USO DE BREAK LINES PARA AJUSTE DE TIN

En la elaboración de modelos digitales de terreno siempre se busca recrear lo mas cerca posible a la realidad y para ello es necesario tener una buena información primaria. Un modelo nunca podrá ser exactamente igual al mundo real, sin embargo entre mayor sea la cantidad y calidad de la información que nutre al modelo mas acercado sera este a la realidad, que es lo que buscamos en un proceso de modelación digital de terreno. El producto final siempre tendrá diferencias e imprecisiones que cambian totalmente al MDE. Por ejemplo en un proceso de delimitación de ronda de protección para una corriente hídrica se realiza un levantamiento topo-batimétrico y con esta información se elabora un TIN que represente digitalmente al drenaje. Este TIN permite la captura de la geometría de la corriente en la modelación hidráulica, por o que el TIN debe ser  una fiel representación de la realidad del terreno.

 

Puntos de Topo-batimetría

Estos puntos de la Topo-batimetría dan origen a una red de triángulos irregulares TIN.




TIN

 Las break lines son líneas empleadas en dibujo para omitir parte de un objeto en donde la representación resultante se ajustara a la realidad. Las break lines obliga la union de puntos dando forma al drenaje.

Break lines

 El resultado es una superficie un poco mas ajustada a la realidad del terreno como se evidencia en la imagen a continuación.

TIN Ajustado

También se puede ajustar un poco mas la salida grafica del TIN realizando un delineamiento de los triángulos externos a la nube de puntos de manera que las aristas no sean mayores a una distancia determinada por el usuario al delinea el TIN. A continuación se puede ver el resultado de delimitar el TIN determinando una distancia maxima de 500 metros.

TIN Ajustado y Delineado

 

El uso de los Break lines tienen muchas mas aplicaciones y son de fácil elaboración ya sea en un software CAD o mediante la utilización de software de GIS.

 

Barra de herramientas de ArcGIS para edición de TIN.

 

Los ejemplos mostrados anteriormente se realizaron con el uso del software ArcGIS, empleando el botón Connect TIN nodes de la barra de herramienta TIN editing.

 

Esta es una manera sencilla de mejorar la salida grafica y de ajustar los modelos de representación digital de superficies del terreno y se recomienda su uso por profesionales SIG.

 

 

 

MEDICIÓN DE ÁREAS CON EQUIPO GPS NAVEGADOR

Los equipos GPS son equipos receptores de señales satelitales que tienen la capacidad de calcular una ubicación sobre la esfera terrestre a partir de la triangulación hecha con la posición conocida de por lo menos cuatro satélites. A medida que la cantidad de satélites aumente la precisión del cálculo realizado por el GPS aumenta.

La capacidad de recepción de señal satelital también influye en la precisión del cálculo de posición.

Por ejemplo un equipo navegador es monofrecuencial es decir que solo es capaz de recibir una frecuencia de GPS llamada L1. Los Equipos bifrecuencia o de precisión son equipos más robustos que se operan de manera estática y emplean una señal adicional L2 que posee información que permite ser más precisos en el cálculo de la posición del GPS en tierra.

Fuente. www.pocketgpsworld.com/howgpsworks.php

Un equipo GPS navegador puede presentar precisiones de alrededor de 5 metros cuando las condiciones son favorables y el número de satélites está por encima de 10. Cuando esto no se da la incertidumbre aumenta y la precisión baja. Cabe anotar que esta precisión se da en modo estático, es decir que el equipo se encuentra inmóvil y cuenta con varias lecturas del mismo punto que le permite promediar el valor de posición más cercano a la realidad.

Al realizar la captura de la ubicación en modo cinemático o en movimiento se tiene una única lectura para cada punto almacenado. Esto disminuye la precisión debido a que las condiciones para cada punto pueden ser diferentes, al variar el número de satélites visibles, interferencia por campos electromagnéticos, vegetación alta y/o construcciones.

Estas condiciones hacen que un levantamiento cinemático presente una precisión aceptable para cartografía de 1:50000 o menores.

Dado lo anterior no es recomendable hacer levantamientos o delimitación de áreas pequeñas mediante el modo cinemático con equipos navegadores ya que la precisión no es buena y los resultados pueden varia significativamente con la realidad.

Para cubrir esta necesidad es mejor realizar una captura en modo estático de los puntos vértices del polígono a levantar y de ser posible con equipos de doble frecuencia.

Los equipos GPS populares por excelencia son navegadores, del tipo Mono-frecuencia y que gozan de precisiones métricas en posicionamientos de puntos con condiciones no ideales.

Los equipos “seminavegadores” por llamarlos de algún modo, para ser navegadores son muy robustos pero cuentan con la capacidad de recepción de doble frecuencia lo que les hace mucho más precisos que un navegador tradicional. Estos equipos con buenas condiciones y una buena configuración de satélites pueden llegar a tener precisiones por debajo del metro en levantamientos estáticos.

Por tanto al tomar en cuenta todo lo expuesto anteriormente se recomienda que para la delimitación de áreas se emplee la captura de los puntos vértices de los polígonos de interés en modo estático con GPS "seminavegadores" como algunos TOPCON y Trimble que presentan grandes adelantos tecnológicos que aseguran una buena precisión con respecto a la realidad.

Drones en la Adquisición de Información Geografica.

Actualmente la tecnología ha avanzado considerablemente, sobre todo en la robótica y el desarrollo de la nanotecnología. En las ultimas 2 décadas se ha logrado incorporar en equipos portátiles como celulares Smart Phones, sensores GPS, cámaras fotográficas de alta definición, imágenes satelitales, conexión a Internet todo en tiempo real. Los drones son vehículos voladores no tripulados que puedes ser manejados a control remoto. La idea se dio hace décadas cuando se diseñaron modelos a escala de aeroplanos reales para manipulación y diversión de los aficionados y es conocido como aeromodelismo. Al emplear este mismo principio se logró proveer a estos modeles a escala de equipos especializados que permiten la captura de información de todo tipo, desde imágenes fotográficas hasta levantamientos LIDAR.

Fuente sigyury.blogspot.com

 

Con los drones se mantuvo la funcionalidad de los aeromodelos pero se cambió el principio al dejar su similitud con aeroplanos y helicópteros reales y mejorar los diseños en vehículos más funcionales y con aplicaciones multidisciplinarias. Son muy fáciles de manejar y gozan de gran precisión y autonomía de vuelo.

Fuente geoinnova.org

 

Los drones son empleados actualmente en entregas de paquetes de mensajería en tiempo record, en transmisión televisiva de eventos deportivos, seguridad privada,  búsqueda de personas extraviadas en parques etc. En SIG también han logrado hacerse a un espacio importante en la adquisición de información geográfica, pues al ser capaces de volar con gran variedad de sensores en un modelo compacto facilita el acceso a información antes casi inexplorada o de difícil y costosa adquisición.

 

 

Fuente mappinggis.com

 

Un dron es capaz de capturar fotografías aéreas de alta resolución para fotogrametría, captura de coordenadas mediante GPS, hacer barridos con sensores multiesprectales y hacer mediciones climáticas todo en un mismo vuelo, y lo mejor bajando costos y disminuyendo tiempos de captura, ya que con tan solo un operario puede realizarse un barrido de grandes áreas en tiempos cortos.

Las aplicaciones en SIG para los drones son numerosas ya que se emplean en catastro, agricultura, atención de desastres, topografía y muchas más lo que permite nutrir el SIG de información valiosa que anteriormente era en muchos casos inaccesible.

Definitivamente los drones has hecho un significativo aporte a los SIG.

UTILIZACIÓN DE SIG EN LA DELIMITACIÓN DE ZONAS DE RONDA DE PROTECCIÓN HÍDRICA EN COLOMBIA

Cuando hablamos de ronda de protección hidrica nos referimos a las areas cercanas inmediatamente contiguas al poligono de aguas maximas presentadas por un cuerpo hidrico en los ultimos 15 años.

Para la determinación de estos poligonos de aguas maximas es necesario el modelamiento hidrologico e hidraulico del cuerpo hídrico en estudio y para esto es necesario contar con información primaria porducto de otras disciplinas. Dentro de la información requerida se encuentra la información topografica superfical del terreno donde se encuentra el cauce o zona baja en donde se ubica el cuerpo hidrico estudiado y es aqui donde los SIG entran en juego para ayudar en el pos proceso de información, elaboración de productos geograficos y visualizaciones o salida graficas.

 

Topografia y TIN

 



El SIG nos permite espacializar la información geografica obtenida mediante la topobatimetria la cual esta expresada en puntos de coordenadas en un sistema de referencia definido, tamien nos permite visualizar esta información y nos permite emplearla para la elaboración de modelos digitales de terreno que seran empleados para el ingreso de la geometria del cuerpo hídrico al software de modelación HEC-RAS.

 

Ronda de Proteccion y mancha de inundación

 

El resultado de la modelación es una nube de puntos de la mancha de inundación de la lamina de agua del cuerpo hidrico en estudio con una tasa de retorno de 15 años de ocurrencia. Nuevamente con ayuda del SIG convertimos estos puntos en un poligono al cual se le calcula un buffer de 30 metros. Esta distancia la determina la legislación ambiental vigente en la republica de Colombia y es denominada como la ronda de protección hidrica. Este poligono de ronda es posteriormente objeto de superposición cartorafica con la información predial y se identifican las areas prediales afectadas, las cuales son objeto de afectación por restricción en el uso del suelo en las oficinas de registros publicos.

SIG EN LA ATENCION DE EMERGENCIAS POR INUNDACIÓN.

 

Los sistemas de Información Geografica nos ayudan en la solucion de problemas cada dia y nos permiten analizar y modelar eventos de emergencia de inundaciones con la ayuda de datos geograficos.
El pasado 30 de Octubre se presento un evento de inundación por el invierno en el municipio de Fusagasuga en Colombia, y la emergencia se enfrento con ayuda de herramientas SIG.

En campo se recolectaron puntos GPS (Sistema de Posicionamoento Global) de los sitios de la emergencia, se hicieron levantamientos Topobatimetricos de la quebrada que presento los desbordamientos llamada Quebrada Pekin y se capturaron los vertices de las manzanas catastrales mediante tecnologia GPS con RTK (Real Time Kinematic).
Esta información fue ingresada en el SIG y se elaboraron los mapas de la zona de influencia y se identificaron puntos a tener en cuenta en el caso de nuevos eventos invernales.
Esta información primaria fue empleada junto con el MDE (Modelo Digital de Elevaciones) de la nasa para la elaboración de un Terreno mediante la utilización de TIN (Red de Triangulos Irregulares).

El modulo Hec Geo-Ras disponible para su utilización en ArcGIS permite capturar la geometria de la corriente hidrica trabajada y posteriormente exportarla para la elaboración del modelo hidraulico en el software HecRAS.
El resultado de este software es ingresado nuevamente al SIG para determinar la zona de ronda de protección de la quebrada estudiada.

El SIG tambien permite el calculo de las coordenadas de los puntos que  definen y delimitan este poligino de protección. Este ejercicio real permitió identificar el area de atencion inmediata en el evento invernal al igual que la identificación de la población en mayor riesgo por inundaciones y desbordamientos de la quebrada Pekin.

Tecnologia LIDAR en Colombia

En Colombia quien establece las pautas y directrices geográficas y cartográficas que rigen a nivel nacional es el Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC). Es desde allí donde iniciamos la investigación acerca de la situación y uso de LIDAR en Colombia.

Fuente. magrama.gob.es

La tecnología LIDAR es una metodología de captura de información geográfica a distancia mediante la utilización de sensores de luz láser. Es un Sensor remoto activo, debido a que no depende de la emisión de energía natural (el sol) sino que posee una propia fuente artificial de energía que emite pulsos laser y luego recibe la energía reflejada por la superficie terrestre. Una de las ventajas que posee LIDAR es que puede ser utilizado en tiempo con clima brumoso, nubes o en la noche ya que no depende de la luz solar y a que los rayos emitidos atraviesas la niebla y las nubes.

En general en la mayoría de los países de la región incluyendo a Colombia, la tecnología LIDAR  es una tecnología desconocida, no ha gozado de una buena difusión y su uso ha sido muy poco común.

El primer contacto que se tuvo en el país con la tecnología LIDAR fue hecho por las fuerzas armadas de Colombia en el año 2007 cuando la fuerza aérea colombiana FAC adquirió el sistema LIDAR con el fin de manejar niveles altos de precisión geográfica al momento de determinar objetivos militares a neutralizar.

Este acercamiento contribuyo para que a finales del año 2012 la posición frente a utilización del LIDAR empezara a cambiar en Colombia ya que el IGAC emprende un proyecto de investigación sobre LIDAR junto con la oficina de apoyo regional de la ONU (ONU-SPIDER). Este proyecto busca encontrar y mostrar las bondades y ventajas con que cuenta esta tecnología para la generación de modelos digitales de terreno y modelos digitales de elevación, ya que éstos presentan una mayor precisión, mejor resolución espacial y permiten que mediante la utilización de modelos de inundación se logre predecir con mayor certeza las zonas de riesgo por inundación y las zonas inundables en áreas urbanas en Colombia.

Como las licencias del software para procesamiento de datos LIDAR son tan costosas su utilización está restringida a solo algunos usuarios que cuentan con la capacidad financiera para adquirirlas.

Sin embargo actualmente en Colombia se encuentra una buena cantidad de empresas privadas que ofrecen servicios de captura y post-proceso de datos LIDAR a precios cada vez más accesibles para los usuarios debido a la competencia del mercado repercute en que la comercialización de LIDAR  esté tomando vigor en la actualidad.

En este momento el IGAC está realizando esfuerzos de cooperación internacional para fortalecer esta tecnología en el país y abrir un mercado nacional. El instituto geográfico Agustín Codazzi IGAC y el servicio geológico de los Estados Unidos USGS han previsto la firma de un memorando de entendimiento entre ambas partes, que pueda apoyar la investigación de nuevas tecnologías geográficas y cartográficas como el uso y aplicación de LIDAR, RADAR e imágenes satelitales multiespectrales en Colombia.

Infraestructura de Datos Espaciales para Latinoamérica y el Caribe.

A lo largo de la historia todo en la vida del hombre ha tenido un componente geográfico relacionado a la ubicación espacial de las fuentes de alimento, agua, peligros, etc. Inicialmente se la información geográfica era compartida de forma oral, mediante indicaciones verbales, luego se empleó el papel y las indicaciones pasaron a ser dibujos geográficos y más tarde mapas y planos cartográficos.

En estos mapas además de dibujar objetos o elementos geográficos pueden espacializarse datos temáticos de elementos no espaciales como datos de precipitación, temperatura, radiación solar, etc. Toda esta información organizada, actualizada y relacionada entre sí dio origen a los Sistemas de información geográfica los cuales están compuestos en su mayoría por información geográfica, información temática e información no espacial. La información geográfica ha sido empleada en todos los ámbitos a nivel mundial, para el desarrollo económico, social, industrial y ambiental, desde hace ya muchos años.

 

 

Con la llegada de la era de la tecnología y los sistemas se logró llevar los sistemas de información geográfica al plano de lo digital. Los sistemas de información geográfica se emplearon de forma aislada alrededor del globo, por lo que se desarrollaron en variedad de formatos y no eran compatibles entre sí. Esto provoco la necesidad de buscar la forma de generalizar las características de la información geográfica con la finalidad de poder comunicarla a otros usuarios de información. Los organismos de estandarización que generan las leyes, reglas y acuerdos entre productores de datos geográficos son principalmente la Open Geoespatial Consortium OCG y la Organización Internacional de Estandarización ISO.

La consecución de la información geográfica fue siempre uno de los grandes impedimentos para un mayor desarrollo de los sistemas de información geográfica, ya que estaba restringida a los grandes usuarios de datos espaciales como industrias, estados, multinacionales etc.

La tecnología informática tampoco estaba lo suficientemente desarrollada para soportar una red de comunicación de información geográfica, debido a la robustez que maneja este tipo de información, en especial si la información es raster o información de imágenes aéreas o satelitales.

Todas estas limitantes repercutieron en la imperativa necesidad de desarrollar una nueva forma de abordar los sistemas de información geográfica. Las IDE se perfilaron como la solución a todas estas inquietudes y aun ahora siguen evolucionando.

Una IDE costa de tres pilares básicos. El primero es la voluntad política de los actores para compartir datos espaciales, el segundo es la disponibilidad de tecnologías informáticas y el tercero es la existencia de acuerdos institucionales que permitan hacer efectiva la comunicación de información geográfica en todos los sentidos y entre todos los actores de la IDE.

Para el desarrollo de una IDE es necesario tener en cuenta algunos aspectos importantes en lo que se refiere a estándares y normas que hacen que los sistemas puedan intercomunicarse. América Latina y El caribe se encuentran geográficamente privilegiadas para poder desarrollar estratégicamente una infraestructura de datos espaciales IDE de manera que la información geográfica y temática compartida propenda para el desarrollo regional en lo referente a Economía, riesgos naturales, y Medio ambiente entre otros.

La primera tarea a realizar es un consenso entre los países Latinoamericanos y del Caribe para que expresen su intención de hacer parte de la IDE Latinoamericana y del Caribe y compartir la información geográfica nacional de cada país participante.

Las IDE tienen tres componentes fundamentales, Datos, Servicios y  Metadatos.

En lo referente a los datos se deben realizar acuerdos acerca de qué información va a ser compartida en la IDE, determinar si los países participantes tienen la disponibilidad de esta información, determinar qué  información poseen y determinar qué tan actualizada  esta dicha información.

Debe organizarse un equipo técnico con los equipos tecnológicos necesarios para administrar la IDE Latinoamericana y del Caribe de manera que se encargue de la recolección, publicación y mantenimiento de los servidores, orientados a los servicios que van a prestar en la IDE (WMS, WFS y SDL).

Los metadatos son los datos acerca de los datos, podrían ser vistos como información irrelevante para los usuarios finales de la información geográfica pero muy útil para el sistema y los administradores que maneja los datos.

Los metadatos deben ser registrados permanentemente incluyendo las actividades de: creación, identificación, descripción, acceso, almacenamiento y preservación de la información acerca de los datos.

La importancia de los metadatos radica en que nos indica la hoja de    vida de la información que poseemos y nos permite determinar las características administrativas, estructurales y descriptivas de la información.

La IDELC infraestructura de Datos Espaciales de Latinoamérica y el Caribe manejaría los datos geográficos de la mayoría de los países de la región brindando apoyo a usuarios de información geográfica de todo el mundo convirtiéndose en una fuente de información compartida de las más importantes del continente.