcción de un modelo tridimensional conceptual del área de estudio
- Y aquí es donde todo culmina: el modelo conceptual del paso internacional, el cual integra El terreno relevado (la superficie del dron) u otro origen El alineamiento y perfil de la nueva traza La fotografía aérea como imagen de fondo (la tomada por el dron u otra de otro origen) Otras redes “lineales” (caminos, cableados, ductos,…)cargados desde shapes Objetos 3d (desde una base interna o bibliotecas en internet) El producto de este software
- Así se vería el puente nternacional desde la margen argentina…
- Y así desde el lado paraguayo
- Y así desde arriba. Otro potencial de este software de modelado 3d es la capacidad de generar videos para presentación, como el que mostraremos a continuación <<link>> Para hablar durante el video: Todo cuanto se ve en el modelo fue importado de diferentes orígenes: Las fotos de fondo y el terreno son las relevadas por el dron; la traza de la carretera internacional fue elaborada en Civil3d (el software recibe el trazado en planta como el perfil longitudinal) y, a suss ojos, es una carretera (con parámetros de diseño geométrico, sección transversal, terraplenes y desmontes definidos como tales, carriles y banquinas entendidos como tales). El puente fue definido como una entidad “puente”, con un estilo de la paleta pre-configurada por el software. Cada una de sus componentes (tablero, vigas, pilas, fundaciones) son objetos definidos como tales: tienen dimensiones compatibles con estándares de diseño –preconfigurados-, metraje de materiales. El modelo 3d puede enriquecerse tanto como el usuario desee: incorporando elementos 3d “a mano” o desde shapes de lineas, polígonos y puntos, modelos 3d de detalle,…… Ejemplo los árboles, que fueron cargados definiendo polígonos sobre las fotos de fondo, las calles existentes (tomadas de openstreetmap y bancos de shapes disponibles en la web), las edificaciones en Pilar – plantadas una por una desde un shape de polígonos creado desde un dibujo de autocad; los cuerpos de agua, delimitados e importados de la misma forma… LA creación del video se hace en el mismo software y es totalmente intuititiva: el rendering lleva unas 2 horas con un pc de escritorio “común y silvestre”