2014 UNIVERSIDAD DEL QUINDIO
JOSE JAVIER RODRIGUEZ HENAO
[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.
FACULTAD DE INGENIERIA
UNIVERSIDAD DEL QUINDIO
GEOMATICA EN PROYECTOS VIALES
TRABAJO N° 1
JOSE JAVIER RODRIGUEZ HENAO
UNIVERSIDAD DEL QUINDIO TECN. EN TOPOGRAFIA VIAS TEORICA 2014 – 1
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GEOMATICA EN PROYECTOS VIALES
TRABAJO N° 1
JOSE JAVIER RODRIGUEZ HENAO
PRESENTADO A: JHON JAIRO DUQUE ARANGO DOCENTE DE LA UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO
UNIVERSIDAD DEL QUINDIO TECN. EN TOPOGRAFIA VIAS TEORICA 2014 – 1
TABLA DE CONTENIDO
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INTRODUCCIÓN El 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.
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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.
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1. GEOMATICA EN PROYECTOS VIALES El 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.
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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”.
CITATION Her97 \l 9226
Este 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).” CITATION Her97 \l 9226
CITATION Her97 \l 9226 (abc, 2007) CITATION Her97 \l 9226 (Wikipedia, 2014)
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Imagen tomada de: http://water.usgs.gov/osw/gps/ sistema RTK en base y rover (en movimiento)
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.” CITATION Her97 \l 9226
CITATION Her97 \l 9226 (MundoGeo, 2012)
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Imagen tomada de: http://bit.ly/1gs6uwa Mas información del software http://bit.ly/PH8KKU descargar versión estudiantil
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”. CITATION Her97 \l 9226 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.
CITATION Her97 \l 9226 (ingeoval, 2014)
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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
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” CITATION ing14 \l 9226 . 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.
CITATION ing14 \l 9226 (Hernan Rodolfo Parra Sanchez, 1997)
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•
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Catastro y cartografía digital.
Imagen tomada de: http://bit.ly/1p1QJRy Muestra de software llamado gvSIG, trabaja por ortoimagenes, ortofotos, software libre
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.
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Imagen tomada de: http://bit.ly/1iTa4XP
3. DISEÑO GEOMETRICO DE UNA VIA 3.1 DISEÑO EN PLANTA DEL ALINEAMIENTO (SOFTWARE AUTOCAD) :
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3.2 DATOS SUMINISTRADOS
Curva Simple
Curva Compuesta
Azimut de entrada: 37°28’10”
Azimut de PI #1 –PI#2: 107°28’10”
Distancia de inicio - PI#1: 125 m
Distancia de PI #1 –PI#2: 185.70 m
Delta principal: 70° Derecha
Radio de entrada: 50 m
Abscisa del PC: K2+450.780
Radio de salida: 89 m
Radio de la curva: 70
Delta principal: 120° Izquierda
Coordenadas del PI#1: N=2500, E=2500
Deltas obligados: 76° y 44° respectivamente a los radios
3.3 CALCULOS DE ELEMENTOS PARA LA CURVA SIMPLE:
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T = R∗tan
( ∆2 )=70∗tan ( 702° )=49.014 m
G=2∗Sen−1
E=T ∗tan
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C 10 ( 2∗R )=2∗Sen ( 2∗70 )=8° 11 ´ 31 −1
( ∆4 )=49.014∗tan ( 704° )=15.454 m
Cl=2∗R∗Sen
( ∆2 )=2∗70∗Sen ( 70°2 )=80.301 m
8° 11 ´ 31 } right ) =85.450 m 10∗70 ° ¿ C∗∆ Lc= =¿ G
(
)
8° 11 ´ 31 } over {2 } =4° 5´ 45 8° 11 ´ 31 } over {2 * 10} =0° 24´ 34 DC = DM =
G =¿ 2
G =¿ 2∗C
3.3.1 DATOS DE ABSCISAS Y COORDENADAS: ABSCISA DE PC=K2+450.780
ABSCISA DE PI = ABSC PC +T =K2+ 450.780+ 49.014=K2+ 499.794 ABSCISA DE PT =ABSC PC+ LC=K2+ 450.780+85.450= K2+ 536.230
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COORDENADAS PC = N =2461.099 ; E=2470.183 COORDENADAS PI =N =2500 ; E=2500
COORDENADAS PO =N =2418.515 ; E=2425.740 ENTRETANGENCIA=DH 2−3− (T1+T2 )=185.70 m−( 49.014m+ 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: ∆ 76 ° T = R∗tan =50∗tan =39.064 m 2 2
( )
G=2∗Sen−1
E=T ∗tan
( )
C 5 ( 2∗R )=2∗Sen ( 2∗50 )=5° 43´ 55 −1
( ∆4 )=39.064∗tan ( 764 ° )=13.451 m
Cl=2∗R∗Sen
( ∆2 )=2∗50∗Sen( 762° )=61.566 m
5° 43´ 55} right ) =66.295 m 5∗76 ° ¿ C∗∆ Lc= =¿ G
(
)
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5 ° 43 ´ 55} over {2 } =2° 51´ 58 5° 43´ 55} over {2 * 5} =0° 34´ 24 DC = DM =
G =¿ 2
G =¿ 2∗C
3.4.2 RAMA #2: T = R∗tan
( ∆2 )=89∗tan ( 442° )=35.958 m
G=2∗Sen−1
E=T ∗tan
C 10 ( 2∗R )=2∗Sen ( 2∗89 )=6 ° 26´ 28 −1
( ∆4 )=35.958∗tan ( 444 ° )=6.990 m
Cl=2∗R∗Sen
( ∆2 )=2∗89∗Sen( 44°2 )=66.680
6 ° 26 ´ 28 } right ) =68.311 m 10∗44 ° ¿ C∗∆ Lc= =¿ G
(
)
6 ° 26 ´ 28 } over {2 } =3° 13´ 14 6 ° 26 ´ 28 } over {2 * 10} =0° 19´ 19 DC = DM =
G =¿ 2
G =¿ 2∗C
3.4.3 DATOS DE ABSCISAS Y COORDENADAS :
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ABSCISA DE PC ¿ 2=K2+573.674 ABSCISA DE PCC= ABSC PC + LC ( R1)=K2+573.674+ 66.295=K2+639.969 ABSCISA DE PT ¿ 2= ABSC PCC + LC ( R2)=K2+639.969+68.311= K2+ 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−Punto de origen
37 ° 28' 10 +90°=127°28'10 Contra Azmt =307 ° 28' 10 Azimut de Punto de origen−a la curva= Azmt pto prigen−a Pc+ 2∗Deflexion
Azimut de Punto de origen−a la curva=307 ° 28' 10 +2*3°46'30=315 ° 1' 10 Deflexion=Diferencia de 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−Punto de origen '
107° 28 10 - 90°=17°28'10 Contra Azmt=197 ° 28' 10
Azimut de Punto de origen−a la curva= Azmt pto prigen−a Pc−2∗Deflexion
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'
Azimut de Punto de origen−a la curva=197 ° 28 10 - 2*0°45'37=195 ° 56' 56 Deflexion=Diferencia de abscisas∗Dm
Deflexion=1.326∗0° 34 ' 24 =0°45'37
3.7 HOJA DE LOCALIZACION DE LAS CURVAS : Abscisa
Deflexión
PC K2+450,780 00° 460 3° 46´ 30" 470 7° 52´ 15" 480 11° 58´ 0" 490 16° 3´ 45" 500 20° 9´ 30" 510 24° 15´ 15" 520 28° 21´ 0" 530 32° 26´ 45" PT K2+536,230 34° 59´ 48" 540 550 560 PC K2+573,674 0°0'0" 575 0°45'37" 580 3°37'35" 585 6°29'33" 590 9°21'31" 595 12°13'29" 600 15°5'27" 605 17°57'25" 610 20°49'23" 615 23°41'21" 620 26°33'19" 625 29°25'17" 630 32°17'15"
Azimut O - PC: 307°28'10" 315°1'10" 323°12'40" 331°24'10" 339°35'40" 347°47'10" 355°58'40" 4°10'10" 12°21'40" 17°27'46"
O - PC: 197°28'10" 195°56'56" 190°13'0" 184°29'4" 178°45'8" 173°1'12" 167°17'16" 161°33'20" 155°49'24" 150°5'20" 144°21'32" 138°37'36" 132°53'40"
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DH
70
50
Norte Po=2418,515 2461,099 2468,029 2474,574 2479,975 2484,122 2486,931 2488,343 2488,33 2486,892 2485,289
Este Po=2425,74 2470,183 2376,259 2383,819 2392,235 2401,334 2410,931 2420,83 2430,829 2440,725 2446,746
2521,739 2473,664 2472,532 2471,892 2471,751 2472,11 2472,965 2474,307 2476,125 2478,398 2481,105 2484,218 2487,707
2597,48 2583,741 2588,611 2593,571 2598,569 2603,556 2608,483 2613,299 2617,958 2622,411 2626,615 2630,528 2634,11
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635 PCCK2+639,969 640 650 660 670 680 690 700 PT K2+708,280
35°9'13" 38°0'9" 0°0'36" 3°13'50" 6°27'4" 9°40'18" 12°53'32" 16°6'46" 19°20'0" 21°59'57"
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127°9'44" 121°27'52" 121°26'40" 115°0'12" 108°33'44" 102°7'16" 95°40'48" 89°14'20" 82°47'52" 77°27'58"
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89
2491,535 2495,641 2495,667 2504,478 2513,764 2523,408 2533,287 2543,278 2553,254 2561,411
2637,326 2640,128 2640,144 2644,873 2648,584 2651,23 2652,777 2653,206 2652,512 2651,093
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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
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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
http://water.usgs.gov/osw/gps/ Instituto Colombiano de Normas Técnicas (ICONTEC) http://bit.ly/1gs7ZdA
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