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LEVANTAMIENTO CON LÁSER ESCÁNER MÓVIL (MMS), INVENTARIO Y CAPTURA DE IMAGEN EN
FERROCARRILS DE LA GENERALITAT
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Índice de contenidos
1. OBJETO................................................................................................................................................................................................. 3
2. SISTEMA DE COORDENADAS ............................................................................................................................................................ 3
3. LEVANTAMIENTO CARTOGRÁFICO DE REFERENCIA .................................................................................................................... 3
3.1. JUSTIFICACIÓN ................................................................................................................................................................................. 3 3.2. EQUIPO MMS: VENTAJAS Y SERVICIOS .............................................................................................................................................. 4 3.3. INSPECCIÓN PREVIA Y ESTABLECIMIENTO DE LA RED DE PUNTOS DE VALIDACIÓN .................................................................................. 5 3.4. PLANIFICACIÓN DE LOS RECORRIDOS ................................................................................................................................................. 5 3.5. ADQUISICIÓN DE DATOS CON EL SISTEMA MMS .................................................................................................................................. 5 3.6. PROCESADO DE DATOS Y OBTENCIÓN DE LA NUBE DE PUNTOS CALIBRADA ........................................................................................... 6
4. DELIMITACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO ............................................................................................................................................ 6
4.1. RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN PREVIA ........................................................................................................................................... 6
5. ELABORACIÓN DE CARTOGRAFÍA 3D E INVENTARIO DE LA ZONA DE ESTUDIO ....................................................................... 6
5.1. DELINEACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS A INVENTARIAR .................................................................................................... 6 5.2. INVENTARIO DE TODOS LOS ELEMENTOS DEFINIDOS ............................................................................................................................ 7
6. VALORACIÓN APROXIMADA .............................................................................................................................................................. 8
Índice de anejos
Anejo I- Imágenes
- Nubes de puntos - Tipo de imágenes
Anejo II- Características técnicas de los equipos
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1. OBJETO
Esta memoria define el proyecto para el desarrollo del levantamiento con escáner láser móvil (Mobile Mapping System, MMS) y el
inventario de elementos para su posterior mantenimiento y conservación en líneas de ferrocarril. Así mismo se considera la
captura de imagen de todo el recorrido de forma sincronizada con la nube de puntos.
Entre los objetivos principales que se pretenden conseguir con este proyecto se encuentran:
o Elaboración de una cartografía actualizada y de gran precisión de todos los elementos que definen la zona de estudio.
o La obtención de un instrumento de trabajo ágil y flexible que ayude a la adecuada gestión de los elementos
inventariados.
o Conseguir una herramienta útil que mejore y simplifique el procedimiento de coordinación, mantenimiento y
conservación de los activos integrantes del ferrocarril.
2. SISTEMA DE COORDENADAS
El sistema de referencia geodésica adoptado para la realización de los trabajos topográficos será ETRS89 (European Terrestrial
Reference System 1989), mientras que como referencia altimétrica se tomará el modelo del geoide EGM2008-REDNAP.
SISTEMA DE PROYECCIÓN: UTM
HUSO: 31 N
DATUM: ETRS89
MODELO DEL GEOIDE: EGM2008_REDNAP
El marco de referencia ETRS89 esta materializado en los vértices de la Red Regente, pero en la actualidad, existen nuevas
redes tecnológicas para la obtención de datos posicionales desde satélites (GNSS), que disponen de coordenadas referidas al
mismo sistema y que pueden integrarse dentro del mismo marco, siempre y cuando las coordenadas procedan de un cálculo
realizado por el IGN, Institut Cartogràfic de Catalunya, o cualquier otro organismo oficial.
3. LEVANTAMIENTO CARTOGRÁFICO DE REFERENCIA
3.1. JUSTIFICACIÓN
La utilidad de una herramienta de gestión de información viaria dentro de las líneas del metro se fundamenta en que dicha
información permanezca actualizada disponiendo de veracidad y precisión. Un instrumento viario útil y eficaz nunca debería
fundamentarse en información basada en un trazado antiguo o de proyectos y servicios que no coinciden con la realidad.
Por ello esta herramienta proporciona un valor añadido fundamental a la realización de cualquier tipo de levantamiento
topográfico, proporcionando una cartografía actual de referencia, reflejando el trazado real, así como los elementos y servicios
existentes, de manera que la autoridad competente podrá conocer la geometría exacta y el estado actual de los elementos
inventariados para la posterior gestión de los mismos.
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Nube de puntos 3D de levantamiento topográfico en túnel
3.2. EQUIPO MMS: VENTAJAS Y SERVICIOS
Un ESCÁNER LÁSER MÓVIL es una herramienta con la que se pueden realizar mediciones creando nubes de puntos muy
densas y georreferenciadas, permitiendo así la realización de un levantamiento topográfico rápido y preciso que garantice la
caracterización, inventariado y análisis del estado actual de las líneas de metro.
El equipo va montado sobre un vehículo y basa su
funcionamiento en dispositivos láser que recogen
puntos a medida que el equipo se desplaza,
garantizando así su posición debido a un sistema de
posicionamiento propio. Todos los datos son
recogidos por una unidad de control.
Simultáneamente a este proceso, un dispositivo
fotográfico va tomando imágenes panorámicas de
360º o IR a una determinada distancia, con lo cual
después es posible relacionar en un mismo trabajo
imágenes y nube de puntos.
Optech Lynx Mobile Mapper M1-Equipo Láser Móvil de Ingeniería Insitu
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GEO-
tecnologías
Inventario carreteras autopistas
Inventario urbano
Nubes de puntos
Topografía clásica
Modelado 3D
Georradar
VENTAJAS SERVICIOS
- Mediciones no intrusivas
- Rápida adquisición de datos
- Gran volumen de información
- Complementación de tecnologías
- Reducción de costes
3.3. INSPECCIÓN PREVIA Y ESTABLECIMIENTO DE LA RED DE PUNTOS DE VALIDACIÓN
Con esta inspección se evaluará el grado de complejidad de la toma de datos y se procederá al establecimiento de bases o
puntos de control que se utilizarán para la validación del levantamiento.
Se debe tener en cuenta que para la identificación de las bases por el equipo laser, se deben colocar dianas en puntos de
coordenadas conocidas (posicionamiento de este elemento sobre las bases de replanteo y medición de su altura).
De esta manera se consigue posicionar en campo una red de bases enlazadas con la Red Geodésica Nacional. Se estima que
para una correcta cobertura de la red será necesario colocar bases exteriores mediante topografía clásica, dependiendo de la
orografía del terreno cada 500 ó 1000 m, e internamente en el túnel cada 50 m para crear una red de bases precisa y exacta con
la que contrastar la nube de puntos obtenida del levantamiento con Mobile Mapping.
3.4. PLANIFICACIÓN DE LOS RECORRIDOS
Para la toma de datos de los elementos descritos en el presente trabajo es necesario realizar una planificación de los diferentes
recorridos que realizará el vehículo para la optimización de la captura.
3.5. ADQUISICIÓN DE DATOS CON EL SISTEMA MMS
Escaneo de las vías de ferrocarril incluidas en la definición de los trabajos con el fin de obtener una nube de puntos 3D
georeferenciada de gran densidad (1.000.000 puntos/ser para una velocidad de 50 km/h), además de la obtención de imágenes
RGB, IR y 360º sincronizadas de los elementos escaneados.
Como se puede observar en la siguiente imagen, al avance del vehículo se van tomando las nubes de puntos y fotografías de
todo lo que tiene a su alcance.
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Proceso de captura de las nubes de puntos
3.6. PROCESADO DE DATOS Y OBTENCIÓN DE LA NUBE DE PUNTOS CALIBRADA
Este proceso se realiza mediante la utilización de software específico. Una vez realizada la captura de datos en campo, se
procede a la corrección de la trayectoria y a la obtención de la nube de puntos 3D que será la base para la elaboración de la
cartografía e inventario.
4. DELIMITACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO
4.1. RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN PREVIA
La recopilación y organización previa de toda la información digital y en papel existente referente a la red de ferrocarril, constituye
el primer paso fundamental para la correcta definición de los límites que atañen a la zona objeto de estudio.
Para llevar a cabo esta fase, será necesario programar las reuniones que sean oportunas con los técnicos responsables del
organismo competente, con el fin de obtener toda la documentación necesaria y existente para poder llevar a cabo de una
manera más eficiente el trabajo.
5. ELABORACIÓN DE CARTOGRAFÍA 3D E INVENTARIO DE LA ZONA DE ESTUDIO
5.1. DELINEACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS A INVENTARIAR
Una vez procesada la nube de puntos obtenida en el levantamiento topográfico con el equipo de mapeado móvil MMS, se
procederá a la delineación en 3D de los elementos considerados sobre software específico. Motivado por la alta densidad se
utilizará como base de delineación la nube de puntos obtenida, posibilitando las herramientas de desarrollo propio acciones como
zoom, diferentes puntos de vista, combinación de visualización de nubes de puntos e imágenes etc, con la que se consigue una
mayor definición de los diferentes elementos a representar, utilizando como referencia las fotografías adquiridas desde el punto
de paso del vehículo.
Se incluirán todos los elementos lineales, poligonales y puntuales necesarios para la correcta definición de la cartografía de la red
viaria, su inventariado y gestión.
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Entre los principales criterios de medición cabe destacar la definición del eje, como punto de partida a través del cual se
obtendrán las distancias relativas de los elementos de la vía, mediante los trazados de carril.
Identificación del eje
Las principales geometrías a identificar serán la vectorización de la vía y la base del balastro, las agujas, los peraltes, los
gradientes, la red de drenaje, secciones y colocación de gálibos, así como todos aquellos elementos que el cliente considere
necesarios.
Identificación de agujas
5.2. INVENTARIO DE TODOS LOS ELEMENTOS DEFINIDOS
La cartografía o vectorización 3D obtenida del escaneo nos permitiría realizar posteriormente un inventario de todos los
elementos definidos por tipos. Este es el punto de partida para la realización de una base de datos de inventario que facilite la
gestión por parte de los técnicos municipales, para manejo de información y realización de consultas públicas.
En esta base de datos estarán recogidos todos los elementos necesarios definidos por el cliente: barreras de protección, balizas,
equipamientos de vía, señalización vertical, hectómetros, catenarias, etc. Por esta razón, sobre ella se podrán realizar las
consultas pertinentes, tipo, posición X, Y, Z, material, fecha de último mantenimiento u otros parámetros fundamentales y
necesarios para tener una buena base de datos de ferrocarril.
Identificación de balizas
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6. VALORACIÓN APROXIMADA
La siguiente valoración se ha realizado en base a la red aportada por Ferrocarrils de la Generalitat.
Tramo Lleida – Pobla de Segur
La Pobla de Lillet Núria – Ribes de Freser
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Zona del ámbito metropolitano de Barcelona
Los trabajos a contemplar son los siguientes:
DESCRIPCIÓN
CAPTURA Imágenes georreferenciadas y nube de puntos (NdP) con precisión GPS e IMU con ajuste a puntos de control.
INVENTARIO Delineación e inventariado de elementos a partir de NdP
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En los siguientes precios no está incluido el vehículo para circulación por vía (dresina o bimodal), ni la solución de
iluminación en túneles, conceptos de los que se encargará Ferrocarrils de la Generalitat. Según los datos aportados por la administración ferroviaria, la red valorada, tiene una extensión aproximada de 435 Km
Valoración económica
CONCEPTO Precio / Km
Captura y ajuste de nubes de puntos 195,00 €
Fotografías RGB e IR (la calidad de las fotografías RGB en los túneles, depende en gran medida de la iluminación de estos, por esta razón se complementa con IR)
20,00 €
Inventariado de elementos puntuales o lineales. 145,00 €
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En los anejos que se pueden consultar a continuación, se muestran varios ejemplos de un estudio anterior realizado con esta metodología pudiendo apreciarse la notable mejora para el alcance de los objetivos del presente documento.
ANEJO I
Imágenes
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Componentes y características del equipo MMS
Esquema de funcionamiento
2 sensores LIDAR
− Precisión: 8mm
− Rango: hasta 200 metros (dependiendo de la reflectividad)
− Frecuencia de escaneo: configurable desde 75 a 500 Hz
− Frecuencia de giro: configurable desde 80 a 200 Hz
− Ventana de escaneo: 360º
− Densidad de puntos: configurable desde 150.000 puntos por segundo a 1 millón (a 500Hz o
pulsos y 200Hz de frecuencia de giro)
4 cámaras RGB
− Resolución: 5 mpx
− Tamaño de imágenes: 2456 x 2058 píxeles (h x v)
− Velocidad de disparo: Hasta 3 fotografías por segundo cada cámara
− 4 fotografías georeferenciadas
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Disposición (arriba) y alcance (abajo) de los sensores LIDAR
Ladybug 5.0
− 6 cámaras de 30 mpx
− Sony ICX655 CCD
− Sensor de 2/3” , panorama 90%
− Fotografías panorámicas georeferenciadas 360º
Rack de control
− Contiene el PCS del sistema de posicionamiento y los discos duros sólidos extraíbles (SSD)
para almacenamiento.
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Imágenes panorámicas 360º realizadas con el equipo Ladybug 5.0
Sistema de posicionamiento
− Sistema IMU (Inertial Measurement Unit)
− Sistema DMI (Distance Measurement Instrument)
− 2 Antenas GPS: Trimble Zephyr
− GPS L1/L2/L5
− GLONASS L1/L2/L3
− Galileo E1/E2/E5/E6
− OmniSTAR
− PCS (POS Computer System)