Estudio de hidráulica fluvial mediante levantamiento de la superficie por fotografías. Mª Ascensión Gómiz Guirao, Andrés Noguera Cortés, Oliver Stephano Linares Marín. 1º Bachillerato.
José María Carrillo Sánchez, UPCT. Francisca Marco Cutillas, UPCT. Mª Dolores Gálvez Sánchez, IES Saavedra Fajardo.
IES Saavedra Fajardo, Murcia Curso 2018/2019
Índice 1.
Introducción...........................................................................................................................................4
2.
Antecedentes..........................................................................................................................................4 2.1. Estudio del modelado del terreno mediante el paso del agua por distintos métodos.......................4 2.2. Influencia del agua en el terreno.....................................................................................................5 2.3. Importancia del realizado de estos estudios....................................................................................6
3.
Hipótesis y objetivos de la investigación................................................................................................6
4.
Materiales y métodos..............................................................................................................................7 4.1. Métodos a utilizar en nuestro caso..................................................................................................7 4.2. Maqueta..........................................................................................................................................7 4.2.1. Procedimiento antes del paso del agua por la maqueta…......................................................7 A. Toma de medidas en la maqueta.......................................................................................7 B. Escaneado 3D de la maqueta............................................................................................8 4.2.2. Procedimiento después del paso del agua por la maqueta.....................................................9 4.3. Recopilación de datos......................................................................................................................9 4.3.1. Recopilación de las medidas en la maqueta y elaboración de gráficas..................................9 4.3.2. Recopilación de las medidas en el escáner 3D y elaboración de gráficas..............................9 4.4. Procesamiento de la información...................................................................................................11
5.
Resultados............................................................................................................................................12 5.1. Resultados según las medidas directas sobre la maqueta...............................................................12 5.1.1. Análisis de resultados por secciones ..................................................................................13 5.2. Resultados según las medidas obtenidas del modelado 3D............................................................14 5.2.1. Análisis de resultados por secciones...................................................................................15
5.3. Comparación entre ambos sistemas de medición..................................................................................15 5.3.1. Análisis comparativo por secciones....................................................................................17 6.
Conclusiones........................................................................................................................................18
7.
Agradecimientos...................................................................................................................................19
8.
Bibliografía y webgrafía.......................................................................................................................19
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Abstract In our project we had as main objective the study of the modeling of the land of a river after the passage of water. For this we use a wooden model filled with sand to recreate the river where we took measurements and performed 3D scans before and after giving way to water. Later we collected all the data in two tables. One for the measurements of the water before, both for the measurements taken in the model and for those taken in the 3D model and another one for the measurements after the water for the measurements taken in the model and in those of the 3D model as well as with the previous table. Once we had compiled the data in the tables, we were able to write the results of our field work and the conclusions: the passage of water erodes and shapes the terrain causing great changes in the terrain. This type of studies are useful for the construction and planning of the urbanization of an area. What takes us a prevention of possible overflows and also to help to plan the construction of dams and reservoirs in an area.
En nuestro proyecto teníamos como principal objetivo el estudio del modelado del terreno de un río tras el paso del agua. Para ello empleamos una maqueta de madera llena de arena para recrear el río donde tomamos medidas y realizamos escaneados 3D antes y después de dar paso al agua. Posteriormente recogimos todos los datos en dos tablas. Una para las medidas del antes del agua tanto para las medidas tomadas en la maqueta como para las tomadas en el modelo 3D y otra para las medidas del después del agua para las medidas tomadas en la maqueta y en las del modelo 3D al igual que con la tabla anterior. Una vez que habíamos recopilado los datos en las tablas pudimos redactar los resultados de nuestro trabajo de campo y las conclusiones: el paso del agua erosiona y modela el terreno provocando grandes cambios en el terreno. Este tipo de estudios nos son útiles para la construcción y para la planificación de la urbanización de una zona. Lo que nos lleva una prevención de posibles desbordamientos y también a la ayuda para planificar la construcción de presas y embalses en una zona.
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1. Introducción El siguiente trabajo tiene como fin el estudio del modelado del terreno mediante el paso del agua. Nuestro objetivo es observar cómo el paso del agua por un terreno lo erosiona y la aplicación de este estudio. Este trabajo fue propuesto por la Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT) por nuestro tutor José María Carrillo. Decidimos dedicarnos a este proyecto ya que despertó nuestro interés y nos resultó algo que podíamos llevar fácilmente a la práctica y de gran utilidad en el campo de la ingeniería y la construcción. Campos en los cuales los integrantes de nuestro grupo estamos realmente interesados. Así mismo, esperamos que este pequeño estudio que nosotros hemos realizado en una maqueta de laboratorio, pueda ser aplicado a un río geográfico y que también sirva de utilidad para investigaciones y proyecto futuros. Al comenzar este proyecto, nos encontramos ante un nuevo reto que no se asemejaba a nada de lo que habíamos realizado con anterioridad. Gracias a nuestro tutor de la UPCT y a la tutora que dirigió el proyecto en nuestro centro, el IES Saavedra Fajardo, pudimos llevarlo a cabo con éxito y disfrutar cada parte del proceso. Para llevar a cabo este proyecto usaremos dos métodos; el método tradicional de recopilación de datos mediante la realización de medidas a mano en la maqueta. Y un nuevo método de fotogrametría que consiste en el escaneado de la maqueta, que proporciona el levantamiento de la superficie por fotografías de forma automática y la realización de las medidas en el modelo 3D generado a partir del escaneado de la superficie. La metodología que usaremos para realizar este estudio es simple pero efectiva. En primer lugar, crearemos un río artificial en una maqueta del laboratorio de la universidad. En este primer río realizaremos las medidas a mano y el escaneado 3D, posteriormente daremos paso al agua para que modele el terreno y una vez que se haya terminado de erosionar el terreno por el paso del agua volveremos a realizar las medidas a mano y el escaneado 3D. El próximo año nos gustaría ampliar esta investigación empleando la técnica de fotogrametría Structure From Motion (SFM), a partir de fotografías realizadas con el móvil.
2. Antecedentes. 2.1 Estudio del modelado del terreno mediante el paso del agua por distintos métodos. El modelo digital del terreno (MDT) es uno de los elementos básicos para conseguir realizar una representación digital de la superficie, lo que conlleva que sea aplicado en distintas ciencias: de la Tierra, ambientales y algunas ingenierías. Llevar a cabo este proceso no es tarea fácil, por lo que es necesario una serie de fases, aunque no tienen por qué ser consecutivas: generación, manipulación, visualización en dos dimensiones para obtener la pendiente, orientación y curvatura, análisis morfométrico y estadístico y por último, su aplicación. Hay casos en los que algunas de las fases nombradas se solapan debido al descubrimiento de errores, por lo que se vuelve necesario volver a la primera fase para mejorar el modelo. Existen diferentes métodos para la construcción de un MDT: 4
Métodos directos por sensores:
Altimetría. Altímetros transportados en aviones detectan las diferencias de altitud entre la superficie y el vehículo transportador del altímetro.
Radargrametría. Un radar emite impulsos electromagnéticos, los cuales son recogidos tras reflejarse en la superficie. De esta manera, la distancia entre el radar y la superficie al igual que la velocidad a la que viaja el impulso.
Métodos directos realizados sobre el terreno:
Topografía convencional. Se realizan estaciones topográficas gracias a dispositivos que permiten la interpolación de datos puntuales por grabación.
Sistemas de posicionamiento GPS. Sistema global de posición que permite saber con exactitud la latitud, longitud y altitud a la que se encuentra un cuerpo.
2.2. Influencia del agua en el terreno La interacción del agua con el terreno puede ser entendida desde infinitas perspectivas. Una de ellas es la erosión. En este caso, al ser hídrica, quedaría definida como el proceso de desgaste y depositado de las partículas de masa en el suelo mediante un previo transporte. El agua puede influir tanto positiva como negativamente. Refiriéndonos así a la parte positiva, el agua es un agente natural necesario para el desarrollo y continuidad de procesos vitales. En gran parte, es ella la que hace posible la existencia de ríos ya que modela el terreno para generar un cauce y transcurre por él desde el alto de una montaña hasta su desembocadura en el mar. También es responsable de algunos desastres naturales, como puede ser un tsunami, arrasando todo aquello que se encuentra a su paso. Solemos encontrar numerosas pérdidas de vida, destrucción de edificaciones, cambios y daños al medio ambiente y, por lo tanto, costes económicos. El terreno se modelará dependiendo de su capacidad de retención del agua, de su porosidad y de la infiltración. Conociendo la textura del terreno y sus propiedades, sabremos muchas de las propiedades hídricas de él. Por otra parte, su estructura también influye, pero ésta nos da información que puede variar a corto plazo debido a fuertes lluvias o cambios en la vegetación. Por ello, afirmaremos que la infiltración del agua será más rápida cuanto mayor sea el tamaño de las partículas del terreno, siendo la retención de agua menor. 2.3. Importancia de la realización de estos estudios El agua es algo que hay que tener en cuenta prácticamente a la hora de hacer cualquier cosa, de mayor o menor importancia, desde salir a correr hasta el proceso de edificación de un rascacielos.
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Si nos centramos en el campo de la construcción es necesario tener en cuenta variables como: los niveles de filtración de agua en el terreno, las condiciones del terreno ante fuertes lluvias o inundaciones, la cesión del terreno... En el caso de no considerar estos estudios e incluso de no realizarse, no se tendrían en cuenta las posibles acciones del agua, tanto perjudiciales como ventajosas. Cabría la posibilidad de que un río esté cambiando su cauce debido, en ese caso, a factores desconocidos, y ,por tanto, a la hora de edificar no se podría garantizar su seguridad. A la hora de realizar una obra, hay que tener en cuenta los materiales que van a ser utilizados. Al no conocer la reacción del agua en ellos, la gran mayoría de estos trabajos serían un total fracaso. En un plano más general, muchas de las respuestas ante factores naturales serían desconocidas, la evolución del saber humano en este campo quedaría bastante reducida.
3. Hipótesis y objetivos de la investigación. En este punto hacemos una diferenciación en cuanto a las hipótesis emitidas según hablemos del efecto del agua sobre el terreno o según el método utilizado para hacer las mediciones: Hipótesis 1. El paso del agua por un río erosiona y modela de manera considerable su relieve. Hipótesis 2. Los resultados obtenidos en las mediciones no dependen de la técnica utilizada. Teniendo en cuenta que la finalidad de nuestro proyecto es observar cómo el paso del agua erosiona y modela el terreno, y ver las implicaciones que la erosión de los ríos podría tener a escala real. Los principales objetivos de nuestra investigación son:
Definir la fotogrametría.
Estudiar la repercusión del agua en el terreno.
Estudiar los diferentes efectos del agua en la sociedad.
Construir gráficas para comparar el antes y el después del río tras el paso del agua.
Comparar los valores obtenidos por los diferentes métodos utilizados.
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4. Materiales y métodos. A continuación, nos disponemos a exponer los métodos y materiales empleados en nuestro trabajo. 4.1. Métodos a utilizar en nuestro caso La geomorfología es la ciencia encargada de estudiar el modelado del terreno. Los tres procesos sucesivos de los que se compone el modelado son: la erosión, el transporte y la sedimentación. La combinación de estos dos últimos, es decir, el transporte de sedimentos ha sido nuestra elección para ser estudiado dando lugar al modelado del terreno por el transporte de sedimentos en el agua. Para ello, han sido utilizados dos métodos: -
Fotogrametría por modelado 3D, con uso de escáner.
-
Método directo, toma de medidas directas sobre la maqueta.
La fotogrametría queda definida como la suma de procedimientos por los cuales se llega a deducir el tamaño, dimensiones y forma de un objeto a partir de imágenes fotográficas (en nuestro caso escaneadas) sobre las que se realizan las medidas. Este método suele ser utilizado para planos mucho más grandes que en nuestro caso, donde contamos con uno bastante más reducido. En nuestro caso la imagen escaneada nos conduce al modelo digitalizado en 3D, tras desarrollar una representación matemática de un objeto con características tridimensionales. Por último, el método de medición directa sobre la maqueta, resulta ser el método más efectivo en nuestro caso, creemos que por las dificultades propias de la aplicación de técnicas digitales que conlleva el otro método. Tomar medidas reales en la maqueta se basa, como bien indica su nombre, en obtener las medidas necesarias sin necesidad de ningún programa informático, tan solo una serie de instrumentos, como son un metro, un nivelador y una regla. 4.2. Maqueta. Nuestro experimento está basado en una maqueta de un río. Esta maqueta consiste en un cajón de madera, de 100 cm de largo, 70 centímetros de ancho y 16,7 centímetros de alto. Este cajón está lleno de arena fina, simulando la que podríamos encontrar formando la cuenca de un río. Los instrumentos que usamos para la toma de medidas iniciales, fueron instrumentos de medida básicos: tres reglas milimetradas y un metro para dividir la maqueta en cuadrantes iguales. A continuación, una vez hecho el río en la maqueta, lo dividimos en seis secciones iguales de 70 x 10 x 16,7 centímetros, nombradas de la A a la F.
(Figura 1) 4.2.1. Procedimiento antes del paso del agua por la maqueta. A. Toma de medidas directas en la maqueta. Comenzamos a tomar medidas en la primera división, sección A-A’. Usamos un metro colocado de un extremo a otro del cajón de madera para situar las medidas en el eje x. A estas posiciones en el eje x hay que restarles 4 centímetros ya que cada pared del cajón tiene 2 centímetros de ancho.
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Situamos las reglas en posición vertical a ambos márgenes del río. Tomamos las medidas de la altura de cada margen, tanto derecho como izquierdo, y posteriormente las restamos a la altura del cajón para obtener la medida real de arena dentro del cajón. Además, medimos la profundidad del río situando la regla en el centro del cauce del río (Figura 1). Estas medidas también se las restamos a la altura total del cajón para obtener el valor real de la profundidad del río. Finalmente medimos el ancho del cauce del río con una regla colocada en horizontal sobre este. Posteriormente procedimos a repetir el mismo proceso de medición en cada una de las divisiones hasta llegar a la última, sección F-F’. B. Escaneado 3D de la maqueta. Una vez finalizado el proceso de toma de medidas en la maqueta, procedimos a realizar el escaneado con un escáner 3D modelo XYZ scan Handy. Realizamos dos escaneos 3D de la maqueta dado que el escáner tiene un área máxima para escanear y en el primer escaneado nos faltó parte de la maqueta. El escaneado se realiza conectando el escáner manual a un PC donde previamente se ha instalado el software específico del escáner. Este programa presenta tres modos de escaneado que se diferencian en el área que es capaz de escanear según el objeto que se desee escanear. Nosotros usamos el modo cabeza, que es empleado para realizar el escaneado de objetos de pequeñas dimensiones (objetos de 40x40x25 centímetros), y se centra mayoritariamente en una parte del objeto escaneado, dadas las dimensiones de la maqueta. Cuando ya habíamos realizado los escaneados guardamos los modelos en los tres formatos distintos disponibles para trabajar con ellos y determinar cuál sería el más adecuado para la posterior toma de medidas. Estos formatos son: -.obj; -.stl y -.ply. Este último fue el que posteriormente escogimos para tomar las medidas. Para poder visualizar los modelos 3D y realizar las mediciones en ellos usamos en todo momento un programa de adquisición gratuita, Meshlab.
Figura 1. Foto maqueta antes del paso del agua. Elaboración propia
Figura 2. Maqueta después del paso del agua. Elaboración propia
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4.2.2. Procedimiento después del paso del agua por la maqueta. El siguiente paso tras la toma de medidas de la maqueta y su escaneado, era dar paso al agua para que se formase el río y observar cómo el paso del agua moldeaba el terreno (Figura 2). Dejamos que la maqueta se secase un poco tras el paso del agua para repetir el mismo proceso de toma de medidas y escaneado 3D. 4.3. Recopilación de datos. 4.3.1. Recopilación de las medidas directas sobre la maqueta. Para comprobar el cambio en el cauce del río después del paso del agua, procedimos a recopilar los datos en tablas de Excel. Elaboramos primero dos tablas. Una para recoger todos los datos del antes y otra para recoger los datos del después del paso del agua. En ellas diferenciamos los datos del ancho del río como eje x y la profundidad del río como el eje y.
Figura3. Tabla de datos de las medidas recogidos directamente sobre la maqueta antes y después del paso del agua. Elaboración propia.
4.3.2. Recopilación de las medidas con imágenes escaneadas en 3D. La recopilación de las medidas del modelo 3D (Figura 4) fueron algo más complejas ya que el software que empleamos para el realizar las medidas no nos permite realizar las mediciones de profundidad directamente, sino que se debe girar la imagen buscando la perspectiva adecuada para poder realizar las medidas en el eje y correctamente. 9
Para comprobar el cambio en el cauce del río después del paso del agua, procedimos a recopilar los datos en tablas de Excel.
Figura 4. Foto del modelo 3D después del paso del agua. Elaboración propia
Al igual que con las mediadas directas elaboramos dos tablas, una para recoger todos los datos del cauce del río antes y otra para recoger los datos después del paso del agua. En ellas diferenciamos los datos del ancho del río como eje x y la profundidad del río como el eje y para cada sección (figura 5)
Figura 5. Tablas de los datos recogidos con el modelo 3D antes y después del paso del agua. Elaboración propia.
Finalmente usaremos los datos recogidos en las tablas para la realización de gráficas del modelado del terreno y observar con más claridad los cambios sufridos en el mismo.
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4.4. Procesamiento de la información. Durante el proceso de recopilación de datos con respecto a las medidas de los modelos 3D y el uso de la técnica de fotogrametría, se nos han presentado diversos problemas, los cuales quedan detallados a continuación. En primer lugar, las medidas sobre la imagen 3D obligan a realizar un cambio de escala por comparativa con un objeto real; una caja blanca, situada dentro de la maqueta, de dimensiones reales 4 x 4 x 2 cm 3. Los factores de conversión son en el eje x: x/7,23 cm y en el eje y: y/9,93 cm. Por otra parte, a la hora de tomar las medidas en las imágenes 3D, nos encontramos ante la dificultad de no contar el software del programa Meshlab con la posibilidad de hacer mediciones diferenciadas para los ejes x e y. Esto ha supuesto que para la toma de medidas de anchura y profundidad en las distintas secciones del río se haya tenido que definir un criterio de medición. El criterio de medición seguido ha consistido en mantener la misma imagen del modelo 3D escaneada para la toma de medidas en el eje x (anchura) y en el eje y (profundidad) e ir rotándola de manera que el cambio en el ángulo de visión nos permitía poder tomar las medidas de anchura y profundidad en cada sección. El ángulo de rotación elegido se ha tomado teniendo en cuenta la perspectiva de la caja blanca, tomada como el objeto real, que aparece en la imagen escaneada. Además, se deben hacer otras consideraciones: Las mediciones realizadas con el programa Meshlab de las imágenes escaneadas y procesadas en 3D han sido tomadas desde el margen derecho. Sin embargo, el proceso de medición directo sobre la maqueta se realizó de forma opuesta, es decir, comenzando desde el margen izquierdo. Al tomar las medidas de la profundidad en la maqueta se midió el espacio vacío entre la arena y el cajón para posteriormente restar dicha medida a la profundidad total del cajón (16,7 cm). De esta manera obtenemos la altura de la cantidad de arena en el fondo y márgenes del río. Al tomar las medidas de la profundidad en el modelo 3D nos encontramos con el inconveniente de que no podemos seguir este criterio puesto que en el modelo 3D no podemos medir el espacio vacío entre la arena y la altura del cajón, solo podemos medir la profundidad en sí del río. Al realizar las mediciones de esta manera nos salen grandes imprecisiones dado que tenemos que tomar como el origen para la toma de medidas el fondo del río. El problema de tomar como origen este punto es que la altura de la arena que queda por debajo no la podemos medir y por tanto las medidas de los márgenes del río nos quedan incompletas. De manera que tendríamos que aproximar esa medida y añadirla a las de los márgenes del río. Para poder comparar las medidas realizadas por ambos métodos (directo sobre la maqueta y medidas fotogramétricas con el modelo 3D) y considerando las medidas directas como las reales, tomaremos como referencia en los puntos de origen en las medidas realizadas con el modelo 3D estas medidas tomadas directamente sobre la maqueta. Las correcciones que conseguimos con ello hacen comparable ambos métodos de medición.
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5. Resultados 5.1. Resultados según las medidas directas sobre la maqueta.
Con los datos recogidos en las tablas de la figura 3, se elaboran las siguientes gráficas:
Figura 6. Gráficas usadas para la comparación de las medidas directas del río antes y después del paso del agua. Elaboración propia.
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5.1.1. Análisis de resultados por secciones. A. Sección A-A’ En las medidas del primer tramo observamos un incremento en el ancho del río, debido a la erosión del agua en el terreno. Con 3,5 centímetros de diferencia en el extremo izquierdo y 2,5 centímetros de diferencia en el extremo derecho con respecto a las medidas realizadas antes del paso del agua. B. Sección B-B’ El agua ha arrastrado sedimentos procedentes del tramo anterior, los cuales podemos observar cómo se han depositado en el fondo del río disminuyendo así su profundidad. C. Sección C-C’ Debido a la fuerte erosión del agua, dada su alta velocidad a su paso por este tramo, una de las paredes del río se ha derrumbado y los materiales que la componían se han depositado en el fondo por lo que es menos profundo. Además, existe una gran probabilidad de que materiales de los tramos anteriores también se hayan quedado en el fondo de este tramo. D. Sección D-D Al coincidir con la curva del río, el agua ha erosionado gran parte de esta zona, haciendo más profunda la curva. Podemos observar, como en el resto de tramos, que la profundidad ha disminuido debido al depósito de sedimentos, producto de la erosión, en el fondo. E. Sección E-E’ En este tramo el agua ha perdido fuerza y por ello ha erosionado menos la pared de este tramo del río. Además, comprobamos que la profundidad se ha mantenido al mismo nivel ya que tratándose del penúltimo tramo los sedimentos avanzan hasta la desembocadura del río. F. Sección F-F’ En esta última sección con respecto al ancho del río no se observa variación antes y después del paso del agua. Sin embargo, parte de los sedimentos resultantes de la erosión han quedado depositados en el último tramo del río originando una especie de delta en su desembocadura.
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5.2. Resultados segĂşn las medidas obtenidas del modelado 3D.
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5.2.1 Análisis de resultados por sección. Para el análisis de las medidas tomadas sobre la imagen 3D teniendo en cuenta las graficas de la figura 7, y teniendo en cuenta las consideraciones realizadas en el apartado 4.4 de esta memoria, se toma como profundidad máxima el centro de cada sección del cauce del río, valor cero en el eje y. A. Sección A-A’ En las medidas del primer prácticamente no se observa variación en la anchura del río, ni en la profundidad del margen derecho del río sin embargo si se produce una disminución de la profundidad del terreno del margen izquierdo de unos 5 cm. B. Secciones B-B’ y C-C´. Prácticamente no se observan diferencias entre las medidas tomadas antes y después del paso del agua. C. Sección D-D´ En esta sección a unos 50 cm del nacimiento del río se observa un incremento en la anchura del río tanto por el margen derecho como por el izquierdo, siendo el doble el aumento del margen izquierdo. Coincide que en ese margen se produce un aumento de la profundidad. D. Sección E-E´ Ya cerca de la desembocadura, se obtienen medidas de anchuras aproximadamente iguales pero desplazadas hacia el margen izquierdo, el cauce se ha desviado hacia la izquierda del curso del río. En cuanto a la profundidad aumenta en el margen derecho y disminuye en el izquierdo coincidiendo con el desplazamiento del cauce del río. E. Sección F-F´ No se pudo hacer medidas por quedar esta sección fuera del rango de medida del escáner. 5.3. Comparación entre ambos sistemas de medición. La principal diferencia entre los dos dos sistemas de medición, medidas directas sobre la maqueta y medidas sobre las imágenes escaneadas en 3D, es la imposibilidad de hacer medidas directas de profundidad sobre las imágenes 3D, con el programa Meshlab (software que empleamos para visualizar y medir las imágenes del modelo 3D), tal y como hemos comentado en el apartado 4.4. de esta memoria. Es por ello que, para poder comparar las medidas realizadas por ambos métodos hemos consideraremos las medidas directas, como las reales. Tomaremos como los puntos origen para el ancho y la profundidad para el modelo 3D las obtenidas directamente sobre la maqueta. Las correcciones que conseguimos con ello hacen comparable ambos métodos de medición. Se puede visualizar en las gráficas de comparación de la figura 8. Una ventaja que hemos encontrado en la toma de medidas en el modelo 3D con respecto a la toma de medidas en la maqueta es el tiempo. Mientras que para tomar las medidas en la maqueta se necesitan alrededor de 40 minutos, para tomarlas en el modelo 3D tan solo son necesarios entre 10 y 15 minutos.
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Figura 8. GrĂĄficos comparativos de los resultados obtenidos por los dos mĂŠtodos.
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5.3.1 Análisis comparativo por secciones. A. Sección A-A’.
En esta primera sección se produce una discrepancia importante en la medida de la profundidad en el margen izquierdo antes del paso del agua, el resto de medidas son casi coincidentes. B. Sección B-B’
En esta sección las medidas realizadas antes y después del paso del agua casi no difieren entre sí independientemente del método de medición utilizado. La mayor diferencia se produce en las medidas hechas en la anchura del margen derecho antes y después del paso del agua en la mediadas de la imagen 3D. C. Sección C-C’
Es esta la sección en la qué más coinciden ambos métodos de medición, no hay prácticamente diferencias. La excepción la tenemos en el margen izquierdo del río antes del paso del agua.
D. Sección D-D’ En esta sección, si observamos solamente el antes del paso del agua por el río, las medidas coinciden prácticamente a diferencia de un valor de unos 2 cm mayor de profundidad en el margen derecho. Sin embargo, si nos referimos a las medidas después del paso del agua, vemos diferencias de medida de hasta 2 cm en ambos márgenes del río. E. Sección E-E’
En esta última sección las medidas tomadas por ambos métodos tanto antes del paso del agua como después son prácticamente coincidentes.
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6. Conclusiones La investigación se ha dedicado al estudio del modelado del cauce de un río por el paso del agua mediante las técnicas de fotogrametría por escaneado en 3D y de medidas directas. Se ha utilizado una representación de un río a escala inferior, una maqueta de laboratorio. A lo largo del desarrollo del trabajo hemos alcanzado los objetivos previamente propuestos:
Definición de fotogrametría.
Estudiar la repercusión del agua en el terreno.
Estudiar los diferentes efectos del agua en la sociedad.
Construir gráficas para comparar el antes y el después del río tras el paso del agua
Comparar los valores obtenidos por los diferentes métodos utilizados.
En la investigación se han tenido en cuenta los diferentes cursos de un río: alto, medio y bajo, con la finalidad de observar la diferente actuación del agua según su velocidad, siendo esta la parte central del trabajo. Tras el análisis realizado, se concluye que el agua actúa según su preferencia, es decir, tratando de encontrar el camino más fácil, aquel con mayor debilidad en el terreno. Pese a ello, el agua es un agente con gran capacidad de erosión, por lo que a mayor velocidad del agua, mayor erosión. Esto significa que en la parte más alta del río las curvas y profundidad del mismo se ven gravemente afectadas mientras que en la parte final, los sedimentos prácticamente se quedan depositados y la profundidad no varía. Teniendo en cuenta ambos métodos, tanto por fotogrametría con el modelado 3D como por las medidas directas tomadas en la maqueta, obtenemos las siguientes conclusiones:
En la parte alta del río, desde la primera sección A-A' hasta la segunda sección, B-B', se detecta que el río sufre grandes cambios tanto en anchura como en profundidad, debido al arrastre de sedimentos y a la erosión del agua.
Si avanzamos hasta la parte media del río, el agua arrastra gran cantidad de arena.
En la parte final fue aquella en la que se encontraron más problemas debido a la imposibilidad de medir con exactitud dicha zona. Sin embargo, teniendo solamente en cuenta las medidas tomadas en la maqueta, no se aprecian grandes cambios en el río, no siendo así en el terreno. El depositado de los sedimentos origina un delta en la desembocadura del río.
Por tanto, podemos confirmar la primera hipótesis, el paso del agua por un río erosiona y modela de manera considerable su relieve.
En cuanto a las técnicas utilizadas para la medición, fotogrametría y medidas directas podemos afirmar que los resultados obtenidos con ambos métodos son bastantes similares, pudiendo concluir que la segunda hipótesis es bastante acertada.
En un futuro nos gustaría continuar la investigación usando otro método para estudiar el terreno y su erosión. Este otro método se basa en la técnica fotogramétrica Structure From Motion (SFM). 18
7.
Agradecimientos
Una investigación conlleva, como ya es sabido, un gran trabajo, el cual no es posible realizar sin la ayuda de ciertas personas, tanto en lo profesional como en lo personal. A los tutores de la Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT) D. José María Carrillo Sánchez y Dª Francisca Marco Cutillas. En primer lugar, por la propuesta del trabajo y hacerse responsables de ello. También, por hacer posible las visitas a las instalaciones de la UPCT y por permanecer cercanos a nosotros, guiándonos en todo momento. A la profesora de Inicio a la Investigación (INA) Dª. Virginia Verdú Tortosa por las facilidades ofrecidas respecto a la realización del trabajo en el instituto, permitiéndonos hacer uso de recursos a los que normalmente, no tenemos acceso. A la profesora de Física y Química y tutora del proyecto en el instituto Dª. María Dolores Gálvez Sánchez por orientarnos en el proyecto, ofreciéndose siempre a nuestra disponibilidad, llevarnos al laboratorio en los casos necesarios y, entre otras, apoyarnos siempre. Al profesor de Física y Química D. José Torralba Hernández por involucrarse en el trabajo realizado aún no teniendo obligación de ello, mostrando así gran interés por el mismo. A nuestros amigos y familiares por apoyarnos en todo momento y ayudarnos en todo lo que han podido. 8. Bibliografía y webgrafía.
“Fotogrametría ¿Qué es?” en Global - Mediterránea&Geomática. http://www.globalmediterranea.es/fotogrametria-que-es/ [Fecha de consulta:31/3/2019]. Redgeomatica.rediris.es http://redgeomatica.rediris.es/cartoprofesores/Fotogrametria/ApuntesFotogrametria3.pdf [Fecha de consulta:31/2/2019] Bustillo Cuellar, J (2009). Modelado en 3D mediante fotogrametría de puente en Sangonera la Verde. Proyecto final de carrera. Murcia: Universidad Politécnica de Cartagena. Regueiro-Picallo, M. , Naves, J. , Anta, J. , Suarez, J. , Puertas, J. y Jácome, A (2017). “Topografía de un modelo físico de drenaje urbano a partir de la técnica fotogramétrica Structure From Motion (SFM)” en Revista Hidrolatinoaméricana. (Vol. 2 (2018), pp. 1-3). /www.iahr.org/PDF/Journals/Revista%20HidroLat%202018/Topogra.pdf [Fecha de consulta: 3/11/2019] 19