submitted within the UNIGIS MSc programme presentada para el Programa UNIGIS MSc
Department of Geoinformatics - Z_GIS University of Salzburg
Modelamiento 3D multitemporal de taludes artificiales utilizando Fotogrametría UAV y Sistemas de Información Geográfica en la cantera Calizas Huayco, Guayaquil, Ecuador.
Multitemporal 3D modeling of artificial slopes using UAV Photogrammetry and Geographic Information Systems in the Calizas Huayco quarry, Guayaqui, Ecuador.
by
Juan Carlos Sani Sani 11826699
A thesis submitted in partial fulfilment of the requirements of the degree of Master of Science – MSc
Advisor I Supervisor: Leonardo Zurita Arthos PhD
Guayaquil – Ecuador Abril 2024
COMPROMISO DE CIENCIA
Por medio del presente documento, incluyendo mi firma personal certifico y aseguro que mi tesis es completamente el resultado de mi propio trabajo. He citado todas las fuentes que he usado en mi tesis y en todos los casos he indicado su origen.
Guayaquil, 15 de abril de 2024 (Lugar, fecha) (Firma)
DEDICATORIA
Este trabajo está dedicado a mi querida esposa Andrea Ramírez, quien es fuente de mi inspiración y motivación para continuar aprendiendo, superándome y creciendo; del mismo modo quiero agradecer a mis padres, quienes, con su ejemplo y dedicación, me han enseñado el valor del esfuerzo y la perseverancia, a mi abuelo Papá Juan, que siempre ha sido un maestro y compañero.
AGRADECIMIENTOS
Agradezco al Ing. Marco Tinoco, por permitirme utilizar las instalaciones de las minas y canteras del grupo de concesiones manejadas por Calizas Huayco S.A para el desarrollo del tema de investigación propuesto; del mismo modo, por todo el apoyo recibido, suscribo mis agradecimientos al Ing. Anton Eitzinger y reitero mis sentimientos de alta consideración y respeto.
RESUMEN
El proyecto está enfocado en la descripción de la dinámica de taludes artificiales utilizados en la explotación de minas y canteras por análisis espacial. Por ello, el objetivo de esta investigación es describir esta dinámica en función a la explotación de minas y canteras en el conjunto de concesiones administradas por la empresa Calizas Huayco S.A. ubicada en el Km 12 vía a la Costa, en Guayaquil, Ecuador; desde diciembre de 2019 hasta febrero de 2020.
Se realizó levantamiento de información geodésica y fotogramétrica durante el periodo de análisis, con equipos GNSS y vehículos aéreos no tripulados (UAV/Drone). En base a estos datos, se desarrollaron modelos de elevación en 3D, permitiendo realizar comparaciones de superficies y cálculos para la obtención del volumen de corte y relleno. Así, se pudo observar cambios topográficos por mes, datos necesarios para la gestión de frentes de trabajo. La metodología y el flujo de trabajo presentados en este estudio han permitido determinar de forma efectiva y sencilla los volúmenes de explotación, información indispensable tanto para el seguimiento de obra, por los tomadores de decisiones, organismos de control, personal técnico y administrativo.
Para la presentación de los resultados se desarrolló un tablero de controlweb en la plataforma “ArcGIS online”, con la finalidad de mostrar de forma interactiva los cambios en la topografía de la zona de estudio por época de observación, visualizar los frentes de trabajo con mayor actividad, además de integrar indicadores importantes
This project focused on the description by spatial analysis of the dynamics of artificial slopes used in the exploitation of mines and quarries. Therefore, the objective of this research is to describe this dynamic based on the exploitation of mines and quarries in the set of concessions managed by the company Calizas Huayco S.A. located at Km 12 via the Coast, in Guayaquil, Ecuador; from December 2019 to February 2020.
Geodetic and photogrammetric information was collected during the analysis period, with GNSS equipment and unmanned aerial vehicles (UAV/Drone). Based on these data, 3D elevation models were developed, allowing surface comparisons and calculations to obtain the cut and fill volume. Thus, topographic changes per month could be observed, data necessary for the management of work fronts. The methodology and workflow presented in this study have made it possible to determine the exploitation volumes effectively and simply, essential information for the work monitoring, by decision makers, control entities, technical and administrative personnel.
To present the results, a web control panel was developed on the “ArcGIS online” platform, with the purpose of interactively showing the changes in the topography of the study area by observation period, visualizing the work fronts with greater activity, in addition to integrating important indicators.
Keywords: Drone, Quarries, GIS, UAV, Volume.
3.2.
3.4.
ASPRS
DRONE
GLOSARIO
Sociedad Americana de Fotogrametría y Sensores Remotos
Vehículo aéreo que vuela sin tripulación
GCP Puntos de control por sus siglas en inglés (Ground Control Points).
GNSS Sistema de Navegación Global por sus siglas en inglés (Global Navegation Satellite System)
GPS Sistema de Posicionamiento Global por sus siglas en inglés (Global Positioning System).
GSD Es la distancia en el suelo que separa los centros de dos píxeles adyacentes de una fotografía aérea por sus siglas en inglés (Ground Sample Distance).
IGM Instituto Geográfico Militar del Ecuador
LAS Formato industrial creado y mantenido por la American Society for Photogrammetry and Remote Sensing para nubes de puntos densas.
MDE Modelo Digital de Elevaciones
MDS Modelos digitales de Superficie
MDT Modelo Digital de Terreno, representación del suelo desnudo sin ningún objeto, como la vegetación o los edificios.
RGB Banda de color natural (Rojo-Red, Verde-Green, Azul-Blue)
RTK Metodología de posicionamiento satelital en tiempo real por sus siglas en inglés (Real Time Kinematic)
SIG Sistema de Información Geográfica
SIRGAS Sistema de Referencia Geocéntrico para las Américas
TIFF Formato de archivo informático para almacenar imágenes de mapa de bits por sus siglas en inglés (Tagged Image File Format)
UAS Sistemas Aéreos no Tripulados porsus siglas en inglés (Unmanned Aircraft System)
UAV Vehículo Aéreo no Tripulado por sus siglas en inglés (Unmanned Aerial Vehicle)
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Composición de un talud
Figura 2. Clasificación de Taludes
Figura 3. Clasificación de Minería ..........................................................................................25
Figura 4 Clasificación de posicionamiento GNSS
Figura 5. Flujograma de metodología
Figura 6 Flujograma de metodología (A) Geodesia
Figura 7. Mapa Político del Ecuador
Figura 8. Ubicación General Calizas Huayco S.A..................................................................33
Figura 9. Ubicación y frentes de trabajo dentro de las concesiones de Calizas Huayco S.A.
Figura 10. Ubicación Vértice Geodésico Calizas Huayco S.A.
Figura 11. Vértice Geodésico BASE HUAYCO......................................................................36
Figura 12. Vértice Geodésico BASE HUAYCO
Figura 13. Rastreo GNSS en modo RTK de puntos de controlterrestre, Receptor GNSS móvil
Figura 14. Puntos de control terrestre (GCP) de los frentes de trabajo en Calizas Huayco S.A.
Figura 15. (a) Radio control DJI Mavic 2 Pro. (b y c) UAV marca DJI modelo Mavic 2
Figura 18. Planificación Vuelo 1/4 Pix4D
Figura
Figura 21. Planificación Vuelo 4/4 Pix4D
Figura 22. Resumen de la toma de fotografías capturadas en app Pix4D
Figura 23. Flujograma de metodología Proceso Fotogramétrico
Figura 24. Visualización simultanea de información 2D y 3D en el aplicativo ArcGIS Pro...46
Figura 25 Configuración de la herramienta LAS Dataset to TIN
Figura 26. Configuración de la herramienta TIN To RASTER
Figura 27 (a) Representación 2D del MDT Huaco Época 00 en ArcGIS Pro. (b)
Representación 3D del MDT Huaco Época 00 en ArcGIS Pro
Figura 28 Configuración de la herramienta HILLSHADE
Figura 29. (a) Representación 2.5D del MDT Huaco Época 00 y el raster de sombras. (b)
Representación 3D del MDT Huaco Época 00 y el raster de sombras en ArcGIS Pro .........49
Figura 30. Digitalización Zonas de Interés.............................................................................50
Figura 31. Limite Zona 1
Figura 32. Límite Zona 2
Figura 33 Límite Zona 3
Figura 34. Límite Zona 4.........................................................................................................52
Figura 35 Ubicación de la herramienta CUT FIL en el ToolBox de ArcGIS Pro 53
Figura 36. CUT FILL para la Zona 1, Época 00 vs 01 54
Figura 37 Visualización de la estimación de volumen en múltiples vistas conectadas en ArcGIS Pro 54
Figura 38. Ráster obtenida de la herramienta “CUT FILL” de la Zona 1 en el aplicativo ArcGIS Pro 55
Figura 39. Herramienta “Calculate Field” con el código en lenguaje Python ........................55
Figura 40. Tabla de atributos raster CutFill Zona 1 en el aplicativo ArcGIS Pro 56
Figura 41. Modelo cartográfico para transformar el raster de estimación de volumen
Z1_00vs01 en una capa vector tipo polígono 57
Figura 42. Flujo de trabajo para obtener la cartografía temática...........................................58
Figura 43 Mapa Topográfico Calizas Huayco 2019 59
Figura 44. Mapa Ortofotografía Calizas Huayco Época 00 (Diciembre 2019)
Figura 45 Mapa Ortofotografía Calizas Huayco Época 01 (Enero 2020)
60
61
Figura 46. Mapa Ortofotografía Calizas Huayco Época 02 (Febrero 2020)..........................61
Figura 47 Mapa de Sombras Calizas Huayco Época 00 (Diciembre 2019)
Figura 48. Mapa de Sombras Calizas Huayco Época 01 (Enero 2020)
Figura 49 Mapa de Sombras Calizas Huayco Época 02 (febrero 2020)
Figura 50. Mapa de estimación de volumen Zona 1 Época 00 Vs Época 01
62
62
63
65
Figura 51. Estimación total de volumen Época 00 vs 01 – Zona 1........................................65
Figura 52. Mapa de estimación de volumen Zona 1 Época 00 Vs Época 02
66
Figura 53. Totales de estimación de volumen Época 00 vs 02 – Zona 1..............................66
Figura 54. Mapa de estimación de volumen Zona 2 Época 00 Vs Época 01 67
Figura 55. Totales de estimación total de volumen Época 00 vs 01 – Zona 2......................68
Figura 56. Mapa de estimación de volumen Zona 2 Época 00 Vs Época 02 68
Figura 57. Totales de estimación total de volumen Época 00 vs 02 – Zona 2 69
Figura 58 Mapa de estimación de volumen Zona 3 Época 00 Vs Época 01 69
Figura 59. Totales de estimación total de volumen Época 00 vs 01 – Zona 3 70
Figura 60. Mapa de estimación de volumen Zona 3 Época 00 Vs Época 02........................70
Figura 61. Totales de estimación total de volumen Época 00 vs 02 – Zona 3 71
Figura 62 Mapa de estimación de volumen Zona 4 Época 00 Vs Época 01 72
Figura 63. Totales de estimación total de volumen Época 00 vs 01 – Zona 4 72
Figura 64. Mapa de estimación de volumen Zona 4 Época 00 Vs Época 02........................73
Figura 65. Totales de estimación total de volumen Época 00 vs 02 – Zona 4 74
Figura 66. Mapa de clasificación de la Ortofoto Época 02 75
Figura 67 Tablero Operacional Calizas Huayco 76
Tabla 1. Base Huayco
ÍNDICE DE TABLAS
CAPITULO 1
1. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
1.1. Antecedentes
En la presente década, el avance tecnológico en vehículos aéreos no tripulados (UAV) con sensores ópticos, lídar y multiespectrales, ha causado un alto impacto en el levantamiento de información para las Geociencias y como herramienta para estudios locales, permitiendo la obtención de productos fotogramétricos y cartográficos por restitución fotogramétrica de bajo costo, a escalas de trabajo superiores a 1:5,000, e incluso alcanzando precisiones para productos a escala 1:500.
Los procesos fotogramétricos para la obtención de productos cartográficos de la información levantada por Sistemas Aéreos No tripulados (UAS, por sus siglas en inglés), iniciaron a finales de la primera década del 2000, por lo tanto, a la fecha se cuenta con hardware y software eficientes, lo que ha permitido que investigadores de las geociencias incursionen en el análisis y desarrollo de metodologías, por ejemplo:
Estudio de viabilidad de aplicaciones de observación aérea con UAVs y elaboración de un plan de empresa, Cataluña (Gallardo, 2007).
Producción de productos cartográficos: MDT y ortofoto a partir de imágenes Capturadas por un vehículo UAV (Fernández, 2010).
Estudio y Diseño de Metodología con Técnicas GPS para la actualización de la Cartografía Catastral del Municipio Palavecino (Venezuela) (Camargo, 2011).
Vehículos aéreos no tripulados para uso civil. Tecnología y aplicaciones (Barrientos, del Cerro, Gutiérrez, y San Martín, 2007)
Teledetección Aérea no Tripulada (“Unmanned Aircraft System”) (UAS), Ventajas y Aplicaciones. CENIA-Chile (Castro, 2012).
Demonstrating UAV‐acquired real‐time thermal data over fires. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing (Ambrosia et al., 2003)
La estereoscopía, métodos y aplicaciones en diferentes áreas del conocimiento (Cárdenas Quiroga, Morales Martín, y Ussa Caycedo, 2015)
Mediciones de Desniveles en Infraestructura Agrícolas a través de la Estereoscopia Digital (Silva, 2012).
Los productos generados por fotogrametría UAV son compatibles con levantamientos topográficos convencionales, permitiendo su uso en industrias como la construcción, minería, agricultura y catastro; mejorando la eficiencia y adquisición de información espacial para tomar decisiones.
A partir de 2008, la industria minera en el Ecuador viene presentando un crecimiento exponencial, enfocándose en la extracción de metales como: oro, plata y cobre, además de la explotación de minerales no metálicos como son: agregados de arcillas y calizas para la industria y la construcción.
En el Registro Oficial Suplemento 517 del 29 de enero de 2009 (Asamblea Nacional del Ecuador, 2009), se publica la Ley de Minería, otorgando la normativa e instrumentos legales necesarios para el desarrollo de esta actividad, buscando el fortalecimiento del sector como un polo de desarrollo económico En este cuerpo legal se encuentran las cuatro clases de explotación: la artesanal, pequeña, mediana y minería a gran escala, clasificación en función de los volúmenes de producción.
De acuerdo al Banco Central del Ecuador, “La contribución de las actividades mineras al producto interno bruto (PIB) no creció desde 2007, la explotación de minerales metálicos se mantuvo en un nivel del 0.2% del PIB desde 2007 a 2013, y recién en 2014 y 2015 incrementan su contribución levemente a 0.3%; similar comportamiento se observa en la explotación de minerales no metálicos y actividades de apoyo a las minas y canteras, de igual manera solo desde 2013 tiene un ligero aumento” (BCE, 2017, pág. 6).
La minería no metálica está compuesta por diez elementos, de los cuales el 80% de ingresos se generan por la extracción de piedra caliza y agregados para la construcción, la mayoría de las concesiones de este tipo son de pequeño y mediano nivel. Se observó que estas actividades se concentran en las siguientes ocho provincias: Pichincha, Azuay, Orellana, Sucumbíos Zamora Chinchipe Guayas y Esmeraldas (BCE, 2017, pág. 12)
La ciudad de Guayaquil es la segunda ciudad más poblada del Ecuador, según datos del Instituto Nacionalde Estadística yCensos;cuenta con 3,645,483 habitantes (INEC,2010), factor por el cual, en la última década, el sector constructivo se ha intensificado, ofertando proyectos inmobiliarios para suplir las necesidades de acceso a vivienda Por lo tanto, se incrementó la demanda de materiales de construcción producidos en canteras.
En la Parroquia Tarqui, del cantón Guayaquil en la provincia del Guayas, sobre el margen derecho de Vía a la Costa entre los kilómetros 9 y 20, se asientan 17 canteras que funcionan aproximadamente desde hace 30 años, estas proveen de material pétreo y calizas al sector de la construcción para la ciudad de Guayaquil (Velasco Castello, 2016)
Calizas Huayco es una cantera activa desde Julio de 2014, ubicada en el KM 12 ½ de Vía a la Costa, y sus principales productos son: áridos para la construcción, cales y carbonatos El proceso de explotación inicia con la conformación de terrazas y taludes en base al uso de explosivos y maquinaria, esta actividad se define a partir de un control topográfico continuo, el cual permite realizar la planificación y seguimiento de la explotación minera, como también la comparación entre los volúmenes de producción y de los volúmenes estimados de extracción.
El presente trabajo propone el uso de la fotogrametría con drones y la presentación del análisis espacio temporal de los taludes artificiales mediante un aplicativo web en función de los SIG, con la finalidad de mejorar el monitoreo de la explotación mediante mapas web dinámicos útiles para la planificación y toma de decisiones.
La metodología para definir la información cuantitativa de la extracción de material de un talud artificial se genera a partir del cálculo de volúmenes de corte y relleno de las áreas intervenidas Tradicionalmente este procedimiento se realizaba con levantamientos topográficos tradicionales, para su posterior calculo Sin embargo, alutilizar los aplicativos SIG y las nubes de puntos fotogramétricas, se puede generar un modelado 3D de las áreas de extracción con mayor detalle, permitiendo que la estimación de volúmenes sea más precisa, además de contar con otros productos como es la ortofoto que proporciona datos de las dimensiones y distancias de las zonas de extracción en la cantera.
1.2. Objetivo General
Obtener cartografía ráster mediante sistemas GNSS (Sistema Global de Navegación por Satélite) y fotogrametría UAV para evaluar la dinámica de taludes artificiales en elproceso de explotación minera mediante modelos 3D durante 3 meses en la cantera Calizas Huayco S.A ubicada en la provincia del Guayas, Ecuador.
1.2.1. Objetivos Específicos
Integrar nubes de puntos para el modelamiento 3D en aplicativos de Sistemas de información geográfica.
Estimar el volumen de corte y relleno mediante modelos 3D obtenidos de nubes de puntos del ajuste fotogramétrico.
Generar la interoperabilidad de la información analizada para los tomadores de decisiones
Desarrollar un Tablero Operacionalonline para la gestión minera utilizando cartografía ráster.
1.3. Pregunta de Investigación
¿Cuál es la dinámica de los taludes artificiales y los volúmenes de material removido de las áreas de concesión Calizas Huayco S.A.?
¿Cómo los productos cartográficos ráster 2D y 3D obtenidos con UAV se pueden integrar en aplicaciones online para el manejo de canteras como herramienta de planificación?
¿Qué ventajas tienen los aplicativos SIG online sobre las herramientas de escritorio para la gestión de información ráster?
1.4. Hipótesis
Es posible integrar la cartografía local y los modelos 3D multitemporales en un sistema de información geográfica como herramienta de planificación para el desarrollo de una explotación minera con taludes artificiales.
1.5. Justificación
El Ecuador es un país con una alta actividad y dinámica sísmica, volcánica y de fenómenos meteorológicos como la precipitación, por mencionar algunas de las variables más importantes que pueden desencadenar e incrementar el riesgo de eventos por deslizamiento.
La susceptibilidad a movimientos en masa en taludes naturales o artificiales es una amenaza que puede gestionarse de manera efectiva, logrando prevenir pérdidas humanas y económicas.
En una escala local, el desarrollo y construcción de infraestructura vial, explotación de minerales y la expansión urbana son actividades que generan taludes artificiales como producto secundario. El monitoreo de estos permitiría una gestión de riesgos y recursos optima, logrando tener datos cualitativos y cuantitativos efectivos para la toma de decisiones.
Hoy los sistemas de información geográfica permiten modelar y visualizar fenómenos naturales y antrópicos a escalas grandes (1:1000-1:250) en 2D y 3D de forma multitemporal. La integración de esta información en bases de datos espaciales permite la creación de escenarios que ayudaran a la toma de decisiones en territorio, aportando una herramienta de planificación.
La cartografía es una herramienta poderosa para la planificación territorial, gestión de riesgos y de manera más recurrente en actividades productivas como la minería y la construcción, proporcionando información a detalle necesaria para la planificación y ejecución de los proyectos.
En la actualidad, se cuenta con herramientas tecnológicas que permiten cumplir con la metodología tradicional a escala local, en base a la combinación de ramas geoespaciales como la geodesia, fotogrametría y los sistemas de información geográfica El estudio realizado presentará el levantamiento y monitoreo del avance de explotación en los taludes artificiales de la cantera Huayco, en la provincia del Guayas, Ecuador.
La unión de varias técnicas y herramientas que permiten el levantamiento y desarrollo de productos fotogramétricos y geodésicos incorporados en un flujo de trabajo en base a los sistemas de información geográfica permitirá el monitoreo de los avances de la explotación minera, optimizando recursos y tiempo, con productos de mayor detalle que los métodos tradicionales, generando procesos de gestión de canteras más eficientes.
El monitoreo y avance de explotación de minas y canteras superficiales se realiza utilizando métodos topográficos, los cuales permiten tener un modelo tridimensional del terreno de manera general, con un coste económico alto, ya que el tiempo de trabajo en campo y de procesamiento es amplio, por lo que no se puede obtener información multitemporal mensual. Calizas Huayco realiza dos actualizaciones de su topografía anualmente. Mediante la fotogrametría y los SIG se propone realizar un monitoreo mensual, mediante la generación de cartografía 2D y 3D. Estos insumos servirán para verificar los trabajos de extracción de minerales de los taludes artificiales de manera cuantitativa mediante el cálculo de volumen utilizando los Modelos Digitales de Terreno (MDT) y la identificación de frentes de trabajo mediante la cartografía base proporcionada por la ortofotografía.
1.6. Alcance
La concesión minera Calizas Huayco S.A comprende un área aproximada de 2,000 ha con una producción anual promedio de 550 toneladas de agregados pétreos, por condiciente al presentar una actividad considerable al año. Para el desarrollo de esta
investigación se lleva a cabo desde la definición del marco de georeferencia hasta la elaboración del tablero operacional con los resultados de las mediciones realizadas. Para mayor entendimiento se detalla a continuación las fases del proceso:
1. Definición del marco de referencia (Coordinación de Georeferencia)
2. Planificación de vuelos por drone
3. Colocación de marcas y medir los GCP (Ground Control Points)
4. Procesamiento fotogramétrico
5. Generación de modelos digitales de terreno (MDT)
6. Cálculo de volúmenes
7. Generación del tablero operacional
Elmétodo de estudio propuesto en base a técnicas fotogramétricas ygeodésicas permitirá a la concesión implementar un modelo de proceso eficaz, eficiente y preciso.
Las fechas seleccionadas para el levantamiento de la información son desde diciembre de 2019 a febrero de 2020, ya que la concesión tenía la necesidad de realizar el seguimiento de cuatro frentes activos.
CAPITULO 2
2.
MARCO TEÓRICO
2.1.
Talud
Un talud o ladera es una masa de tierra que no es plana, sino que posee pendiente o cambios de altura significativos (Carbajal Davila, 2018). Los taludes son superficies inclinadas que adoptan esta posición de manera permanente o en muchos casos, temporalmente (IngeCivil, 2019). En la literatura técnica se define como ladera cuando su conformación actual tuvo como origen un proceso natural y talud cuando se conformó artificialmente (Corrales Castaño et al., 2013).
De acuerdo con Corrales Castaño et al. (2013), los taludes tienen los siguientes elementos constitutivos, tal como se muestran en la figura 1:
Pie/Base: Es el sitio donde se da un cambio brusco de pendiente en la parte inferior del talud.
Cabeza/Cresta: Se refiere al sitio de cambio brusco de pendiente en la parte superior del talud, la pendiente de este punto hacia abajo puede ser semi vertical o vertical.
Altura: Es la distancia vertical que existe entre el Pie y la Cabeza.
Altura del nivel freático: Es la distancia vertical desde el pie del talud hasta el nivel de agua que puede infiltrar en el talud La altura delnivelfreático se acostumbra a medirla debajo de la cabeza del talud.
Pendiente: Es la medida de la inclinación de la superficie del talud entre la cabeza y el Pie. Puede medirse en grados, en porcentaje o en relación m:1, en la cual m es la distancia horizontal que corresponde a una unidad de distancia vertical.
Clasificación de taludes
Los taludes se clasifican en dos grupos:
Natural
Son pendientes naturales de terrenos, no intervenidos por la acción del hombre, se pueden establecer como consecuencia de procesos erosivos dando lugar a laderas o acantilados Son estructuras difíciles de caracterizar ya que poseen varias irregulares.
Artificial
Son aquellos cortes o terraplenes que realiza el hombre, modificando el estado natural del terreno, este tipo de estructuras son comunes en el desarrollo de proyectos de ingeniería, explotación de minas y canteras. Su caracterización es más sencilla pues están bien definidos.
Los taludes naturales pueden descomponerse en diferentes clases dependiendo de su génesis. Mientras que los taludes artificiales se dividen por la naturaleza de su construcción y el uso de esta teniendo los terraplenes o taludes de relleno y por excavación (Das, 2001); como se describe en la figura 2.
Figura 1 Composición de un talud
Fuente: Corrales Castaño et al. (2013)
Por Desgaste
Naturales
Por Acumulación o Deposito
TALUDES
Por Terraplen/Relleno
Artificiales
Por Excavación
Figura 2 Clasificación de Taludes
Fuente: Das (2001)
2.2. Minería
Lomas o Taludes en Valle
Acantilados
Costeros y de Ríos
Laderas y Taludes
Detriticos
Taludes de Deslizamiento o FLujo
Terraplenes y Presas
Pilas de escombros
Cortes y excavaciones sin apuntalar
La minería es el arte de trabajar las minas (Real Academia Española, 2023). Es una de las actividades humanas de mayor antigüedad, siendo fuente de materiales para la construcción de herramientas. La minería ha evolucionado según las necesidades de producción En la actualidad, existe una creciente demanda de materiales minerales metálicos como oro, plata, acero y cobre, los cuales se utilizan en la mayoría de los productos electrónicos, mientras que los minerales no metálicos son materia prima para proyectos de infraestructura ya que sirven para elaborar bloques, hormigón y demás materiales.
La minería es una actividad económica representada por la explotación o extracción de los minerales que se han acumulado en elsuelo y subsuelo en forma de yacimientos,para el aprovechamiento de estos minerales como materias primas básicas para la fabricación
de una variedad de productos industriales, comerciales y de uso diario (Ministerio de Energía y Minas Perú, 2019)
En Ecuador dentro de la Ley de Minería se establece como una actividad económica que comprende el proceso de extracción, explotación y aprovechamiento de minerales que se hallan en la superficie terrestre con fines comerciales (Asamblea Nacional del Ecuador, 2009)
Antes de comenzar la explotación minera se realizan trabajos de sondeo y perforación de prueba. Si son positivos los resultados se comienza a explotar la mina ya que se tiene certeza de que es económicamente rentable la mina o yacimiento (Orsi, 2017)
2.2.1. Mina
Una mina es la excavación que tiene como propósito la explotación económica de un yacimiento mineral, que puede ser a cielo abierto o subterráneo. También se define como un yacimiento, formación o criadero de minerales o de materias fósiles, útil y aprovechable económicamente, ya se encuentre en el suelo o el subsuelo (BCE, 2018).
2.2.2. Tipos de minería
La minería se puede clasificar por el método de explotación, dividiéndose en dos tal como se muestra en la figura 3 Existen diferentes tipos de minas superficiales las cuales obtienen su nombre por el tipo de materiales extraídos. Las minas de placer procesan minerales y metales pesados como oro, plata, platino entre otros; las canteras se dedican a la extracción de materiales industriales y de construcción como calizas, arenas. El segundo método se conoce como minería subterránea y se basa en la construcción de túneles o galerías penetrando la roca hasta llegar a la mina o yacimiento, en el caso de materiales líquidos como el petróleo, o minerales solubles como la sal o materiales blandos como el carbón se emplea pozos de perforación (UNMSM , 2019).
MINERÍA
SUPERFICIAL
SUBTERRANEA
CIELO ABIERTO CANTERAS
MINAS DE PLACER
TUNELES Y GALERIAS
POZOS DE PERFORACIÓN
3. Clasificación de Minería
Fuente: Das (2001)
2.3. Sistema Global de Navegación por Satélite GNSS
El posicionamiento por satélite es una técnica que trata de determinar la posición de un punto mediante observaciones por satélites. Esta técnica se basa en conocer la posición de los satélites y calcular la distancia que existe desde elpunto deseado hacia estos Para ello se necesita un receptor satelital con el cual se puede determinar la posición del receptor respecto del origen del marco de referencia en función de la distancia que existe entre el receptor y el satélite Es necesario obtener la distancia de por lo menos cuatro satélites en diferentes posiciones Existen distintas técnicas de posicionamiento, pero todas implican el conocimiento de la posición del satélite (Manzano-Agugliaro, Corchete, y Aguilera, 2004)
2.3.1. Métodos de posicionamiento
Existen diversas metodologías para la obtención de coordenadas, el uso de cada una de ellas depende de la precisión de las coordenadas a obtener y el tiempo que deberá rastrear el receptor GNSS. El método más preciso y con mayor tiempo de rastreo es el Estático, y el método más rápido es elRTK (Real Time Kinematic – Cinemática en Tiempo Real), el cual está dentro de las metodologías en tiempo real tal como se muestra en la figura 4.
Figura
POSICIONAMIENTO GNSS
4 Clasificación de posicionamiento GNSS
2.4. Fotogrametría
De acuerdo con la Sociedad Americana de Fotogrametría y Sensores Remotos (ASPRS) según lo que indican Arriola, Ferencz y Rimolo-Donadio (2018) en su investigación, la fotogrametría es definida como el arte, ciencia y tecnología para conseguir información confiable sobre objetos físicos y el ambiente, mediante procesos de grabación, medición e interpretación de patrones e imágenes de energía electromagnética radiada u otras emisiones.
De este modo, en su artículo (Fotogrametría terrestre con sistemas aéreos autónomos no tripulados) detallan los tipos de sistemas fotográmetricos utilizados, obteniendo los siguientes:
Fotogrametría Aérea.
Fotogrametría Terrestre.
El principio de la fotogrametría en la actualidad se basa en la adquisición de imágenes en formato digital, permitiendo la optimización delproceso y minorando elcosto y los tiempos para la generación de productos fotogramétricos. Arriola et al. (2018), también indican en los resultados de su investigación que estos sistemas cuentan con alto potencial para diversas aplicaciones en el campo científico, incluyendo estudios para cuantificación de la erosión hídrica en parcelas agrícolas.
Figura
2.4.1. Proceso Fotogramétrico
El Método General de la Fotogrametría, entendido como proceso operativo es un encadenamiento de transformaciones y procesamientos numéricos en el que las coordenadas de salida de una determinada fase actúan como coordenadas de entrada en la siguiente (Lahoz, 2014)
Los procesamientos numéricos se articulan en torno a las orientaciones, mediante las cuales se reconstruye la superficie del terreno y son los siguientes:
Orientación Interna puede considerarse como el proceso que permite transformar las coordenadas instrumentales en foto coordenadas
Orientación externa, permite transformar las foto coordenadas en coordenadas terreno.
Proceso de auto calibración es el que los abarca a todos ellos contemplando la transformación global desde las coordenadas instrumentales a las coordenadas terreno.
2.4.2. Productos Fotogramétricos
Fotografía Aérea
La fotografía aérea se obtiene por la realización de un vuelo fotogramétrico, es decir, un vehículo sobrevuela una zona tomando fotografías, abarcando una superficie determinada. Estas fotografías son una representación cónica del territorio y están limitadas por deformaciones geométricas debido a la perspectiva, además, existen deformaciones causadas por el relieve del terreno, la falta de verticalidad de la toma fotográfica y las distorsiones propias delobjetivo de la cámara que toma la imagen (IECA, 2014)
Nubes de Puntos
Una nube de puntos es un gran conjunto de puntos de datos que se establecen en un sistema de coordenadas tridimensional. Cuanto más densos sean los puntos, más detallada será la reconstrucción (Pix4D, 2020)
Una nube de puntos densa generada a partir de imágenes mediante fotogrametría, es la determinación de un punto en su espacio físico, utilizando al menos dos imágenes distintas en las que el punto se pueda ver. Es necesario conocer la posición de las
fotografías aéreas al momento de la toma, este procedimiento es el resultado de la orientación externa, porque la determinación y densificación de los puntos se realizará en esa posición inicial, obteniendo un mapa 3D denso de la escena fotografiada. (Delgado Arenillas, 2016)
Modelo Digital de Elevaciones (MDE)
Un MDE se define como una estructura numérica de datos tridimensionales que representan la distribución espacial de la altitud de la superficie del terreno Son empleados en aplicaciones como la ingeniería civil, las ciencias de la Tierra, la gestión y planificación de recursos, la topografía y fotogrametría y, finalmente, las aplicaciones militares (Hidráulica Fácil, 2020)
La creación de Modelos Digitales de Elevación (MDE) en el proceso fotogramétrico utilizando la nube de puntos es necesaria, porque se utilizará el MDE en el proceso de ortorectificación de las fotografías aéreas a fin de eliminar las distorsiones del terreno y producir un ortomosaico u ortofoto (Pix4D, 2020)
Es posible producir dos tipos de MDE:
Modelos digitales de Superficie (MDS)
El MDS es un ráster analítico valioso que se utiliza para clasificar las entidades de las ortoimágenes, por ejemplo, para diferenciar entre pavimentos de asfalto y cubiertas asfálticas. No se debe usar para la ortorrectificación de imágenes a no ser que las imágenes de origen tengan una visualización de nadir sin inclinación de edificios ni entidades, para así producir ortoimágenes reales (Pix4D, 2020).
Modelos digitales de Terreno (MDT)
El MDT es un conjunto de capas (generalmente ráster) que representan diferentes características de la superficie de la tierra derivadas de una capa de elevación digital terrestre, sin incluir la elevación de los objetos que contenga. También se conoce como elevación de suelo desnudo. El dataset de MDT de suelo desnudo se usa para producir ortoimágenes y ortomosaicos (Universidad de Murcia, 2023)
Ortofotos
La ortofoto (del griego Orthós. correcto, exacto) es una presentación fotográfica de una zona en la superficie terrestre, donde todos los elementos presentan la misma escala, libre de errores y deformaciones, con la misma validez de un plano cartográfico. Una ortofoto u ortoimagen es un tipo de dato geográfico, obtenido mediante el procesamiento de varias fotografías aéreas en donde, se corrigen las deformaciones por perspectiva, posicionamiento y las distorsiones focales con el propósito de generar una única imagen que cuenta con una corrección geométrica y se encuentra georreferenciada con la misma calidad cartográfica que un plano o mapa según su escala de trabajo. (Instituto Nacional de Estadística y Geografía, 2020)
CAPÍTULO 3
3. METODOLOGÍA
3.1. Flujogramas metodológicos
Para el desarrollo de la investigación se toma como referencia el flujograma metodológico que se muestra en la figura 5, donde se incluye la fase de campo:
Iniciar
DELIMITAR AREA DE ESTUDIO
DEFINICIÓN DE ESCALA DE TRABAJO GEODESIA
LEVANTAMIENTO EPOCAS MULTITEMPORALES
ESTIMACIÓNDEVOLUMEN (Talud)
PUBLICACIÓNDE INFORMACIÓNPARAA EL MANEJODECANTERA (STORYMAP, OPERATION DASHBOARD)
Terminar
INTEGRACIÓN APLICATIVO SIG
GENERACIÓN DE CARTOGRAFIA 2D/3D
MANEJONUBES DEPUNTOS
CREACIÓN DE SUPERFICIES (MODELO3D)
CREACION MODELOS 2.5D (RSATER DE SOMBRAS
MANEJODE ORTOFOTOS DE ESCALAS GRANDES
DEFINICIÓN DE AREAS DE INTERES
CARTOGRAFIA 3D POREPOCA
Se realizaran 3 épocas demonitoreo para el análisis
En la figura 6 se muestra el procedimiento para definir el marco de referencia geodésico que se utiliza para el desarrollo de la investigación:
Figura 5. Flujograma de metodología
Posicionamien to GNSS
Diferencial de 48 Horas
Procesamiento con red geodésica SIRGAS
No
Iniciar
Cuento con una Red GNSS (ACTIVA/PASIVA
SI
Posicionamien to GNSS
Diferencial de 2 Horas
COORDENAS GNSS PROYECTO
CREACIÓN DE RED GNSS LOCAL (PROYECTO)
UBICACIÓN DE PUNTOS DE CONTROL TERRESTRE PARA VUELO FOTOGRAMETRICO (GCP)
LEVANTAMIENTO GNSS RTK DE LOS GCP
COORDENAS GNSS DE GCP
Terminar
Procesamiento con red geodésica local (REGME ECUADOR)
Figura 6 Flujograma de metodología (A) Geodesia
La metodología del proyecto se definió en cuatro fases que abarcan en términos generales los pasos a seguir para alcanzar los objetivos de este trabajo, siendo:
FASE 01: Definición del área de estudió y la escala de trabajo
RINEX RINEX
FASE 02: Levantamiento Fotogramétrico por épocas
FASE 03: Estimación de volúmenes
FASE 04: Gestión de la información
3.2. FASE 01: Definición del área de estudió y la
escala de trabajo
3.2.1. Zona de estudio
La zona de estudio está localizada en Ecuador, país de América del Sur, que colinda al norte con Colombia, este y sur con Perú El Ecuador en su territorio continental se divide en tres regiones: Costa, Sierra y Amazonia, esto es por la presencia de la cordillera de los Andes.
El Ecuador se divide administrativamente por provincias tal como se muestra en la figura 7. El área de interés es la cantera de nombre Calizas Huayco; la cual es un consorcio de concesiones mineras pétreas que cuenta con una extensión aproximada de 200 ha, se ubica en la parroquia Tarqui perteneciente al Cantón Guayaquil, sobre el km 12 vía a la Costa, de la provincia del Guayas ubicado en la región costa del Ecuador, esta ubicación se muestra en la figura 8.
Figura 7. Mapa Político del Ecuador Fuente: Merino (2021)
Como se muestra en la Figura 9,existen tres zonas de producción y un área de compendio con un comportamiento dinámico que permitirá realizar el monitoreo temporal de los taludes artificiales generados por la explotación de minerales.
Figura 8. Ubicación General Calizas Huayco S.A.
Figura 9 Ubicación y frentes de trabajo dentro de las concesiones de Calizas Huayco S.A.
3.2.2.
Escala de trabajo
Con el fin de garantizar la precisión y el nivel de detalle de los productos cartográficos 2D y 3D, se buscó un equilibrio entre el tamaño de píxel de la ortofoto (GSD, por sus siglas en inglés), la unidad mínima de mapeo y las tolerancias máximas de la escala propuesta.
Por convención cartográfica se debe utilizar una escala grande para la estimación de volúmenes, pues este trabajo se considera un cálculo de ingeniería y necesita información con un nivel de detalle capaz de definir los objetos cartográficos con una precisión alta (Faba, 2022)
Con el fin de poder obtener modelos digitales de terreno capaces de generar curvas de nivel con intervalos de hasta 50 cm y con la capacidad de identificar de manera visual sobre las ortofotos un objeto de referencia de 30 cm por 30 cm (poste de alumbrado), se definió la escala de trabajo 1:1,000, para los productos cartográficos generados. La cartografía 2D y 3D cumplirá con la normativa de generación de cartografía del Ecuador, garantizando de esta manera la calidad de la información.
Las tolerancias máximas permisibles para generar cartografía en el Ecuador, se encuentra en la Norma Ecuatoriana A2 (Instituto Geográfico Militar del Ecuador, 2006) para realizar cartografía topográfica a cualquier escala, indicando, que la precisión para el control horizontal de productos cartográficos debe cumplir:
“La posición del noventa por ciento (90%) de los puntos bien definidos, no diferirán de la posición verdadera en más de dos décimas de milímetro (0,3 mm), a la escala del mapa” (Instituto Geográfico Militar del Ecuador, 2006)
En el presente estudio de acuerdo con la normativa, se requiere una precisión de 0.30 m.
La resolución del mosaico rectificado debe garantizar la digitalización del objeto mínimo a mapear el cual, según el IGM (2006) debe reflejar todos los detalles planímetros del terreno y construcciones que puedan ser observados, con una dimensión mínima o mayor de quince decimas de milímetro (0.15 mm) a la escala del mapa. En correspondencia a esta normativa, la ortofoto debe tener un GSD que permita distinguir objetos con un tamaño mínimo de 15 cm.
3.2.3.
Sistema de Referencia
Es necesario definir el sistema de referencia espacial que se utilizó en el desarrollo del proyecto, puesto que todas las capas de información espacial deberán estar proyectadas
en un mismo datum horizontal y vertical. Permite, de esta manera, la correcta superposición de información espacial, logrando así conocer la dinámica de los frentes de trabajo definidos. Para el desarrollo de las actividades de campo, Calizas Huayco S.A. proporcionó un vértice geodésico, el cual se encuentra ubicado en la zona noroeste de la cantera tal como se muestra en la figura 10
Figura 10. Ubicación Vértice Geodésico Calizas Huayco S.A.
En la figura 11 se muestra que el vértice se encuentra monumento por una base de concreto, con una varilla de acero incrustada en el centro Las coordenadas están ajustadas en el Sistema de Referencia PSAD 561, utilizando la proyección cartográfica, en la tabla 1 se muestran los siguientes datos: UTM zona 17 Sur, cuya componente Norte es 9’,760,288.06m, la componente Este es 613,310.18 m y la elevación tiene un valor de 73 48 m sobre el nivel del mar Es necesario aclarar que el uso de este sistema de referencia obedece a los requerimientos normativos de las actividades de explotación minera que exige el municipio de Guayaquil
1 PSAD56.- Provisional South America Datum 1956 - Datum Provisional de Sudamérica 1956 (SIRGAS, 2019)
Sistema de referencia: PSAD56
Elipsoide: PSAD 56
Proyección: UTM
Zona: 17 SUR
Figura 11. Vértice Geodésico BASE HUAYCO
Tabla 1. Base Huayco
3.2.4.
Puntos de Control Terrestre
Los puntos de control terrestres son el recurso que utiliza el proceso fotogramétrico para ajustar geométricamente el bloque fotogramétrico, permitiendo de esta manera la georreferenciación y la corrección de distorsiones de los productos cartográficos en 2D y 3D generados a través de fotogrametría.
Para el desarrollo de este trabajo se decidió realizar el registro de coordenadas de los Puntos de control terrestre (Por sus siglas en inglés, GCP), con metodología de posicionamiento preciso en tiempo real RTK. Este método permite tener las precisiones requeridas en intervalos de rastreo menores a 10 segundos, permitiendo optimizar el tiempo de trabajo en campo.
Se utilizó un KIT GNSS TRIMBLE R82 , en donde el equipo base fue implantado sobre el vértice de coordenadas BASE HUAYCO, como se observa en la figura 12 Mientras que el receptor móvil se colocó sobre un bastón calibrado, con el fin de calcular las coordenadas de los puntos GCP.
Para la ubicación y distribución de los puntos se definió el tamaño y color de las marcas foto identificables, buscando que estas sean fáciles de apreciar en las fotografías aéreas. El panel utilizado como GCP tiene una dimensión de 120 m por 1 m, Cada marca se
compone de una grilla alterna colores negro y amarillo, buscando un contraste con la textura del terreno; como se aprecia en la figura 13
Se colocó un totalde 33 puntos de control, repartidos entre los tres frentes de explotación.
De acuerdo con la figura 14, la distribución de los puntos se realizó buscando una triangulación adecuada y tomando en cuenta los desniveles máximos y mínimos, con el fin de que formen una figura lo más equilátera posible
Figura 13 Rastreo GNSS en modo RTK de puntos de control terrestre, Receptor GNSS móvil Trimble R8
Figura 14 Puntos de control terrestre (GCP) de los frentes de trabajo en Calizas Huayco S.A.
3.3. FASE 02: Levantamiento Fotogramétrico por épocas
El vuelo fotogramétrico con drone se realizó en tres épocas:
ÉPOCA 00: 20 de diciembre 2019
ÉPOCA 01: 21 de enero 2020
ÉPOCA 02: 19 febrero 2020
Todos los levantamientos se realizaron de la siguiente manera:
3.3.1. Aeronave
Como se muestra en la figura 15, se contó con el drone de marca DJI modelo Mavic 2 Pro que cuenta con una cámara de 20 mega pixeles y un sensor de 1 pulgada, el cual permite obtener imágenes con un poder de resolución de 2 cm a 20 cm por pixel dependiendo de la altura de vuelo, es capaz de realizar sobrevuelos en un rango de altura sobre el punto de despegue desde los 20 m a 350 m y una autonomía de operación máxima de 18 minutos en misiones de vuelo programadas
3.3.2. Planificación de Vuelo
La planificación de vuelo se realizó con el aplicativo móvil “Pix4D Capture” en un terminal con sistema operativo IOS tal como se muestra en la figura 16:
El objetivo del estudio es el modelamiento 3D, por lo que, en la app se configuró con el método de vuelo denominado “Doble Grid”, el cual permite realizar una doble grilla como plan de vuelo, y almacenar diferentes tomas en varios ángulos para el proceso fotogramétrico. Las imágenes que se capturaron en cada sobrevuelo tienen un ángulo de
Figura 15. (a) Radio control DJI Mavic 2 Pro. (b y c) UAV marca DJI modelo Mavic 2 pro
Figura 16. Pantalla de inicio app Pix4D Capture Fuente: Pix4D (2020)
70 grados tomando de referencia que la cámara a 90 grados está totalmente perpendicular al suelo, y el traslape longitudinal y transversal fue de 80%. A continuación, se muestra la pantalla de configuración de la aplicación en la figura 17
Para definir la altura de vuelo se realizó un sobrevuelo libre sobre cada frente de trabajo, a manera de inspección, con el fin de determinar los lugares de despegue y aterrizaje óptimos y la altura de vuelo; garantizando de esta manera que la resolución de las fotografías aéreas sea similar en cada plan devuelo yque cada fotografía aérea no supere una resolución de 15 cm por píxel. Por lo tanto, se definió la altura de vuelo en 180 m sobre el nivel del terreno, obteniendo una resolución media de 4.49 cm por píxel
Se tomó como referencia el nivel del punto Base Huayco que tiene una elevación de 73,497 m como referencia vertical, realizando los vuelos en lugares que se encontraban en una elevación entre 70 m y 75 m aproximadamente, garantizando de esta manera una resolución media entre las misiones de vuelo.
Para asegurar un correcto ajuste fotogramétrico y evitar las deformaciones geométricas tanto en la componente verticalcomo horizontalse planificó 4 vuelos, talcomo se muestra en las figuras 18, 19, 20 y 21; mismos que fueron replicados en cada época levantada, para asegurar que la extensión cubierta sea la misma.
Figura 17 Pantalla de configuración app Pix4D Capture Fuente: Pix4D (2020)
Figura 18. Planificación Vuelo 1/4 Pix4D Capture
Figura 19 Planificación Vuelo 2/4 Pix4D Capture
Figura 20. Planificación Vuelo 3/4 Pix4D Capture
Al finalizar los sobrevuelos, se obtuvo un total de 742 fotografías, las cuales abarcan en totalidad las zonas de interés delimitadas. La figura 22 muestra los puntos de las tomas realizadas:
Figura 22 Resumen de la toma de fotografías capturadas en app Pix4D Capture
3.3.3. Ajuste Fotogramétrico
Una vez que se han obtenido las imágenes y se determinaron las coordenadas de los puntos de control fotogramétrico en campo, se procesó mediante el uso del software Pix4D Mapper la orientación del bloque fotogramétrico y su ortorectificación. De manera general, el procesamiento consta de 4 etapas: la primera corresponde a la creación del
Figura 21. Planificación Vuelo 4/4 Pix4D Capture
espacio de trabajo, el segundo paso es la orientación interior y exterior de cada uno de los bloques fotogramétricos generados por cada una de las localidades, el tercer paso es la densificación de la nube de puntos y, finalmente se realiza la generación de los mosaicos fotogramétricos, los modelos digitales de superficie, terreno y las nubes de puntos.
El flujo de trabajo para el procesamiento de información fotogramétrica se encuentra descrito con un mayor detalle en la figura 23. Cada uno de los mosaicos fotogramétricos fueron generados siguiendo las especificaciones ahí contenidas, los resultados obtenidos a partir del procesamiento se analizarán y se discutirán en la sección de resultados.
Figura 23. Flujograma de metodología Proceso Fotogramétrico
De este proceso se obtuvieron los siguientes productos:
Ortofotografía RGB (Banda de color natural; Rojo-Red, Verde-Green, Azul-Blue) con resolución de 6 cm por píxel, imagen en formato .TIFF
Nube de puntos densa con una densidad promedio de 15 puntos por metro cubico (puntos/m3), Archivo con formato denominado “. las”
3.4.
FASE 03: Estimación de volúmenes
3.4.1. Integración con Sistemas de Información Geográfica
En la figura 24, se puede observar el espacio de trabajo único del aplicativo ArcGIS Pro, en donde se pueden visualizar en simultaneo los datos 2D y 3D generados en este proyecto.
3.4.2. Modelamiento 3D
Dentro de la caja de herramientas de ArcGIS Pro se puede encontrar la opción de procesamiento “LAS Dataset to TIN”. Esta herramienta permite crear una triangulación entre los puntos del archivo. LAS para construir una superficie, y utilizarla como base para la generación de cartografía 2D y 3D.
Como resultado del procesamiento fotogramétrico se contó con una nube de puntos densa de la zona de interés, esta fue clasificada en varias capas, mismas que sirven para
Figura 24. Visualización simultanea de información 2D y 3D en el aplicativo ArcGIS Pro
discriminar elementos sobre el terreno, entre ellos la vegetación, infraestructura, vías, caminos y suelo. Esto es posible mediante un análisis de correlación de las elevaciones. El archivo resultante es totalmente operable en ArcGIS Pro, es por ello que, utilizando las herramientas de manejo de archivos con extensión “.las” , se puede separar los diferentes objetos que están sobre el terreno y obtener un Modelo Digital de Terreno.
En el proyecto creado en ArcGIS Pro, se ejecutó “LAS Dataset to TIN” como se muestra en la Figura 25.
Figura 25 Configuración de la herramienta LAS Dataset to TIN
La TIN3 resultante del proceso anterior es el dato de entrada para el análisis espacial propuesto. La estimación de volúmenes requiere tener una superficie en formato raster. Para obtener este insumo se utilizó la herramienta “TIN To RASTER”, los formatos raster permitieron generar modelos 3D para poder visualizar cartográficamente el área de estudio como se muestra en la figura 26
3 La comunidad SIG ha utilizado las redes irregulares de triángulos (TIN) durante muchos años y son un medio digital para representar la morfología de la superficie (ESRI, ArcGIS for Desktop, 2020)
Como resultado se obtuvo una capa de información en formato ráster con una resolución espacial de 26 cm/pixel para cada época de monitoreo. Como se detalla en la figura 27, este modelo 3D permitió estimar visual y cuantitativamente la dinámica de los taludes artificiales generados por la explotación minera en las canteras Calizas Huayco S.A.
Como herramienta visual se utilizó la herramienta “HILLSHADE” como se aprecia en la figura 28, el resultado de este geoprocesamiento es una capa ráster que representa las sombras que se generarían sobre el terreno considerando una fuente de iluminación en
Figura 26 Configuración de la herramienta TIN To RASTER
Figura 27 (a) Representación 2D del MDT Huaco Época 00 en ArcGIS Pro. (b) Representación 3D del MDT Huaco Época 00 en ArcGIS Pro
el horizonte simulando la luz del sol, al superponer el ráster de sombras sobre el MDT se consigue una representación 2.5D y 3D de mayor detalle, en la figura 29 se observa la combinación de un MDT y un ráster de sombras utilizando el MDT como referencia de altura.
3.4.3. Delimitación de Zonas de Interés
En el área de estudio se identificaron cuatro zonas de interés, este parámetro se definió en base a la actividad de extracción de cada frente de trabajo. Con apoyo de la visualización 2.5 D, 3D y la Ortofoto, se obtuvo la digitalización presentada en la figura 30:
Figura 28 Configuración de la herramienta HILLSHADE
Figura 29. (a) Representación 2.5D del MDT Huaco Época 00 y el raster de sombras. (b) Representación 3D del MDT Huaco Época 00 y el raster de sombras en ArcGIS Pro
ZONA 1
La zona 1 se ubica en la parte noreste del grupo de Concesiones Huayco, los trabajos de movimiento de tierra, principalmente para extracción de caliza y la estabilización de un derrumbe natural. La figura 31 muestra la delimitación de la zona 1:
La zona 2 queda ubicada en la zona central de Huayco muestra en la figura 32:
Figura 30 Digitalización Zonas de Interés
Figura 31. Limite Zona 1
ZONA 2
ZONA 3
La zona 3 cubre elárea de triturado del material, es donde se encuentran pilas de material para su distribución, tal como se muestra en la figura 33:
ZONA 4
En el extremo suroeste existe un frente de trabajo en la fase final de explotación que corresponde a la zona 4 como se muestra en la figura 34 Es importante contar con el modelo 3D, para la generación de curvas de nivel que serán presentadas al ente competente al finalizar las actividades mineras e iniciar el plan de cierre
Figura 32 Límite Zona 2
Figura 33. Límite Zona 3
Cada uno de los polígonos creados sirvió como una máscara para cortar los modelos 3D, y procesarlos de manera independiente, optimizando recursos informáticos.
3.4.4. Estimación de Volumen
La estimación de volumen para elmovimiento de masas es un dato relevante para generar información en diversos campos, como gestión de riesgos y desastres naturales; ayuda a cuantificar la intensidad de deslizamientos mediante estos valores En el estudio en curso se realizó una estimación de volumen geoespacial, ya que mediante aplicativos SIG se puede utilizar geoprocesamiento que permiten identificar la posición donde se realiza operaciones de corte o relleno de material con el fin de extraer material pétreo mediante la conformación de taludes artificiales.
En el aplicativo ArcGIS Pro se ubicó una herramienta que permite la estimación de volúmenes entre dos superficies en periodos temporales diferentes, identificando regiones donde se retiró o se depositó material mediante la diferencia de los pixeles sobrepuestos de cada superficie; obteniendo una estimación de volúmenes (Esri, 2021)
Figura 34 Límite Zona 4
La Herramienta “CUT FILL” se encuentra en la ToolBox SPATIAL ANALYST TOOL/ SURFACE tal como se muestra en la figura 35
Como información de entrada, se necesita el MDT en formato .TIFF de la época inicial y el modelo con el que se realizara la comparación, en el caso presente se generó tres modelos de terreno para cada zona:
ÉPOCA 00: (Zx MDT_00), 20 de diciembre 2019
ÉPOCA 01: (Zx MDT_01), 21 de enero 2020.
ÉPOCA 02: (Zx MDT_02), 19 febrero 2020.4
El geoprocesamiento genera una capa ráster basado en la diferencia de las superficies, mostrando los valores de corte y relleno. Los valores positivos son áreas donde se retiró material mientras los valores negativos son el volumen de relleno, de color azul se representa el corte y de rojo el relleno como se visualiza en la figura 36. Para este análisis
4 x, Es el número de cada zona de interés.
Figura 35 Ubicación de la herramienta CUT FIL en el ToolBox de ArcGIS Pro
se comparó la Época 00 versus cada época siguiente, de esta manera se homogenizó la estimación de los datos al tener una superficie base.
Para finalizar se creó varias vistas enlazadas en ArcGIS Pro, para poder visualizar los cambios de las tres épocas, tal como se detalla en la figura 37:
La estimación de volúmenes de cada frente de trabajo, arrojo como producto un raster clasificado en tres: Corte (Net Loss), Igual (Unchanged) y Relleno (Net Gain). En la figura 38 se observa la imagen obtenida.
Figura 36 CUT FILL para la Zona 1, Época 00 vs 01
Figura 37. Visualización de la estimación de volumen en múltiples vistas conectadas en ArcGIS Pro
La tabla de atributos de la imagen cuenta con la siguiente información: OBJECTID, Value, Count, VOLUME (Volumen estimado), AREA (Área estimada)
38. Ráster obtenida de la herramienta “CUT FILL” de la Zona 1 en el aplicativo ArcGIS Pro
Para la interpretación de la capa ráster resultante, y analizar los cambios temporales de volumen en la conformación de taludes, añadió un campo de tipo texto llamado “RESULTADO”, Este campo tiene tres variables: CORTE, IGUAL, RELLENO. Para este análisis se utilizó el código que se ve en la figura 39 en la herramienta “Calculate Field”, así logramos tener un atributo cualitativo que ayudó en la determinación de la dinámica del movimiento de masas a lo largo del tiempo por la explotación minera.
Figura 39 Herramienta “Calculate Field” con el código en lenguaje Python
Figura
El manejo de información ráster en escalas grandes aun es un reto por la demanda de recurso en hardware y software, es por esto que se decidió generar un flujo de trabajo para trasformar el ráster de corte y relleno en una capa vectorial, rescatando todas las variables cualitativas y cuantitativas del ráster como atributos de una capa vectorial, haciendo que sea más fácil la manipulación de la información dentro de portales SIG como ArcGIS Online como se visualiza en la figura 40
En la Figura 41 se resume el modelo cartográfico utilizado para esta transformación, se obtuvo ocho capas vectoriales, dos por cada zona de trabajo, las cuales corresponden a la comparación de la Época 00 con las Épocas 01 y 02 respectivamente.
Figura 40. Tabla de atributos raster CutFill Zona 1 en el aplicativo ArcGIS Pro
41 Modelo cartográfico para transformar el raster de estimación de volumen Z1_00vs01 en una capa vector tipo polígono
3.4.5. Cartografía temática
Por cada época se obtuvo una capa vectorial de polígonos, este fue el resultado de la herramienta “Iso Cluster Unsupervised Classification” la cual sirvió para clasificar la fotografía área en 3 clases para identificar vías, frentes de trabajo, cobertura vegetal e infraestructura. Para obtener resultados homogéneos entre las clases y minimizar errores se replicó el flujo de trabajo de Łubczonek (2016)) en el que se plantea un conjunto de operaciones morfológicas las cuales permiten obtener una clasificación de imágenes de alta resolución más fiable. En la figura 42 se muestra el flujo de trabajo para la obtención de cartografía temática:
Figura
FOTOGRAFIA
AÉREA
CLASIFICACIÓN DE IMAGEN
OPERACIONES
MORFOLOGICAS
Herramientas ArcGIS PRO:
Majority Filter
Region Group
Set Null
Nibble.
VECTORIZACIÓN
CAPA VECTOR POLIGONOS
3.4.6. Publicación Online
Uno de los objetivos de este trabajo es aportar con una herramienta de planificación y gestión para el proceso de explotación minero en canteras mediante la conformación de taludes artificiales. Esta herramienta debe ayudar en la identificación visual y cuantitativa de la dinámica de los taludes artificiales en un tablero operacional online, mediante la publicación de información SIG
Se construyó un tablero operacional en el portal ArcGIS Online, utilizando como insumos las ortofotos con una resolución espacial de 6 cm/pixel como base cartográfica para la identificación de la posición (X, Y) de los elementos sobre la superficie del terreno y sus dimensiones; adicional, el ráster de sombras y el MDT. La información de corte y relleno se encuentra en archivos shapefile de polígonos. Con todos estos recursos se puede monitorear la dinámica temporal de los taludes artificiales de las Zonas de Interés de la cantera Calizas Huaco S.A.
Figura 42. Flujo de trabajo para obtener la cartografía temática
Fuente: Łubczonek (2016)
CAPÍTULO 4
4. RESULTADOS
Mediante el análisis de la información espacial obtenida se pudo realizar la cartografía temática y la estimación de volumen de material extraído en los frentes de trabajo de la cantera Calizas Huayco.
Se obtuvo una capa vectorial de polígono la cual es resultado de una clasificación no supervisada de la imagen y su posterior vectorización Con la finalidad de comparar los resultados de este estudio, en la figura 43 se define como línea base la topografía convencional de año 2018 de Calizas Huayco, se realizó la importación de esta información vector al aplicativo SIG ArcGIS PRO, obteniendo lo siguiente:
Curvas de nivel de 2m de intervalo.
Lindero de la propiedad
Infraestructura
Se cuenta con tres ortofotografías, detalladas en las figuras 44, 45 y 46 Estas son un insumo cartográfico multipropósito que, sin ningún procesamiento adicional, aportan
Figura 43 Mapa Topográfico Calizas Huayco 2019
información espacial cualitativa y cuantitativa, en este análisis Como se mencionó en la metodología estas imágenes cuentan con una resolución temporal de un mes y su resolución espacial es inferior a un GSD de 15 cm, siendo ideales para determinar objetos a escala 1:1,000.
Figura 44 Mapa Ortofotografía Calizas Huayco Época 00 (Diciembre 2019)
Utilizando los modelos digitales de terreno obtenidos del tratamiento de las nubes de puntos densas obtenidas por fotogrametría, se generó un archivo de curvas de nivel de cada época de monitoreo con un intervalo entre las isolíneas de un metro, tal como se muestra a continuación en las figuras 47, 48, 49.
Figura 45 Mapa Ortofotografía Calizas Huayco Época 01 (Enero 2020)
Figura 46 Mapa Ortofotografía Calizas Huayco Época 02 (Febrero 2020)
Figura 47. Mapa de Sombras Calizas Huayco Época 00 (Diciembre 2019)
Figura 48. Mapa de Sombras Calizas Huayco Época 01 (Enero 2020)
Al realizar la comparación morfológica de las curvas de nivel ayudados visualmente con un mapa de sobras, se observa la diferencia entre el levantamiento utilizando fotogrametría UAV versus un levantamiento topográfico convencional, donde se aprecia como el modelo generado con puntos levantados con estación total es muy generalizado y tiene una densidad de un punto por cada 4 m3 mientras el MDT producto del ajuste fotogramétrico tiene una densidad de 10 puntos por metro cubico, logrando describir de manera más precisa el área de estudio.
Es importante tener un nivel de detalle alto para realizar una estimación de volúmenes más fiable.
Con la finalidad de mostrar de manera temática la información de corte y relleno, se utilizó la capa vectorial obtenida por cada época de monitoreo, en la cual se puede visualizar los lugares donde se está retirando o añadiendo material, aportando con una visión territorial del avance de explotación, ayudando a planificar jornadas de trabajo de personal y maquinarias para los frentes de trabajo; además, de identificar qué áreas se encuentran con mayor extracción de material y estimar los volúmenes brutos que llegan a la planta de trituración para la preparación de agregados pétreos.
El resultado de estimación de volumen entre los modelos de superficie de las diferentes épocas de medición permitió la generación de ocho capas ráster de estimación de volumen y la misma cantidad de capas vectoriales.
Figura 49. Mapa de Sombras Calizas Huayco Época 02 (febrero 2020)
Se obtuvo un plano de cada comparación de época por zona de interés épocas, en donde se puede observar la dinámica de la conformación de los taludes artificiales utilizados en la cantera Calizas Huayco, para la extracción minera. A continuación, se presenta el resultado del análisis.
4.1. Estimación multitemporal de volúmenes
En la cantera Calizas Huayco S.A. se pudo levantar con tecnología fotogramétrica y tecnología Drone/UAV cuatro frentes de trabajo, definiendo como época 00 (diciembre), época 01 (enero) y época 02 (febrero) Al realizar la estimación de volúmenes la herramienta diferencia los valores de corte y relleno utilizando el signo negativo para el relleno. En este análisis los valores inferiores de 100 m3 son insignificantes para la estimación del volumen ya que por efecto del transporte y procesamiento del material pétreo se considera como un factor de perdida el 10% de los volúmenes trabajados.
En la Zona 1, la cantera Huayco presenta una dinámica interesante; se pudo observar que entre diciembre y enero se realizó una extracción de material considerable; enfocándose en la zona noroeste,mientras que en elárea centro sur hayuna acumulación importante. Esto se debe a que el material se extrae siempre desde la parte superior, conformando plataformas y taludes artificiales que permitan el acceso de personal y maquinaria; y en simultaneo las áreas de relleno son acumulaciones de material que sirven para estabilizar estas estructuras. Se puede observar en la figura 50 los cambios monitoreados entre la época 00 vs la época 01.
50 Mapa de estimación de volumen Zona 1 Época 00 Vs Época 01
En la Zona 1 se presentó un movimiento de masas neto de 10,605m3 donde 5,331m3 son de extracción de material; el mismo que fue transportado a las pilas de almacenamiento, el volumen de relleno fue de 5,274 m3, tal como se muestra a continuación en la figura 51:
ZONA 1 EPOCA 00 VS 01
6,000.00
4,000.00
2,000.00
-2,000.00 0.00
-4,000.00
-6,000.00
51 Estimación total de volumen Época 00 vs 01 – Zona 1
Al realizar la comparación de la época 00 vs época 02; e puede observar que el talud se encuentra mejor conformado, pues existió un relleno considerable en la pendiente, provocado por el movimiento de material en la cabeza, este lugar es donde se presenta
Figura
Figura
la extracción de material; desde la zona norte en dirección sur oeste; esta dinámica se justifica ya que permite la construcción de una terraza de acceso para la maquinaria de transporte de material, como se muestra en la figura 52:
Figura 52 Mapa de estimación de volumen Zona 1 Época 00 Vs Época 02
20,000.00
15,000.00
10,000.00
5,000.00
-5,000.00 0.00
-10,000.00
-15,000.00
-20,000.00
ZONA 1 EPOCA 00 VS 02
Figura 53 Totales de estimación de volumen Época 00 vs 02 – Zona 1
La Zona 1 evidenció trabajos significativos al compararlos con la época 00 vs 01 tal como se muestran en las figuras 51 y 53 Entre enero y febrero se estimó un valor de corte de
8,362.01 m3 y 11,535.30 m3 de relleno Los valores de relleno son superiores, por lo tanto, no se realizó ninguna extracción considerable de material, pero se realizaron movimientos para la conformación de accesos para maquinaria y conformación de taludes con el fin de estabilizar el área para la extracción.
La Zona 2 presenta una dinámica de acumulación muy marcada en dirección noroeste, debido al desprendimiento de material por la ejecución de voladuras que permiten soltar el material; mientras el extremo suroriental es el área de extracción donde se va construyendo una terraza de acceso mientras se desaloja material como se muestra en la figura 54. De acuerdo a la información y según la figura 55, se encontró que la zona con mayor actividad entre el mes de diciembre y enero fue Z2, teniendo un total de corte de 10,644.89 m3 y 7,147.06 m3 de relleno, al realizar la diferencia de volúmenes se puede saber que del área de trabajo se extrajo un total de 3,497.83 m3
Figura 54. Mapa de estimación de volumen Zona 2 Época 00 Vs Época 01
ZONA 2 EPOCA 00 VS 01
El proceso de extracción de material en Z2 se paralizó; razón por la cual no se encontró diferencias en los volúmenes estimados en la época 00 vs época 02 tal como se muestra en las figuras 56 y 57. A pesar de no presentar movimiento, la comparación de épocas permitió validar que el proceso de estimación de volúmenes porque presento un cálculo con dos épocas diferentes.
Figura 55. Totales de estimación total de volumen Época 00 vs 01 – Zona 2
Figura 56 Mapa de estimación de volumen Zona 2 Época 00 Vs Época 02
-10,000.00
ZONA 2 EPOCA 00 VS 02
57 Totales de estimación total de volumen Época 00 vs 02 – Zona 2
La Zona 3 es la zona de procesamiento de material, ahí es uno de los puntos de descarga como se muestra en la figura 58, por ello el valor de relleno debería ser siempre mayor al de corte, en este caso se obtuvo 1,184.46 m3 en corte y 2,131.88 m3 , se puede observar que esta área concentra material pues al hacer la diferencia se tiene un valor adicional de 947.4 m3 tal como se visualiza en la figura 59
Figura
Figura 58. Mapa de estimación de volumen Zona 3 Época 00 Vs Época 01 CORTE
ZONA 3 EPOCA 00 VS 01
59. Totales de estimación total de volumen Época 00 vs 01 – Zona 3
La Zona 3 muestra una creciente extracción de material, lo cual indica un aumento en la producción de agregados de construcción como se visualiza en la figura 60. Se realizó una extracción de material de 2,259.57 m3 y se depositaron 1,502.37 m3 , teniendo un neto de extracción de 757.2 m3, de acuerdo con el gráfico de la figura 61
60. Mapa de estimación de volumen Zona 3 Época 00 Vs Época 02
Figura
Figura
ZONA 3 EPOCA 00 VS 02
61 Totales de estimación total de volumen Época 00 vs 02 – Zona 3
El área Z4 se encuentra en proceso de cierre de producción, es por ello que se presenta una extracción en la zona norte; ya que ahí se está realizando la conformación de la cabeza de talud artificial. Además, se rellenó con material la zona intermedia, tal como se muestra en la figura 62.
Por ser un área en recuperación se observa que los volúmenes de corte y relleno son similares como se muestra en la figura 63; lo que indica que el movimiento de tierra en esta zona es exclusivamente para la construcción de terrazas y taludes finales.
Figura
8,000.00
6,000.00
2,000.00 4,000.00
62 Mapa de estimación de volumen Zona 4 Época 00 Vs Época 01
ZONA 4 EPOCA 00 VS 01
63 Totales de estimación total de volumen Época 00 vs 01 – Zona 4
Figura
Figura
Al comparar la época 00 vs 02 en la zona 4, se aprecia un aumento de corte en la parte oriental, esto se debe a que en ese lugar la pendiente naturales muy fuerte y es necesario construir una terraza con la finalidad de estabilizar el área, tal como se muestra en la figura 64.
De acuerdo con la figura 65, se observa que el incremento del volumen de material sigue equilibrado, ya que el movimiento de tierra de esta zona no está direccionado a producción; sino, es empleado para la adecuación del área para su abandono.
Figura 64 Mapa de estimación de volumen Zona 4 Época 00 Vs Época 02
Figura 65. Totales de estimación total de volumen Época 00 vs 02 – Zona 4
Los frentes de trabajo entre enero y febrero presentaron diferentes dinámicas, esta información se evidencia en la estimación de volúmenes, comparando las tablas de totales, la Zona 1 fue el único frente del que se evidencio trabajos importantes, mientras la Zona 2 por motivos externos suspendió las operaciones; la Zona 3 es el área de acumulación de material y de producción de agregados; por ello muestra una actividad similar en los dos meses de trabajo. La Zona 4 al estar en proceso de abandono, muestra el movimiento de tierra con el fin de conformar las terrazas finales de diseño.
4.2. Cartografía temática
La cartografía temática permite resaltar información prioritaria, para elmanejo de canteras y su dinámica temporal, por ello, se realizó una clasificación de la imagen obtenida por fotogrametría para la identificación de 3 clases:
Áreas Intervenidas: Identifica los frentes de trabajo y vías de acceso para los frentes de trabajo y el transito dentro de la concesión.
Vegetación Densa: Existen áreas de la concesión donde la cobertura vegetal no ha sido intervenida.
Pastizales Maleza: Los pastizales y malezas son áreas intervenidas que porvarios factores crecieron en áreas intervenidas y accesos, esto ayudaría a identificar el mantenimiento y limpieza de la concesión.
Tal como se observa en la figura 66, como resultado se obtuvo un ráster donde se delimitó cada clase; permitiendo identificar de esta manera las áreas intervenidas; las zonas con vegetación densa y los pastizales; aportando con la identificación de lugares de trabajo prioritarios de limpieza y arreglo de vías; garantizando las operaciones de la planta.
4.3. Tablero operacional
En la figura 67 se muestra el tablero operacional online que se desarrolló en la cuenta estudiantil en ArcGIS online, para ello se exportó las capas de información vector como capas online y la información raster como servicios, permitiendo su correcta visualización y manipulación en las aplicaciones web5
5 El tablero operacional Calizas Huayco se puede ver en la dirección: https://arcg.is/1OTvSP
Figura 66 Mapa de clasificación de la Ortofoto Época 02
4.4. Discusión
La dinámica de los taludes artificiales en las áreas de extracción de las concesiones Calizas Huayco S.A son parte de los trabajos de extracción de materiales pétreos para la construcción, en su mayoría gravas y calizas. El movimiento de tierra y la dinámica de conformación de taludes es alto, teniendo un promedio mensual neto de 30,503.31 m3, de los cuales 10,528.43 m3 que representa el 35% del movimiento de tierra es utilizado para producción, mientras 19,974.88 m3 fue utilizado para la conformación de plataformas y accesos para la extracción del material. Esta información puede ayudar en la gestión de maquinaria y la planificación de los frentes de trabajo.
La generación de cartografía a escalas grandes se ha densificado por el avance tecnológico. Hasta hoy los insumos generados por fotogrametría con vehículos aéreos no tripulados, como ortofotos, modelos digitales de superficie y modelos digitales de elevación, se han utilizado con fines catastrales, permitiendo la digitalización de predios e infraestructura.
De acuerdo con cómo los productos cartográficos ráster 2D y 3D obtenidos con UAV se pueden integrar en aplicaciones online para el manejo de canteras como herramienta de planificación, se pudo determinar que dado a que estos almacenan información cuantitativa en cada pixel (volumen de corte y relleno) pueden ser cargados en aplicativos online, como los tableros operacionales, lo cual permite analizar de forma geoestadística el cálculo de los volúmenes, permitiendo visualizar a los tomadores de decisiones sin la
Figura 67 Tablero Operacional Calizas Huayco
necesidad de saber manipular las capas, y sin la necesidad de tener un software GIS para analizar, ya que el aplicativo GIS online solo necesita conexión a la red para la visualización de la información De esta manera se transmite el análisis a los tomadores de decisiones mediante una herramienta simplificada. Es por ello que esta propuesta metodologica puede brindar una solución integral para el manejo de taludes artificiales en la explotación minera.
Sobre qué ventajas tienen los aplicativos SIG online sobre las herramientas de escritorio para la gestión de información ráster, estos tienen la posibilidad de visualización y actualización de la información, sin la necesidad de la manipulación de la información, convirtiendo solo en una herramienta de gestión
Por lo tanto, de acuerdo con los datos recolectados en este estudio se puede afirmar que la generación de cartografia con metodos fotogrametricos, debe ejecutarse de la forma más precisa posible; por que la metodologia depende de la superposición de capas raster; esto hace que la georeferenciación y la resolución de los productos fotogrametricos deba ser la misma para cada uno de los datos. De esta manera se puede asegurar que la estimación de volumenes sea mejor.
Con respecto a la estimación de volúmenes, se consideró una tasa de pérdida por el transporte de un 10% de material ya sea en corte o relleno. Esto permitió optimizar el cálculo de los volúmenes estimados con un máximo de hasta dos cifras significativas.
CAPÍTULO 5
5. CONCLUSIONES
Los sistemas de información geográfica en la actualidad son capaces de trabajar a escalas grandes En el presente estudio se pudo validar una metodología y un flujo de trabajo que permitieron utilizar información a escalas 1:500, optimizando la estimación de volúmenes de los taludes artificiales en los frentes de trabajo en la cantera Calizas Huayco S.A.
De acuerdo con los objetivos planteados en la investigación se puede determinar lo siguiente:
Se pudo procesar nubes de puntos densas fotogramétricas, logrando clasificar infraestructura y vegetación obteniendo de esta manera un modelo digital de terreno a escala 1/1000 Para ello elaplicativo ArcGIS pro, con la herramienta para archivos .las permitió integrar estos datos, obteniendo la información base para el cálculo de volúmenes
Se logró utilizar los MDT obtenidos con fotogrametría cómo superficies para el cálculo de los volúmenes Utilizando la herramienta cut/full se realizó la comparación volumétrica.
Para facilitar el uso y la interoperabilidad del cálculo de volumen se transformó la información ráster de corte y relleno en información vectorial, permitiendo optimizar el manejo de la información y logrando que sea más fácilmente manejarla en una interfaz online
Los tableros operacionales, se alimentan de diferente tipo de información. Para optimizar y agilitar la usa ilusas de la información, se utilizaron capas vectoriales de corte y relleno, construyendo vistas comparativas de los lugares intervenidos, además de las estadísticas del avance de los trabajos de conformación de taludes en la concesión minera
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