geomatica en proyectos viales

[GEOMATICA EN PROYECTOS VIALES]

En este trabajo se encuentra las bases de la nueva ciencia llamada geomática en proyectos viales como: fotogrametría, sistemas de información geográfico (SIG), nuevas tecnologías, etc.

2014UNIVERSIDAD DEL QUINDIO

JOSE JAVIER RODRIGUEZ HENAO

FACULTAD DE INGENIERIA UNIVERSIDAD DEL QUINDIO

GEOMATICA EN PROYECTOS VIALES

TRABAJO N° 1


UNIVERSIDAD DEL QUINDIO TECN. EN TOPOGRAFIA

VIAS TEORICA2014 – 1

TECNOLOGIA EN TOPOGRAFÍA Página 2


GEOMATICA EN PROYECTOS VIALES

TRABAJO N° 1


PRESENTADO A:

JHON JAIRO DUQUE ARANGO

DOCENTE DE LA UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO

UNIVERSIDAD DEL QUINDIOTECN. EN TOPOGRAFIA

VIAS TEORICA2014 – 1



TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN.....................................................................................................6

OBJETIVOS.............................................................................................................7

OBJETIVO GENERAL.......................................................................................................7

OBJETIVOS ESPECIFICOS..........................................................................................7

1. GEOMATICA EN PROYECTOS VIALES.............................................................8

2. PROCESOS GEOMATICOS EN PROYECTOS VIALES.....................................9

2.1 GEOLOCALIZACION:.................................................................................................9

2.2 FOTOGRAMETRIA:..................................................................................................10

2.3 LEVANTAMIENTOS TOPOGRAFICOS:...................................................................11

2.4 SIG PARA PROYECTOS VIALES:...........................................................................12

3. DISEÑO GEOMETRICO DE UNA VIA...............................................................14

3.1 DISEÑO EN PLANTA DEL ALINEAMIENTO (SOFTWARE AUTOCAD).................14

3.2 DATOS SUMINISTRADOS.......................................................................................14

3.3 CALCULOS DE ELEMENTOS PARA LA CURVA SIMPLE:.....................................15

3.3.1 DATOS DE ABSCISAS Y COORDENADAS:........................................................15

3.4 CALCULOS DE ELEMENTOS PARA CURVAS COMPUESTA (2 RADIOS)...........16

3.4.1 RAMA #1:............................................................................................................16

3.4.2 RAMA #2.............................................................................................................16

3.4.3 DATOS DE ABSCISAS Y COORDENADAS......................................................17

3.5 OBTENCION DE AZIMUTS PARA LOCALIZACIÓN CURVA SIMPLE:...................17

3.6 OBTENCION DE AZIMUTS PARA LOCALIZACION CURVA COMPUESTA:..........17

3.7 HOJA DE LOCALIZACION DE LAS CURVAS..........................................................18

CONCLUSIONES...................................................................................................20

BIBLIOGRAFIA......................................................................................................21



INTRODUCCIÓNEl presente trabajo consiste en realizar una investigación basada en geomatica en

proyectos viales, además de calcular un alineamiento comprendido por una curva

simple y una compuesta, la geomatica en proyectos viales se ha vuelto muy

importante esto debido a que últimamente en Colombia se está introduciendo esta

ciencia y para nosotros como estudiantes de topografía es importante indagar más

sobre la geomatica por su alta correlación, en el proceso de diseño de la vía se

estableció un alineamiento que consta de una curva simple y una curva

compuesta en el cual se evaluaron tangentes, radios, deltas, entretangencia,

longitud de curva y todos los procesos para calcular los elementos en ella, además

de su localización.

La investigación fue una recopilación de varias fuentes que hacen referencia a la

geomatica, en donde se mencionaron algunos avances tecnológicos que hacen de

este tema muy atractivo para fines académicos y en un futuro laborales, los

diferentes tipos de software que se utilizan en la geomatica hace que su campo de

acción sea más grande ya que es la ciencia de la recolección, análisis e

interpretación de datos instrumentales referidos a la superficie terrestre.



OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Investigar sobre geomatica en proyectos viales, así como la elaboración de un

alineamiento para calcular una curva simple y curva compuesta evaluando todos

sus elementos para su localización.

OBJETIVOS ESPECIFICOS Describir los pasos, métodos y cálculos para la localización de vía la cual

consta de un alineamiento horizontal una curva simple y una curva

compuesta.

Modelar en el software autocad civil 3d el trazado de la vía en planta.

Mostrar los diferentes procedimientos geomáticos para la elaboración de un

proyecto vial.



1. GEOMATICA EN PROYECTOS VIALESEl uso de la geomática en nuestro país es cada vez más importante en proyectos

viales, puesto que utiliza un conjunto de ciencias donde se integran los medios

para la captura, tratamiento, análisis, interpretación, difusión y almacenamiento de

información geográfica, los cuales son: la fotogrametría, teledetección, cartografía,

catastro, SIG y la topografía.

Para ejecutar un proyecto vial desde la parte geomatica se tienen en cuenta

aspectos que hacen ver esta una ciencia fuerte y detallada. En Colombia se está

empezando a adoptar ya que nuestras vías se encuentran rezagadas a otros

países de Suramérica lo que genera pérdidas en la economía porque para poder

hacer que los productos colombianos lleguen a nuevos mercados a precios

competitivos, estos necesitan poder viajar de las zonas productivas a los puertos

de la forma más eficiente posible.

Este año se adjudicaran contratos para la construcción de vías 4G (cuarta

generación de concesiones) y la inversión será de 11 billones de pesos, las

licitaciones para siete proyectos viales, que abarcarán 1.234 kilómetros.

Los primeros siete proyectos viales son: Girardot – Honda - Puerto Salgar

(200km); Perimetral de Cundinamarca, entre Cáqueza y La Calera (153 km). Y

cinco tramos de autopistas para la prosperidad: Autopista conexión Norte (145km),

conexión Pacífico 1 (49km), conexión Pacífico 2 (98km), conexión Pacífico 3

(142km) y autopista al Río Magdalena (144km). Así como los proyectos de la

doble calzada Cartagena-Barranquilla (152km); Mulaló – Loboguerrero, en el Valle

del Cauca (31,8 km).

Estos proyectos con tan grandes inversiones hacen que esté de acuerdo a todas

las normas de infraestructura vial, la geomatica juega un papel fundamental en la

construcción de las mismas ya que utiliza estudios muy específicos.



2. PROCESOS GEOMATICOS EN PROYECTOS VIALES

2.1 GEOLOCALIZACION:

En los proyectos viales se denominada “georreferenciación, la geolocalización implica el posicionamiento que define la localización de un objeto en un sistema de coordenadas determinado”. 1Este viene apoyado por los sistemas

de información geográfica, un conjunto organizado de hardware y software, más

datos geográficos, que se encuentra diseñado especialmente para capturar,

almacenar, manipular y analizar en todas sus posibles formas la información

geográfica referenciada, con la clara misión de resolver problemas de gestión y

planificación,Este proceso ha venido efectuando un cambio ya que esto se realiza

con un posicionamiento en tiempo real con GPS RTK (Real time kinematic).

“RTK (del inglés Real Time Kinematic) o navegación cinética satelital en tiempo real, es una técnica usada para la topografía y navegación marina basado en el uso de medidas de fase de navegadores con señales GPS, GLONASS y/o de Galileo, donde una sola estación de referencia proporciona correcciones en tiempo real, obteniendo una exactitud submetrica. Cuando se refiere al uso particular de la red GPS, el sistema también es llamado comúnmente como DGPS (Corrección de portador de fase).”2

Imagen tomada de: http://water.usgs.gov/osw/gps/ sistema RTK en base y rover (en movimiento)

1 (abc, 2007)2 (Wikipedia, 2014)


http://water.usgs.gov/osw/gps/


2.2 FOTOGRAMETRIA:La fotogrametría en proyectos viales es de suma importancia ya que obtiene

información a través de las fotografías aéreas en información georeferenciada con

precisión geométrica del espacio geográfico en los espacios de representación.

La información que se aprovecha es la que se obtiene de la fotointerpretación,

para la realización de una vía de comunicación es la elección de la ruta general,

localización de los mejores cruces para los ríos, terrenos afectados por la vía de

comunicación, abastecimiento de agua para la construcción, bancos de préstamo

de materiales, etc.

Un ejemplo de software para este tema es el “Geomatica 2013 se destaca entre otros por la percepción remota, fotogrametría digital, análisis geoespacial, producción de mapas, mosaicos entre otras y su capacidad en el manejo de ortoimagenes para grandes proyectos.”3

Imagen tomada de: http://bit.ly/1gs6uwa Mas información del software http://bit.ly/PH8KKU descargar versión estudiantil

3 (MundoGeo, 2012)


http://bit.ly/PH8KKU

http://bit.ly/1gs6uwa


2.3 LEVANTAMIENTOS TOPOGRAFICOS:

Para los levantamientos topográficos se están utilizando nuevas tecnologías que

ayudan tanto en la precisión como en el tiempo de ejecución y muchas veces por

las condiciones del terreno, Colombia por ser parte de la cordillera de los andes

hace que la topografía sea montañosa y rocosa lo que obliga a que en proyectos

viales por diseño se construyan túneles, esta tecnología se llama escáner laser 3d,

“es una herramienta empleada para captura masiva de datos mediante nubes de puntos, de objetos del entorno; obteniéndose gran cantidad de información precisa de la geometría y radiometría del objeto escaneado”.4

Del procesado de la información de la nube de puntos se pueden obtener múltiples

productos en función de las necesidades: modelos tridimensionales, múltiples

tipos de planos, recreaciones virtuales, etc.

UAV´s (vehículos aéreos no tripulados-Drones) Son sistemas aéreos no tripulados

(tipo mini helicópteros) que permiten obtener a baja altura, datos del entorno, para

distintas finalidades mediante distintos tipos de cámaras.

Imagen tomada de: http:// bit.ly/OmkNw9 , Sistema 3D laser escáner utilizado en túnel

4 (ingeoval, 2014)


http://bit.ly/OmkNw9


2.4 SIG PARA PROYECTOS VIALES:Una definición de SIG es; “un sistema computacional que utiliza información de localización, por ejemplo: direcciones, zona postal, sector censal o coordenadas de latitud y longitud para realizar análisis de la información consignada en un mapa”5.

En proyectos viales es de fundamental uso ya que abarca esto temas:

herramientas para la gestión de redes, topología de red, velocidad en función del

vehículo, además en la necesidad de integrar otras áreas de trabajo:

Gestión integral de todos los elementos asociados a la autopista (Calzada,

explanada, señalización, viaductos, túneles, redes, seguridad vial,

vegetación, etc.)

Organización y seguimiento de trabajos de mantenimiento, conservación y

reparación.

Peajes, actuación de accidentes e incidentes en el tráfico.

Catastro y cartografía digital.

Imagen tomada de: http:// bit.ly/1p1QJRy Muestra de software llamado gvSIG, trabaja por ortoimagenes, ortofotos, software libre

5 (Hernan Rodolfo Parra Sanchez, 1997)


http://bit.ly/1p1QJRy


Imagen tomada de: http://bit.ly/1iTa4XP Sotware de empresa inproaudit, excelentes softwares para el trazado de vías a partir de sistemas de información geográficos, fotogrametría y nuevas tecnologías la convierten en una empresa fuerte competidora en España.

Imagen tomada de: http://bit.ly/1iTa4XP


http://bit.ly/1iTa4XP

http://bit.ly/1iTa4XP


3. DISEÑO GEOMETRICO DE UNA VIA 3.1 DISEÑO EN PLANTA DEL ALINEAMIENTO (SOFTWARE AUTOCAD):

3.2 DATOS SUMINISTRADOS


Curva Simple

Azimut de entrada: 37°28’10”

Distancia de inicio - PI#1: 125 m

Delta principal: 70° Derecha

Abscisa del PC: K2+450.780

Radio de la curva: 70

Coordenadas del PI#1: N=2500, E=2500

Curva Compuesta

Azimut de PI #1 –PI#2: 107°28’10”

Distancia de PI #1 –PI#2: 185.70 m

Radio de entrada: 50 m

Radio de salida: 89 m

Delta principal: 120° Izquierda

Deltas obligados: 76° y 44° respectivamente a los radios


3.3 CALCULOS DE ELEMENTOS PARA LA CURVA SIMPLE:

T=R∗tan( ∆2 )=70∗tan( 70°

2 )=49.014 m

G=2∗Sen−1( C2∗R )=2∗Sen−1( 10

2∗70 )=8° 11´ 31

E=T∗tan (∆4 )=49.014∗tan( 70°

4 )=15.454 m

Cl=2∗R∗Sen(∆2 )=2∗70∗Sen( 70 °

2 )=80.301 m

Lc=(C∗∆G )=¿

DM= G2∗C

=8° 11´ 31} over {2 * 10} =0° 24´ 34 DC=G2

=8° 11´ 31} over {2 } =4° 5´ 45 ¿¿

3.3.1 DATOS DE ABSCISAS Y COORDENADAS:

ABSCISA DE PC=K 2+450.780

ABSCISA DE PI=ABSC PC+T=K 2+450.780+49.014=K 2+499.794

ABSCISA DE PT=ABSC PC+LC=K 2+450.780+85.450=K 2+536.230

COORDENADAS PC=N=2461.099; E=2470.183

COORDENADAS PI=N=2500 ;E=2500

COORDENADAS PO=N=2418.515 ; E=2425.74 0

ENTRETANGENCIA=DH 2−3−(T 1+T 2 )=185.70 m−(49.014 m+99.242 )=37.444

La entretangencia no cumple para una vía con transición de peraltado pero en

este caso si cumple porque no es una vía con estos requerimientos.



3.4 CALCULOS DE ELEMENTOS PARA CURVAS COMPUESTA (2 RADIOS):

3.4.1 RAMA #1:

T=R∗tan( ∆2 )=50∗tan( 76 °

2 )=39.064 m

G=2∗Sen−1( C2∗R )=2∗Sen−1( 5

2∗50 )=5 ° 43 ´ 55

E=T∗tan (∆4 )=39.064∗tan( 76 °

4 )=13.451m

Cl=2∗R∗Sen(∆2 )=2∗50∗Sen( 76 °

2 )=61.566 m

Lc=(C∗∆G )=¿

DM= G2∗C

=5 ° 43 ´ 55 } over {2 * 5} =0° 34´ 24 DC=G2

=5° 43´ 55 } over {2 } =2° 51´ 58 ¿¿

3.4.2 RAMA #2:

T=R∗tan( ∆2 )=89∗tan( 44 °

2 )=35.958 m

G=2∗Sen−1( C2∗R )=2∗Sen−1( 10

2∗89 )=6 °26 ´ 28

E=T∗tan (∆4 )=35.958∗tan( 44 °

4 )=6.990 m

Cl=2∗R∗Sen(∆2 )=2∗89∗Sen( 44 °

2 )=66.680

Lc=(C∗∆G )=¿

DM= G2∗C

=6° 26 ´ 28 } over {2 * 10} =0° 19´ 19 DC=G2

=6 ° 26 ´ 28 } over {2 } =3° 13´ 14 ¿¿



3.4.3 DATOS DE ABSCISAS Y COORDENADAS:

ABSCISA DE PC ¿2=K 2+573.674

ABSCISA DE PCC=ABSC PC+LC (R 1)=K 2+573.674+66.295=K 2+639.969

ABSCISA DE PT ¿2=ABSC PCC+LC (R 2)=K 2+639.969+68.311=K 2+708.280

COORDENADAS PC ¿2=N=2474.045 ; E=2582.470

COORDENADAS PI=N=2444.253 ;E=2677.135

COORDENADAS PO (1)=N=2521.739; E=2597.480

3.5 OBTENCION DE AZIMUTS PARA LOCALIZACIÓN CURVA SIMPLE:

Azmt entrada+90°=Azimt Pc−Puntode origen

37 ° 28' 10 +90 °=127 °28 ' 10 Contra Azmt= 307°28'10

Azimut de Puntode origen−a la curva=Azmt pto prigen−a Pc+2∗Deflexion

Azimut de Puntode origen−a la curva=307 °28' 10 +2∗3° 46' 30 =315 ° 1' 10

Deflexion=Diferenciade abscisas∗Dm

Deflexion=9.220∗0° 24 ' 34 =3°46'30

3.6 OBTENCION DE AZIMUTS PARA LOCALIZACION CURVA COMPUESTA:

Azmt entrada+90°=Azimt Pc−Puntode origen

107 ° 28' 10 − 90°=17 °28 ' 10 Contra Azmt= 197°28'10

Azimut de Puntode origen−a la curva=Azmt pto prigen−a Pc−2∗Deflexion

Azimut de Puntode origen−a la curva=197 °28' 10 − 2∗0° 45 ' 37 =195 °56 ' 56

Deflexion=Diferenciade abscisas∗Dm

Deflexion=1.326∗0 ° 34 ' 24 =0°45'37



3.7 HOJA DE LOCALIZACION DE LAS CURVAS:

Abscisa Deflexión Azimut DH Norte Este Po=2418,515 Po=2425,74PC K2+450,780 00° O - PC: 307°28'10" 2461,099 2470,183

460 3° 46´ 30" 315°1'10" 2468,029 2376,259470 7° 52´ 15" 323°12'40" 2474,574 2383,819480 11° 58´ 0" 331°24'10" 2479,975 2392,235490 16° 3´ 45" 339°35'40" 2484,122 2401,334500 20° 9´ 30" 347°47'10" 2486,931 2410,931510 24° 15´ 15" 355°58'40" 70 2488,343 2420,83520 28° 21´ 0" 4°10'10" 2488,33 2430,829530 32° 26´ 45" 12°21'40" 2486,892 2440,725

PT K2+536,230 34° 59´ 48" 17°27'46" 2485,289 2446,746540 550 560

PC K2+573,674 0°0'0" O - PC: 197°28'10" 2521,739 2597,48575 0°45'37" 195°56'56" 2473,664 2583,741580 3°37'35" 190°13'0" 2472,532 2588,611585 6°29'33" 184°29'4" 2471,892 2593,571590 9°21'31" 178°45'8" 2471,751 2598,569595 12°13'29" 173°1'12" 50 2472,11 2603,556600 15°5'27" 167°17'16" 2472,965 2608,483605 17°57'25" 161°33'20" 2474,307 2613,299610 20°49'23" 155°49'24" 2476,125 2617,958615 23°41'21" 150°5'20" 2478,398 2622,411620 26°33'19" 144°21'32" 2481,105 2626,615625 29°25'17" 138°37'36" 2484,218 2630,528630 32°17'15" 132°53'40" 2487,707 2634,11635 35°9'13" 127°9'44" 2491,535 2637,326

PCCK2+639,969 38°0'9" 121°27'52" 2495,641 2640,128640 0°0'36" 121°26'40" 2495,667 2640,144650 3°13'50" 115°0'12" 2504,478 2644,873660 6°27'4" 108°33'44" 89 2513,764 2648,584670 9°40'18" 102°7'16" 2523,408 2651,23680 12°53'32" 95°40'48" 2533,287 2652,777690 16°6'46" 89°14'20" 2543,278 2653,206700 19°20'0" 82°47'52" 2553,254 2652,512



PT K2+708,280 21°59'57" 77°27'58" 2561,411 2651,093

CONCLUSIONES



Describí todo el proceso de cálculos así como los métodos utilizados para

la localización de este alineamiento

Desarrolle en el software autocad civil 3d todo el proceso que hice manual

de cálculos para obtener una representación grafica en planta del

alineamiento.

Identifique algunos de los tantos procesos geomáticos en proyectos viales

BIBLIOGRAFIA

Sistemas de información geográfica



PARRA SANCHEZ, Hernán Rodolfo y MARULANDA OROZCO, John Sergio, página 17

Editorial UNAL, 1997

Basic of Geomatics

GOMARASCA, Mario A página 79

Editorial springer, 2004

USGS Global Positioning Application and Practice


Instituto Colombiano de Normas Técnicas (ICONTEC)

http://bit.ly/1gs7ZdA


http://bit.ly/1gs7ZdA


geomatica en proyectos viales

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