revisiÓn, documentaciÓn, actualizaciÓn y...
TRANSCRIPT
REVISIÓN, DOCUMENTACIÓN, ACTUALIZACIÓN Y VALIDACIÓN DE LOS
MÓDULOS: ONDULACIÓN GEOIDAL, NIVELACIÓN GPS Y CÁLCULOS
ELIPSOIDALES DEL SOFTWARE MAGNA SIRGAS PRO 3.0
MAIRA ANDREA LOAIZA BONILLA
CÓDIGO: 20131032022
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
PROYECTO CURRICULAR INGENIERÍA TOPOGRÁFICA
BOGOTÁ D.C
2017
i
REVISION, DOCUMENTACIÓN, ACTUALIZACIÓN Y VALIDACIÓN DE LOS
MÓDULOS: ONDULACIÓN GEOIDAL, NIVELACIÓN GPS Y CÁLCULOS
ELIPSOIDALES DEL SOFTWARE MAGNA SIRGAS PRO 3.0
MAIRA ANDREA LOAIZA BONILLA
CÓDIGO: 20131032022
TRABAJO DE GRADO EN LA MODALIDAD DE PASANTÍA
PRESENTADO COMO REQUISITO PARA OPTAR EL TÍTULO DE INGENIERA
TOPOGRÁFICA
DIRECTOR INTERNO:
ROBINSON QUINTANA PUENTES
ING. CATASTRAL MAGISTER EN GEOFÍSICA
DIRECTOR EXTERNO:
JOSE RICARDO GUEVARA LIMA
ING. CATASTRAL MAGISTER EN CALIDAD Y GESTIÓN INTEGRAL
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
PROYECTO CURRICULAR INGENIERÍA TOPOGRÁFICA
BOGOTÁ, OCTUBRE DE 2017
ii
Tabla de contenido 1. Introducción ................................................................................................................ 1
2. Identificación del problema ........................................................................................ 2
3. Objetivos ..................................................................................................................... 3
3.1. Objetivo general .................................................................................................. 3
3.2. Objetivos específicos ........................................................................................... 3
4. Metodología ................................................................................................................ 4
5. Resultados ................................................................................................................... 6
5.1. Módulo de ondulación geoidal ............................................................................ 6
5.2. Módulo de Nivelación GPS ................................................................................. 9
5.3. Cálculos elipsoidales ......................................................................................... 10
5.4. Inconsistencia en lista de orígenes planos cartesianos. ..................................... 12
5.5. Manual de usuario ............................................................................................. 14
6. Cumplimiento de objetivos ....................................................................................... 15
7. Conclusiones ............................................................................................................. 16
8. Recomendaciones ..................................................................................................... 17
9. Bibliografía ............................................................................................................... 18
iii
Índice de graficas
Ilustración I.Metodologia planteada para el desarrollo de las actividades. Fuente:
elaboración propia. ............................................................................................................. 4
Ilustración II. Uso de módulos del software Magna Pro 3.0. Fuente: elaboración propia. 6
Ilustración III.Módulo de ondulación punto individual y archivo. Fuente: elaboración
propia.................................................................................................................................. 7
Ilustración IV. Adaptación del módulo ondulación geoidal. Fuente: Elaboración propia. 8
Ilustración V. Actualización módulo de nivelación GPS. Fuente: Elaboración propia. .. 10
Ilustración VI. Error en cálculo de Azimut 2-1. Fuente: elaboración propia. .................. 11
Ilustración VII. Actualización módulo de cálculos elipsoidales. Fuente: elaboración
propia................................................................................................................................ 12
Ilustración VIII. Actualización manual de usuario. Fuente: elaboración propia. ............ 14
Índice de tablas
Tabla 1. Municipios presentes en la base de datos del programa Magna Sirgas Pro. ...... 13
1
1. Introducción
La geodesia y la topografía son herramientas de utilidad al momento de conocer las
dimensiones y forma de la tierra, con la mezcla de estas dos ciencias se puede adquirir
puntos con informacion espacial (coordenadas) que sirven para representar la superficie
terrestre o parte de esta, sobre una base cartográfica. Es por ello, que el Grupo Interno de
Trabajo (GIT-Geodesia) del Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC) desarrollo
como soporte al usuario el software de uso gratuito Magna Sirgas Pro, el cual ha ido
evolucionando desde el año 2005 en la que se publicó su primera versión. Proporcionando
al usuario diferentes herramientas de trabajo que han sido mejoradas en cada versión
ofrecida al público. Sin embargo, en la última versión ofrecida al público, se han
encontrado falencias que necesitan ser corregidas.
En el presente documento se evidenciará el proceso llevado a cabo en la pasantía, donde
de manera breve se muestra el proceso de revisión, documentación, actualización y
validación de los módulos: ondulación geoidal, nivelación GPS y cálculos elipsoidales del
aplicativo Magna Sirgas Pro 3.0, se toma como referencia la versión 3.0 y se hace su
respectiva comparación con la versión actualizada por los integrantes del presente
proyecto. No obstante, es indispensable aclarar que, la actualización del aplicativo y del
manual de usuario se entregan sin garantía explicita y podrán ser modificados según los
parámetros que el IGAC considere pertinentes.
2
2. Identificación del problema
No todos los usuarios del aplicativo Magna Pro poseen las bases teóricas ni los
conocimientos básicos para dar solución a las complejidades que el programa muestra al
momento de cargar un archivo ya sea para calcular la ondulación geoidal, la altura
nivelada a partir de coordenadas GPS, realizar conversiones y transformaciones de
coordenadas o realizar el cálculo de velocidades. Aunque el aplicativo cuenta con un
manual de usuario, este no se ajusta a las necesidades del público, pues no muestra de
manera específica los formatos de archivo a emplear, no especifica el por qué no se debería
ingresar la altura en ciertos módulos, o simplemente la información presente en el mismo
se encuentra duplicada o de forma incoherente. Por lo que en vez de servir de guia para el
usuario en ocasiones termina haciendo lo contrario, generando confusión en aquellos que
no manejan adecuadamente el tema.
3
3. Objetivos
3.1.Objetivo general
Analizar, revisar y optimar los módulos correspondientes a ondulación geoidal, nivelación
GPS y cálculos elipsoidales del software Magna Sirgas Pro 3.0 Beta, así como la
actualización de estos en el manual de usuario.
3.2.Objetivos específicos
• Evaluar la funcionalidad de los módulos de ondulación geoidal, nivelación GPS y
cálculos elipsoidales, con el fin de generar aspectos de mejora.
• Analizar las formulas empleadas en el código del programa, para determinar si son
consistentes con las empleadas en los documentos técnicos publicados por el
Grupo Interno de Trabajo (GIT-Geodesia) del Instituto Geográfico Agustín
Codazzi (IGAC).
• Modificar el código del programa en caso de ser requerido, de manera que se
incluyan los aspectos de mejora.
• Generar la actualización del manual de usuario para los módulos de ondulación
geoidal, nivelación GPS y cálculos elipsoidales, una vez realizadas las
modificaciones requeridas para cada uno de ellos, con el fin de que le usuario
externo tenga una adecuada guia de apoyo técnico.
• Documentar en informes parciales cada avance obtenido, de modo que, se
evidencie las inconsistencias presentes en el programa Magna Sirgas Pro 3.0 Beta.
4
4. Metodología
Ilustración I.Metodologia planteada para el desarrollo de las actividades. Fuente: elaboración propia.
Verificación
de módulos
Análisis de
fórmulas
empleadas
Mejora de
módulos
Actualización
Ondulación geoidal.
Nivelación GPS.
Cálculos elipsoidales.
Código fuente.
Documentos técnicos.
Archivo.
Interfaz Gráfica.
Validaciones.
Aplicativo.
Manual de Usuario.
5
1. Se realiza la verificación de los módulos ondulación geoidal, nivelación GPS y
cálculos elipsoidales, con el fin de identificar los errores presentes en el software
Magna Pro 3 Beta, asimismo, las posibles confusiones que se pueden generar
debido a casillas que no tienen funcionalidad en el programa o simplemente a los
formatos de carga en los archivos.
2. Una vez se adquiere el código de programacion del programa Magna Pro 3, se
procede a verificar las formulas empleadas en la librería de cálculos que el
ejecutable utiliza, para visualización del código se hace uso del software NetBeans
IDE 8.2. Se realiza la correspondiente interpretación y se verifica si las formulas
empleadas coinciden con las publicadas en los documentos técnicos de apoyo del
GIT-Geodesia.
3. Posteriormente, con los errores plenamente identificados, las clases que comparten
entre módulos y el funcionamiento del código, se procede a corregir las
validaciones que impiden que algunos procesos se lleven a cabo en el ejecutable,
las falencias en la interfaz gráfica que genera confusión en algunos usuarios, el
desplegable para la carga de archivos en otros formatos diferentes al csv y lo
referente al orden de los paneles para fines de visualización.
4. Por último, se realiza la actualización del ejecutable de Magna Pro con las
modificaciones llevadas a cabo por cada uno de los integrantes del proyecto y se
procede a reestructurar el manual de usuario, teniendo en cuenta las necesidades
del público al que se pretende llegar.
6
5. Resultados
Con el fin de tener un diagnostico general del programa Magna Sirgas Pro, se realizó una
pequeña y simple encuesta realizada a 100 usuarios del aplicativo. Como resultado se
obtuvo que el modulo que más usan y del cual poseen más conocimientos es el de
Conversión y Transformación, así como este es el que evidencia más incongruencias en
cálculos; por otro lado, los datos muestran que el módulo de menos uso es el de cálculos
elipsoidales.
Ilustración II. Uso de módulos del software Magna Pro 3.0. Fuente: elaboración propia.
5.1.Módulo de ondulación geoidal
Al realizar las respectivas pruebas en el módulo, no se encontraron errores de cálculo, sin
embargo, en términos de visualización y validación los paneles presentaban una
incongruencia al momento de mostrar la casilla de altura; puesto que para el cálculo se
toman son las coordenadas elipsoidales, así se ingresen las coordenadas en otro tipo
42%
16%19%
9%
14%
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
Conversión yTransformación
Ondulación Geoidal Nivelación GPS Calc. Elipsoidales Calc. Velocidades
Uso Modulos Magna Pro
7
diferente al elipsoidal, el programa internamente realiza la respectiva conversión para el
cálculo junto con el modelo de grilla GEOCOL2004.
Ilustración III.Módulo de ondulación punto individual y archivo. Fuente: elaboración propia.
Con fines prácticos y para evitar confusiones al usuario se decide discriminar la
visualización de dicha casilla tanto en punto individual como en archivo; de modo que en
las validaciones internas del programa no se tenga en cuenta dicho parámetro para activar
8
el botón de cálculo al momento de usar un archivo. Asimismo, para los archivos CSV se
decide dejar por defecto para columnas (,) y para decimales (.) debido a que la mayoría de
los ordenadores se encuentran configurados por defecto de este modo.
Por otro lado, se realizaron las respectivas validaciones para que el programa aceptara las
extensiones de archivo xls y xlsx de Microsoft Excel, tanto en archivo de entrada como
en archivo de salida.
Finalmente, los paneles internos de punto individual y archivo se ordenaron de manera
que la estructura fuera más agradable al momento de su visualización para el usuario.
Ilustración IV. Adaptación del módulo ondulación geoidal. Fuente: Elaboración propia.
9
5.2.Módulo de Nivelación GPS
Al realizar las respectivas pruebas en el módulo, no se encontraron errores de cálculo, sin
embargo, en términos de validación, el panel de punto individual presentaba
incongruencias al momento de activar los botones de limpieza y calculo; ya que, los
métodos no habían sido creados en el código. Asimismo, al momento de validar el cálculo
el software no realizaba ninguna operación debido a que el formato de lectura para el
archivo csv se encontraba configurado con separador de columna ( ), separador decimal
(.) para las coordenadas y para la altura elipsoidal y altura nivelada (,).
Para evitar estos problemas, los archivos CSV se decide dejar por defecto para columnas
(,) y para decimales (.) debido a que la mayoría de los ordenadores se encuentran
configurados por defecto de este modo.
Por otra parte, se realizaron las respectivas validaciones para que el programa aceptara las
extensiones de archivo xls y xlsx de Microsoft Excel, en el archivo de entrada. Para el
caso de punto individual se decide discriminar la casilla de generar reporte, debido a que
el archivo que se generaba mostraba el resultado de la casilla de altura nivelada y los
resultados de las matrices L, C, y B del método correlativo; estos eran datos que para casos
prácticos el usuario no consideraría necesarios.
Finalmente, los paneles internos de punto individual y archivo se ordenaron de manera
que la estructura fuera más agradable al momento de su visualización para el usuario.
10
Ilustración V. Actualización módulo de nivelación GPS. Fuente: Elaboración propia.
5.3.Cálculos elipsoidales
Al realizar el diagnóstico del módulo se identificó que el método de cálculo que utiliza el
software es el método iterativo de Vincenty. En términos de validación y cálculo se
encontró una incongruencia al momento de realizar el cálculo del azimut 2-1, para ciertos
pares de coordenadas el programa arrojaba un resultado mayor a 360°, como se puede
apreciar en la ilustración VI.
11
Ilustración VI. Error en cálculo de Azimut 2-1. Fuente: elaboración propia.
Para dar solución a dicho problema, se modificaron los parámetros de los condicionales
presentes en el código, de manera que el valor para los azimuts 1-2 y 2-1 no sobrepasaran
los 360°.Los códigos se validaron internamente en el programa y se realizaron las
respectivas pruebas, dando como resultado la corrección de dicha incongruencia, como se
aprecia en la ilustración VII.
12
Ilustración VII. Actualización módulo de cálculos elipsoidales. Fuente: elaboración propia
.
5.4.Inconsistencia en lista de orígenes planos cartesianos.
Para el módulo de conversión y transformación se identificó que la base de datos
presentaba inconsistencias, debido a que, en el desplegable de municipios, algunos
aparecían sin información. La base de datos contaba con 2464 municipios de los cuales
solo 1102 contaban con informacion. Asimismo, los nombres de algunos municipios se
encontraban duplicados, en donde uno contenía informacion del origen cartesiano y el otro
se encontraba nulo en informacion. Se identificaron municipios que tenían orígenes
duplicados; por lo que la información presente en la base de datos del software no
concuerda con la depuración de orígenes realizada en el año 2016.
13
Tabla 1. Municipios presentes en la base de datos del programa Magna Sirgas Pro 3.0.
Departamento Municipios
sin info. Municipios
con info.
Antioquia 196 125
Atlántico 7 23
Bogotá, D.C. 0 3
Bolívar 46 46
Boyacá 42 125
Caldas 9 27
Caquetá 31 16
Cauca 78 40
Cesar 16 25
Córdoba 101 29
Cundinamarca 97 116
Chocó 86 23
Huila 38 37
La Guajira 17 15
Magdalena 10 30
Meta 40 29
Nariño 139 63
Norte de Santander 22 40
Quindío 9 12
Risaralda 4 14
Santander 25 87
Sucre 71 26
Tolima 64 48
Valle del Cauca 146 42
Arauca 3 7
Casanare 9 18
Putumayo 5 13
San Andrés y Providencia 1 2
Amazonas 35 5
Guainía 4 5
Guaviare 7 4
Vaupés 4 3
Vichada 0 4
Total 1362 1102
2464
14
Se optó por filtrar de la base de datos aquellos municipios sin informacion, con el fin de
que la informacion no fuera engorrosa para el usuario. Dicha discriminación se realizó
teniendo en cuenta la lista de municipios del DANE 2016.Cabe destacar que de los 1102
municipios con informacion, solo 523 cuentan con informacion validada, sin embargo,
esta no se encuentra presente en el presente programa.
5.5.Manual de usuario
Finalmente, se realizó la respectiva actualización del manual de usuario. En el cual se trata
de explicar de la mejor manera el uso de cada uno de los módulos, de manera que cumpla
la función de brindar asistencia al público que hará uso del aplicativo Magna Sirgas Pro.
Ilustración VIII. Actualización manual de usuario. Fuente: elaboración propia.
15
6. Cumplimiento de objetivos
Los objetivos propuestos en el proyecto “magna-sirgas pro java” se cumplieron para los
módulos de ondulación geoidal, nivelación GPS y cálculos elipsoidales.
Se evaluó la funcionalidad de cada módulo, con el fin, de identificar las posibles fallas o
confusiones que ciertos elementos podrían generar al momento de usar el aplicativo; se
realizó la respectiva identificación de fórmulas y métodos empleados en el código y se
verifico que fueran congruentes con los documentos técnicos publicados por el GIT-
Geodesia y a su vez con las formulas propias de la geodesia.
Según fuera el caso, se modificó la programacion de ciertos parámetros en cada módulo,
con el fin de incluir los aspectos de mejora en calculo, validación y visualización.
Se generó la respectiva actualización del manual de usuario, para los módulos asignados
y a su vez este fue anexado con los documentos generados por los otros integrantes del
proyecto; de manera que el manual quedara unificado y coherente.
Los avances se evidenciaron en informes parciales, de modo que, la prueba realizada a
cada módulo asignado del programa Magna Sirgas Pro quedara documentada.
16
7. Conclusiones
El trabajo de pasantía llevada a cabo en el GIT de geodesia, represento de una experiencia
gratificante, ya que, la mezcla de la programacion orientada a objetos y la geodesia
forjaron un reto bien interesante para el grupo que llevo a cabo este proyecto de Magna
Sirgas Pro-Java. A lo largo del proceso, se fortalecieron los conocimientos teóricos
adquiridos en la academia y se obtuvieron nuevos conocimientos afines a la programacion
orientada a objetos. El producto de dicha formación se plasma en la mejora del aplicativo
Magna Sirgas Pro.
Como usuario muchas veces paso que no comprendía por qué así ingresara o no el valor
de la altura, para el cálculo de la ondulación, el resultado sería siempre el mismo y el
manual no daba solución a esta inquietud, del mismo modo, en cálculos elipsoidales no se
especificaba si la distancia que se usaba era de tipo geodésica, cartográfica o espacial;
aunque la respuesta suene muy obvia, en algunos casos el usuario no posee las bases para
dar respuesta a ello. Por lo que la exclusión de la casilla de altura en la interfaz gráfica del
módulo de ondulación geoidal, la aclaración de distancia geodésica en el módulo de
cálculos elipsoidales y otras modificaciones del entorno ayudara a que no haya más
confusiones e interrogantes de esta índole.
El manual cumple con las expectativas propuestas para su actualización, puesto que, en él
se explica de manera detallada el uso de cada uno de los módulos, tratando de no dejar
preguntas sueltas sin responder, de igual forma, solucionando dudas pequeñas pero
relevantes para el usuario como son: los formatos de separador decimal y separador de
columna para los archivos de tipo csv y de hojas de cálculo de Excel que trae la nueva
versión.
17
8. Recomendaciones
Definir una base datos que contenga información depurada de los orígenes cartesianos,
con el fin, de implementarla en la nueva versión de Magna Pro y evitar confusiones en los
usuarios.
Se debería tener más afinidad con el usuario al momento de producir documentos técnicos
de apoyo, ya que, en ocasiones estos no satisfacen las necesidades básicas del público.
Dar un orden y un cuidado responsable a la informacion interna, con el fin de evitar
duplicidad o acceso libre a la informacion que debería ser confidencial.
La disponibilidad de un repositorio en línea, para proyectos donde se requiera modificar
códigos de programacion es bastante útil, ya que, permite la modificación por parte de
varios usuarios, evita la duplicidad de informacion y permite trabajar de manera ordenada.
Sería bueno que el programa pudiera utilizar el modelo de ondulación EGM2008.
18
9. Bibliografía
Vargas, J. E. (2014). Geometría del Elipsoide. Bogota D.C. Colombia.
Calderon, J. F. (2012).Bases teoricas de Geodesia.Heredia. Pais Vasco (España).
IGAC. (2004). Guía metodológica para la obtención de alturas sobre el nivel
medio del mar utilizando el sistema GPS. Bogota D.C. Colombia.
IGAC. (2004). Determinación de la superficie vertical de referencia para Colombia.
Bogota D.C. Colombia.
IGAC. (2001). Ajuste condición de nivelación. Bogota D.C. Colombia.
Trincado, A. R. (2015). Comparación de métodos para la determinación de grandes
distancias entre puntos de la superficie terrestre. San Juan. Argentina.
Sierra, K. (2005). Head Fisrt Java. California. EE.UU.
Beltrán, A. F. (2016). Documentación, revisión, ajuste e ingreso a la base de datos de
orígenes cartesianos para el grupo interno de trabajo (GIT) de geodesia del instituto
geográfico Agustín Codazzi. Bogotá D.C. Colombia.