Estudio y Localizacion de Ruta

Universidad Nacional “San Luis Gonzaga de Ica”Facultad de Ingeniería Civil

INTRODUCCION

El estudio y localización de rutas engloba un sinfín de conocimientos básicos antes de la elección y ejecución de una ruta/carretera.Lo que se verá a continuación serán algunos conocimientos básicos, así como también el procedimiento a grandes rasgos sobre el estudio y localización de una ruta.

La fotogrametría es una disciplina que crea modelos en 3D a partir de imágenes 2D, para de esta manera obtener características geométricas de los objetos que representan, mediante el uso de relaciones matemáticas establecidas en la geometría proyectiva, y de la visión estereoscópica que posee en forma natural el ser humano. Ya que las imágenes de los objetos son obtenidas por medios fotográficos, la medición se realiza a distancia, sin que exista contacto físico con el objeto. Desde sus inicios, la fotogrametría se ha convertido en la herramienta indispensable en la producción de la base cartográfica de todos los países del mundo; de hecho, la mayoría de la cartografía topográfica de nuestro planeta a sido realizada por medio de esta disciplina. Si bien la fotogrametría tuvo su inicio en el levantamiento de fachadas arquitectónicas y plantas de edificios, mediante el uso de fotografías terrestres, pronto se utilizaron las fotografías aéreas para el levantamiento de la cartografía de base, lo que le dio el tremendo auge que ha mantenido hasta nuestros días. Esta capacidad de cartografiado de base la convierte también en la fuente primigenia de información para la cartografía temática y para los sistemas de información geográficos. Como consecuencia de la utilización de la fotografía aérea, se desprendió de la fotogrametría la disciplina de la fotointerpretación, la cual comparte sus fundamentos básicos con la fotogrametría aérea. A partir de los años ochenta, el desarrollo acelerado de la computación, condujo al establecimiento de la teledetección como consecuencia lógica de la evolución de la fotointerpretación, así como al desarrollo de técnicas de tratamiento computarizado de imágenes digitales y al desarrollo de la visión por computadora. Actualmente, con el apoyo de la computación, la fotogrametría se ha convertido en una disciplina indispensable en el campo de la cartografía, a la vez que aumenta el número de sus usuarios debido a que los equipos fotogramétricos de elevado costo, están siendo desplazados por programas de precio menor, o por programas desarrollados por los mismos usuarios.

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ESTUDIO Y LOCALIZACION DE RUTA.

1. GENERALIDADES.

Ya sabiendo la necesidad de construir una carretera y fijada sus características, la elaboración del proyecto es la etapa intermedia entre la planificación y la construcción. La elaboración del proyecto es privativa del ingeniero y abarca las etapas de selección y evaluación de las rutas, el estudio de trazados alternos y la preparación del proyecto propiamente dicho. La selección de la ruta engloba todo el proceso preliminar de acopio de datos, estudio de planos, reconocimiento y localización de las poligonales de estudio. Del análisis y evaluación de las diferentes rutas posibles para un trazado surgirá una que reunirá las mejores cualidades y sobre la cual se realizara los estudios detallados que conducen al proyecto.

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El proyecto de la vía corresponde a la localización del eje definitivo, a la selección de las curvas de enlace, a la determinación de los volúmenes de tierra a mover, al establecimiento de los sistemas de drenaje, a la estimación de las cantidades de obra a ejecutar, al replanteo del trazado en el terreno, etc. Se realiza en dos etapas de alcances diferentes: la del anteproyecto y la del proyecto. Con ellas, el ingeniero ha concluido, aparentemente, su intervención en el proyecto de crear una carretera.Sin embargo, finalizada la elaboración de un proyecto, la función del ingeniero no ha terminado. Será la construcción de la obra lo que materializa la idea original y lo que vendrá a poner a prueba, en definitiva, el ingenio y la técnica que se hayan empleado durante el estudio y proyecto. Es por ello que la participación del ingeniero proyectista durante la construcción, como inspector o como consultor de la obra, es vital. Pero, aun con la obra terminada, esta no puede ser abandonada por el ingeniero. Para que preste a distintos elementos de la vía sean mantenidos y conservado. Más aun, con el tiempo, no obstante los programas de mantenimiento que en forma regular se apliquen, la superficie y otros elementos estructurales de la vía podrán requerir intensos trabajos de reparación o rehabilitación total que requieren la atención del ingeniero. A ello seguirá, en años posteriores, la necesidad de rectificar el trazado y de mejorar las características de la sección transversal, a fin de que la carretera pueda seguir prestando servicio al mayor número de vehículos que, con los años, estará haciendo uso de ella. Finalmente, llegara el momento en que la vía habrá de abandonarse para dar paso a una nueva carretera o autopista, para así atender a la creciente demanda de servicio. Nuevamente el ingeniero deberá intervenir para concebir y proyectar otro ciclo de vida para la carretera

2. CONCEPTOS BÁSICOS

Pendiente longitudinal del terreno es la inclinación natural del terreno, medida en el sentido del eje de la vía.

Pendiente transversal del terreno es la inclinación natural del terreno, medida normalmente al eje de la vía.

TIPOS DE TERRENO

La topografía del terreno atravesado influye en el alineamiento de carreteras y calles. La topografía afecta el alineamiento horizontal, pero este efecto es más evidente en el alineamiento vertical. Para caracterizar las variaciones los ingenieros generalmente dividen la topografía en tres clasificaciones, de acuerdo con el tipo de terreno: plano, ondulado y montañoso. En la siguiente tabla se indican sus características:

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TERRENO INCLINACION MAXIMA MEDIA DE LAS LINEAS

DE MAXIMA PENDIENTE (%)

MOVIMIENTO DE TIERRAS

PLANO(P)

0 a 6 Mínimo movimiento de tierras por lo que no presenta dificultad ni en el trazado ni en la explanación de una carretera.

ONDULADO(O)

7 a 13 Moderado movimiento de tierras, que permite alineamientos rectos, sin mayores dificultades en el trazado y explanación de una carretera.

MONTAÑOSO

(M)

13 a 40 Las pendientes longitudinales y transversales son fuertes aunque no las máximas que se pueden presentar en una dirección considerada; hay dificultades en el trazado y explanación de una carretera.

Cada tipo de terreno obliga, en términos generales, a unos diferentes patrones generales de diseño. A continuación se hace un análisis sobre los aspectos más importantes en el trazado de una vía de acuerdo al tipo de terreno:

- TERRENO PLANO

Permite obtener alineamientos, horizontal y vertical, de modo que los vehículos pesados circulen a una velocidad aproximadamente igual a la de los vehículos ligeros. Las distancias de visibilidad que dependen tanto de las restricciones horizontales como las verticales, son generalmente largas o puede obtenerse, sin dificultades constructivas o sin mayores costos.

La pendiente general, en el sentido de avance de la vía, es considerablemente inferior a la pendiente máxima estipulada y en donde el trazo de línea recta puede constituir la solución de enlace entre dos puntos. Si se trata de una vía considerablemente extensa es necesario fijar la orientación general que habrá de seguir la línea y los puntos de control. Los sobrevuelos sobre el área son muy útiles en esta actividad.

Una vez determinados los puntos de control y ubicados en el terreno, el trabajo se reduce a enlazarlos con el mejor alineamiento posible. En el campo esta actividad se puede llevar a cabo de una manera rápida y segura dado la existencia de equipos de gran alcance y precisión como el distanciómetro, estación total o inclusive el GPS.

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Cuando se trata de una topografía muy plana el estudio de rutas se puede reducir de manera considerable. Es fácil determinar cuál es la mejor alternativa por lo cual el los estudios de línea de ceros y del trazado de la línea preliminar, no requieran ser realizados, siendo posible definir de forma directa en el terreno el trazado de la línea preliminar.

La localización directa es una metodología aún muy usada principalmente en terrenos planos o en proyectos muy cortos donde no da lugar a estudio de rutas y es fácil orientar el proyecto en el terreno. La localización directa consiste básicamente en definir el eje del proyecto en el terreno a partir de los diferentes controles que se puedan presentar y sin necesidad de definir previamente en un plano o mapa topográfico la localización de este.

Aunque la línea recta perece ser la mejor solución en terrenos planos, las exigencias técnicas, de seguridad y estéticas desaprueban el uso de tangentes demasiado largas. Aún en terrenos planos los alineamientos curvilíneos y semicurvilíneos son los más apropiados, idea que está emparentada en la arquitectura paisajista. El diseño horizontal está condicionado principalmente por la presencia de zonas muy bajas que en temporadas lluviosas se pueden inundar transformándose en lagunas o pantanos. Otro control puede ser el de las construcciones existentes, cultivos, carreteras o líneas férreas existentes, bosques, ciénagas.

- CARRETERA TÍPICA DE TERRENO ONDULADO

Su alineamiento horizontal y vertical ocasiona que los vehículos pesados reduzcan sus velocidades significativamente por debajo de las de los vehículos livianos, pero sin

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ocasionar que aquellos operen a velocidades sostenidas en rampa por un intervalo de tiempo largo. Se pueden obtener sin mucha dificultad un alineamiento horizontal con tangentes relativamente largas y radios de curvatura amplios que permiten distancias de visibilidad apropiadas para la velocidad que se desarrolla. Las pendientes transversales son moderadas (del orden del 7 al 13%); los cauces son amplios y poco profundos. El terreno presenta oscilaciones suaves y amplias pero ocasionalmente pendientes altas restringen los alineamientos horizontal y vertical.

En el terreno ondulado el diseño se orienta a buscar una compensación entre los volúmenes de corte y terraplén. Esta compensación contribuye a que las magnitudes de los cortes y los llenos se mantengan en niveles razonables, con lo cual se incrementa su estabilidad. Al lograr esto se alcanza también una disminución en los costos del movimiento ya que la magnitud de los cortes disminuye y parte de este material puede ser usado en la construcción de muchos terraplenes. Esta solución no solamente favorece la parte económica sino también la ambiental y de igual manera se requiere una menor disponibilidad de sitios para depositar el material de corte.

La compensación entre los volúmenes de corte y lleno es posible siempre y cuando la pendiente transversal permita la construcción de terraplenes. Se debe tener especial cuidado con las corrientes de agua y las vías existentes que sean atravesadas por el proyecto.

La compensación del movimiento de tierra se presenta también en el sentido transversal generando secciones mixtas, es decir con excavación y con terraplén

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- CARRETERA TÍPICA DE TERRENO MONTAÑOSO

El diseño geométrico en este tipo de terreno obliga a que los vehículos pesados circulen a una velocidad sostenida en rampa durante distancias considerables o a intervalos frecuentes. Terreno montañoso es aquel en el cual los cambios de altura tanto longitudinal como transversal del terreno con respecto a la carretera son abruptos y donde se requieren frecuentemente los banqueos y el corte de laderas para obtener unos alineamientos horizontales y verticales aceptables. La pendiente transversal varía entre 13 y 40%, permitiendo eventualmente la construcción de terraplenes en algunos casos. En muchos casos se busca obtener un diseño con sección en ladera que consiste en hacer coincidir el borde de la banca con el perfil transversal del terreno de modo que aunque predomine la excavación esta no sea excesiva.

El alineamiento horizontal presenta restricciones para la visibilidad ya que es difícil obtener tangentes largas y radios de curvatura amplios. Es importante además evaluar la composición vehicular que pueda tener la vía ya que si el porcentaje de vehículos pesados es alto el proyecto puede ser poco funcional ya que su nivel de servicio inicial es muy bajo.

El factor determinante en terrenos montañosos y escarpados y aún en los ondulados es el de la pendiente longitudinal. El reconocimiento de este tipo de terrenos es más

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complejo que en los terrenos planos y con un mayor número de puntos de control secundarios creando la necesidad de apartarse de la dirección rectilínea entre los sitios que van a comunicarse.

El uso del avión, o mejor aún el helicóptero, en la exploración de terrenos accidentados es mucho más útil que en los planos ya que se obtiene un panorama topográfico más amplio y completo sobre el cual se puede determinar la ruta o rutas posibles para el trazado y demás referenciar de una manera más clara los diferentes puntos de control secundario.

3. FACTORES DE LOCALIZACION DE UNA CARRETERA

Como integrantes del "sistema de transporte" las carreteras forman parte de la infraestructura económica del país y contribuyen a determinar su desarrollo; e intervienen en planes y programas a través de los proyectos. Estos, por tanto, deben responder a un contexto general de orden macroeconómico, el modelo de desarrollo, para maximizar su contribución al desarrollo del país.Hay diversos factores básicos, que definen una carretera respecto a importancia, categoría, requerimientos técnicos, otros, para incorporarla al sistema vial; tales son:

- CONTROLES PIMARIOS INSTITUCIONALES

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La Constitución Nacional y las necesidades puestas en evidencia por motivos de orden nacional y geopolítico, por los planes de desarrollo y por los planes sectoriales del transporte.

- CONTROLES SECUNDARIOS FÍSICOS

Los relacionados con la naturaleza, que imponen limitaciones al diseño por considerar, como son: topografía, hidrografía, geología y climatología, en la zona del proyecto.

HUMANOS Y AMBIENTALES

Se relacionan con los rasgos distintivos de la comunidad que se quiere servir y el ambiente circundante; los principales son: actividad económica de la zona de influencia, uso de la tierra, idiosincrasia de usuarios y peatones, impacto estético y efectos ambientales.

4. CONSIDERACIONES SOBRE LOS TRAZADOS.

El estudio de una línea de pendiente en terreno montañoso puede presentar una gran variedad de situaciones con diferentes soluciones. A continuación se presentan los casos más comunes en el enlace de dos puntos.

•LOS DOS PUNTOS ESTÁN EN EL FONDO DEL MISMO VALLE

El fondo de un valle es a veces poco aconsejable para desarrollar el trazado de una vía, siendo preferible llevarlo a cabo sobre los flancos de este. Si los puntos están situados a lados distintos de una corriente de agua, se debe buscar el sitio adecuado para atravesar este. Se debe seleccionar un punto tal que considere no solo el aspecto geométrico sino también el estructural, geológico, hidráulico y geotécnico.En algunas ocasiones las zonas más cercanas al cauce presentan una pendiente transversal muy alta por lo que es recomendable ascender, siempre y cuando no sea demasiado, hasta una zona más plana y luego volver a descender para llegar al punto final. Esto evita pendientes transversales fuertes que implican grandes movimientos de tierra.

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Puede ocurrir también que uno de los lados presenta una pendiente transversal más alta (ruta a) por lo que es recomendable cruzar la línea hacia la otra margen (ruta b), si se requiere, lo más pronto posible.

Cuando se debe atravesar un río o corriente profunda, no se requiere definir la línea de ceros hasta el borde de esta, es decir, cortar todas las líneas de nivel hasta llegar al borde de la corriente. En este caso se debe atravesar una línea recta desde una curva de nivel hasta la misma curva u otra cercana de la otra margen, esto se puede observar en la parte final de la ruta a de la Figura 4.18. La curva de nivel seleccionada debe ser la que se encuentre cercana a un cambio fuerte en la pendiente transversal de la corriente o donde se considere que la obra a proyectar no esté demasiado elevada con respecto al nivel del agua o borde de la corriente.

• LOS DOS PUNTOS ESTÁN SOBRE UNA MISMA FALDA O LADERA.

Si la pendiente no es muy grande la línea recta podría ser la solución, mientras si esta es considerable se debe recurrir a alargar el recorrido generando algunas vueltas con cambios de

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dirección. Estos cambios de dirección es preferible realizarlos en las zonas más planas y distanciados lo más que se pueda para que luego no se presente un alineamiento horizontal muy forzado o deficiente.

En algunas ocasiones cuando se asciende o desciende sobre una ladera y se presentan cambios de pendiente fuerte es recomendable modificar la pendiente de la línea de ceros con el fin de evitar las zonas con altas pendientes transversales.

•LOS DOS PUNTOS ESTÁN SOBRE VERTIENTES OPUESTAS DE UNA MISMA

HOYA

En este caso el trazado más evidente sería la línea recta A – B, pero se puede observar que esta solución es inadecuada ya que se requiere de un lleno demasiado alto o un puente muy largo. Otra solución podría ser la ruta A – C – B, siguiendo casi la misma curva de nivel. Aunque esta solución presenta una pendiente longitudinal muy suave arroja una longitud excesiva. La opción más adecuada sería una intermedia, partiendo de A y bajando hasta el fondo del valle, pasando por D, para luego ascender hasta llegar al punto B, con una pendiente que no sobrepase la máxima permitida.

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•LOS PUNTOS SE ENCUENTRAN SOBRE VERTIENTES OPUESTAS DEL MISMO

CONTRAFUERTE

Esta situación es muy similar al caso anterior, solo que acá primero se asciende y luego se desciende. La línea A – B significa un corte muy alto, mientras que la dirección A – C – B representa un recorrido excesivo e innecesario. La solución más práctica es entonces la línea intermedia ascendiendo y descendiendo con una pendiente adecuada.

5. ETAPAS DE LOCALIZACION DE UNA CARRETERA

ESTUDIO DE LAS RUTAS.

La primera etapa en la elaboración de un proyecto vial consiste en el Estudio de las Rutas. Por Ruta se entiende la faja de terreno, de ancho variable, que se extiende entre los puntos terminales e intermedios por donde la carretera debe obligatoriamente pasar, y dentro de la cual podrá localizarse el trazado de la vía.Como quiera que las rutas puedan ser numerosas, el estudio de las mismas tiene como finalidad seleccionar aquella que reúna las condiciones óptimas para el desenvolvimiento del trazado. El estudio es por consiguiente un proceso altamente influenciado por los mismos factores que afectan el trazado, y abarca actividades que van desde la obtención de la información relativa a dichos factores hasta la evaluación de la ruta, pasando por los reconocimientos preliminares. De las actividades que

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abarcan el estudio de las rutas y donde de una u otra manera se aplica la Topografía, se encuentran la elaboración de los croquis y los reconocimientos preliminares.

ELABORACIÓN DE LOS CROQUIS.

El estudio de las rutas se realiza, generalmente sobre un mapa de la región, los cuales son una representación del terreno, obtenida por proyección sobre un plano, de una parte de la superficie esférica de la Tierra. El relieve del terreno aparece representado en los mapas por medio de las curvas de nivel, curvas que enlazan puntos del terreno situados a la misma cota. Los principales mapas que se utilizan en la elaboración del croquis de una vía son editados en escalas 1:25000 y 1:100000. Con los datos obtenidos de los mapas, el Ingeniero logra formarse una buena idea de la región. Sobre ellos puede señalar los desniveles, los cursos de agua, las filas montañosas, los cruces con otras vías, etc. También puede marcar en ellos, de las informaciones recogidas a través del material de consulta que se ha reunido previamente, los datos de población, zona de producción, intensidad de lluvias, tipos de terrenos y formaciones geológicas, etc. Además, deben indicarse con especial cuidado los controles primarios que guían el alineamiento general de la vía y por los cuales ésta debe incuestionablemente pasar; y los controles secundarios tales como caseríos, carreteras existentes, sitios de puentes, zonas de terreno firme, cruce con otras vías, minas, bosques, etc. De esta manera orientado el alineamiento general de la carretera y con los datos adquiridos y anotados sobre los mapas, será posible señalar en ellos varias líneas o croquis de la vía que determinarán fajas de terrenos de ancho variable o rutas, sobre los cuales será posible ubicar el trazado de la carretera.

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RECONOCIMIENTOS PRELIMINARES.

Una vez elaborados los croquis empieza el trabajo de campo o reconocimiento preliminar. El reconocimiento es el examen general de las fajas o zonas de terreno que han quedado determinados por los croquis. Su finalidad es la de descubrir las características sobresalientes que hacen a una ruta superior de los demás: sirve también para obtener datos complementarios de la región, tener una idea del posible costo de la construcción de la carretera propuesta, anticipar los efectos potenciales de la carretera en el desarrollo económico de los terrenos que atraviesa y estimar los efectos destructivos que pudiera tener en el paisaje natural. Con los datos obtenidos durante el reconocimiento preliminar y con la información reunida con anterioridad a él, el Ingeniero se formará un criterio que le permitirá seleccionar las rutas que ameritarán estudio topográfico. El reconocimiento debe ser rápido y de carácter general y puede realizar recorriendo la ruta a pie. El Ingeniero encargado del reconocimiento debe llevar consigo los instrumentos adecuados para la determinación de las elevaciones relativas, la obtención de rumbos y la medida de pendientes. Los barómetros aneroides, los GPS, las brújulas y los niveles de mano o clisímetros sirven perfectamente para el trabajo

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RECONOCEDIMIENTO AEREO-FOTOGAMETRIA

EVOLUCION DE LA FOTOGRAMETRIA EN LA HISTORIA

A mediados del siglo XIX se conseguían fotografías aéreas desde globos aerostáticos y cometas, el reconocimiento aéreo no alcanzó una amplia utilización hasta la I Guerra Mundial, cuando las cámaras se montaron en aviones. Las aplicaciones militares de la fotografía aérea adquirieron mayor importancia durante la II Guerra Mundial, gracias al desarrollo de los aviones, cámaras y películas. Al final de la década de 1930 y durante la de 1940, Estados Unidos realizó los primeros reconocimientos aéreos de grandes áreas, en apoyo de una serie de programas gubernamentales para la conservación del suelo y la gestión forestal. En el desarrollo y evolución histórica de la fotogrametría pueden distinguirse cuatro etapas:

METROFOTOGRAFÍA: de 1850 hasta aproximadamente 1900. Se inicia con la invención de la fotografía por Nièpce y Daguerre en 1839 en Francia. El término metrofotografía fue acuñado en 1851 por el coronel francés Aimé Laussedat, a quien se considera el fundador de la Fotogrametría.

FOTOGRAMETRÍA ANALÓGICA: desde 1900 a 1960. Ciclo que se inicia con dos inventos: la estereoscopía como principio de la estereofotogrametría, y la introducción de plataformas adecuadas para la ubicación de sensores (Zeppelín en 1900 y aeroplanos de motor en 1903).

FOTOGRAMETRÍA ANALÍTICA: de 1960 a 1980. Se inicia con la aparición del ordenador en 1941, que resultó esencial para la aplicación de las teorías verificadas por Finsterwalder en Alemania ya en 1899.

FOTOGRAMETRÍA DIGITAL: desde 1980. Este cuarto ciclo fue precedido por el lanzamiento del primer satélite artificial, el Sputnik por la U.R.S.S., y por el uso del satélite Landsat (EEUU en 1972).En la actualidad, la mayor parte de la superficie terrestre ha sido fotografiada mediante el reconocimiento aéreo y se ha podido extender su campo y perfeccionar sus métodos a través de la aerofotografía y la estereofotogrametría.

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DEFINICIÓN:

Fotogrametría es la ciencia de realizar mediciones e interpretaciones confiables por medio de las fotografías, para de esa manera obtener características métricas y geométricas (dimensión, forma y posición), del objeto fotografiado. Esta definición es en esencia, la adoptada por la Sociedad Internacional de Fotogrametría y Sensores Remotos (ISPRS). Por otra parte, la SOCIEDAD AMERICANA DE FOTOGRAMETRÍA Y SENSORES REMOTOS (ASPRS), tiene la siguiente definición, ligeramente más completa que la anterior: Fotogrametría es el arte, la ciencia y la tecnología de obtener información confiable de objetos físicos y su entorno, mediante el proceso de exponer, medir e interpretar tanto imágenes fotográficas como otras, obtenidas de diversos patrones de energía electromagnética y otros fenómenos.De la definición podemos destacar dos aspectos de importancia:

La necesidad de disponer de unas imágenes fotográficas, Su carácter cuantitativo que hará preciso el conocimiento de las características

geométricas de las mismas para su posterior reconstrucción.

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FUNDAMENTOS DE LA FOTOGRAMETRIA:

El principio en el que se basa la fotogrametría consiste en proyectar en forma ortogonal sobre un plano de referencia, la imagen registrada en una fotografía, la cual ha sido proyectada sobre el negativo mediante la proyección central, que es la usada por las lentes. En fotogrametría se asume que la proyección central es perfecta, lo cual implica que: • No existe desviación de los rayos de luz que atraviesan los lentes de la cámara.• La imagen se proyecta sobre una superficie perfectamente plana.• La relación matemática que relaciona el objeto y su imagen se conoce con el nombre de principio de colinealidad.

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CLASIFICACION DE LA FOTOGRAMETRIA:

SEGÚN EL TIPO DE FOTOGRAFIA:

A.-FOTOGRAMETRIA TERRESTRE:

Tiene su principal aplicación en la arquitectura y la arqueología y se basa en el principio de la toma de fotografías desde la tierra, como la hacemos habitualmente; donde la posición de la cámara y el objeto es perfectamente.Una de las primeras aplicaciones de la fotogrametría fue sin duda la fotogrametría terrestre hoy derivada en fotogrametría cercana. Si se toman en el terreno dos vistas fotográficas, con las placas verticales y a igual altura sobre el suelo, pero separadas una cierta distancia entre sí, las fotografías obtenidas tienen propiedades

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estereoscópicas, es decir, que si se colocan las positivas correspondientes en un estereoscopio ordinario, se ve en relieve la parte del terreno fotografiada. En general se aplica en el estudio previo al emplazamiento de obras de ingeniería. En la actualidad se ha encontrado un nuevo uso a esta técnica, principalmente en la conservación de obras de arquitectura y el resguardo de monumentos históricos, pero también se presta eficientemente para el estudio de deformaciones de cuerpos sólidos y ensayos dinámicos en la industria aeronáutica y automotriz. En la fotogrametría terrestre la cámara fotogramétrica se encuentra apoyada sobre el terreno, y en el Caso Normal, los ejes de la cámara (o cámaras) son horizontales, paralelos entre sí y perpendiculares a la base.

METODOLOGÍA El problema del levantamiento estéreo-fotogramétrico terrestre, como todo trabajo de relevamiento, tiene como una de las primeras tareas el reconocimiento previo de la zona, siendo a su vez el principal problema del reconocimiento el de la elección y ubicación de la base. Se hace necesario tomar puntos de control bien señalizados en el terreno con el objeto de identificarlos fácilmente en el fotograma y se determinan sus coordenadas topográficas por cualquier método de la geometría práctica. Generalmente se eligen cuatro puntos en la zona de superposición estereoscópica, tres cerca del Ymax y uno cerca del Ymin. Las coordenadas X, Y, Z de cada uno de estos puntos, obtenidas por un método topográfico, deberían coincidir con las que se obtengan a partir de los valores medidos en el instrumento de restitución. Relevamiento terrestre Láser Una nueva tecnología se apresta a sustituir, quizás en el corto plazo, al clásico método de relevamiento estéreo-fotogramétrico terrestre. Las cámaras fotográficas métricas y el film serán remplazados por un sistema de sensor remoto que generará un modelo digital del terreno en tiempo real sin requerir de complejos equipos y procedimientos de restitución. Este sistema que ya ha sido probado con éxito para relevamientos aéreos consiste en un barredor láser que produce coordenadas 3D de cada punto de terreno o de una estructura en particular. Tal vez podría establecerse una discusión en cuanto a la precisa resolución que se puede conseguir con este método para diversas distancias a los objetos a relevar pero es evidente que el sistema tiene grandes ventajas sobre la fotogrametría terrestre tradicional.

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B.-FOTOGRAMETRIA AEREA:

El principio de la fotogrametría aérea se basa en un avión que avanza disparando fotos consecutivas, cada cierto intervalo. La fotogrametría se ha convertido en una de las principales formas de incorporar información a un mapa o a un sistema SIG (Sistema de Información Geográfica), debido al buen compromiso que mantiene este método entre coste económico, velocidad de ejecución y precisión.Para ello se utilizan fotogramas aéreos de eje vertical tomados desde un avión sobrevolando la zona de estudio. Posteriormente, y tras diversos trabajos topográficos de campo que se comentan posteriormente, esas imágenes servirán para trazar mapas.LA IMPLEMENTACIÓN DE LA FOTOGRAMETRÍA EN MAPAS SE PODRÍA RESUMIR EN CUATRO FASES:

1. REALIZACIÓN DEL VUELO FOTOGRAMÉTRICOConsiste en sobrevolar el territorio con un avión, y tomar fotografías de eje vertical, recubriendo el territorio con fotogramas que se solapen tanto longitudinal como transversalmente.Como normal general, estos solapes suelen ser del 60% en el eje longitudinal y del 20% en el eje transversal, aunque dependiendo de la utilidad del vuelo estos porcentajes pueden variar notablemente. Las fotografías consecutivas tienen que tener zonas comunes entre sí. Las fotografías resultantes deben tener una desviación en su centro muy reducida con

respecto a la vertical del avión, para que puedan ser útiles.

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Por otro lado, las cámaras que se utilizan para este tipo de trabajos, denominadas cámaras métricas, son unas cámaras especiales de funcionamiento similar a las convencionales pero con una calibración muy exacta de sus parámetros ópticos, de los cuales el más importante es la distancia focal, definida como la distancia desde el centro del objetivo hasta el plano focal donde se ubica la película.Las fotografías aéreas resultantes de un vuelo fotogramétrico no tienen una escala exacta, al ser el resultado de una perspectiva cónica y por el efecto ondulante del terreno. Así, cada punto dentro de una foto tiene su propia escala, dependiendo del lugar con respecto al centro de la foto y de la altura del terreno. No obstante, sí puede hablarse de una escala media de los fotogramas, que aunque no exacta es aproximada. Los fotogramas resultantes de un vuelo fotogramétrico deben contener, además de la información gráfica del territorio de análisis, la siguiente información:* Organismo contratante del vuelo.* Empresa que realiza el vuelo.* Zona del vuelo.* Fecha.* Hora.* Escala aproximada de los fotogramas.* Número de pasada.* Número de foto.* Información sobre la cámara métrica (distancia focal, modelo).* Marcas fiduciales (marcas ubicadas en las esquinas de la foto que son la referencia para calcular el centro geométrico de la misma. Son un elemento imprescindible para la posterior restitución).* Nivel para comprobar la verticalidad del fotograma.* Altímetro, con indicación de la altura aproximada sobre el nivel del mar.Dado que las fotografías de un vuelo fotogramétrico se ordenan en pasadas y en números consecutivos dentro de cada pasada, estos dos datos son fundamentales de cara a encontrar fotos de una zona concreta. Para ello se utiliza el denominado gráfico de vuelo, que no es otra cosa que un mapa que lleva grafiada la distribución de las fotos con respecto al territorio.A continuación se analiza la necesidad de recubrimiento común entre los fotogramas; la clave de esta cuestión se encuentra en lo que se denomina visión estereoscópica.

2. VISIÓN ESTEREOSCÓPICAPágina 22


Cuando se ven los objetos en relieve se debe a que los dos ojos del ser humano proporcionan al mismo tiempo dos visuales del mismo objeto, desde dos puntos de vista ligeramente distintos que intersectan. Estas dos imágenes son mezcladas en el cerebro, y como consecuencia puede apreciarse una tercera dimensión. Este principio de estereoscopía natural sirve también a la cartografía para poder extraer la tercera dimensión a partir de imágenes bidimensionales. En realidad, lo que se hace en un vuelo fotogramétrico es sustituir el trabajo de los ojos por el de una cámara métrica que va en instalada el avión, y sustituir la distancia interpupilar por la distancia entre disparos consecutivos.Posteriormente, aparatos denominados estereoscopios (además de los restituidores de los que después se habla) permiten ver las imágenes. Si sustituimos lo que ven los ojos por lo que 've' la cámara métrica.

A bordo del avión, la estereoscopía también da lugar a imágenes en tres dimensiones. Para que se pueda reproducir el mecanismo de la estereoscopía, se deben cumplir dos condiciones esenciales: que cada ojo (o cámara) vea sólo la perspectiva que le corresponde, y que las visuales tengan intersección entre sí. Con respecto a este

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último requisito, la intersección se produce cuando los fotogramas tienen zonas en común, por lo cual resulta indispensable el llamado 'recubrimiento' estereoscópico.

No obstante, un solo fotograma también contiene cierta información tridimensional limitada, que podemos extraer utilizando el punto de fuga de las verticales de la perspectiva, el punto de fuga de las sombras, y el ángulo de elevación del sol sobre el horizonte; a este procedimiento de explotar esta información tridimensional limitada con el uso de una sola foto se le conoce como 'explotación métrica' de un fotograma aislado, siendo un procedimiento que se utiliza más en el ámbito de la fotointerpretación que en el de la cartografía propiamente dicha.La incorporación de una segunda perspectiva de la misma zona incrementa notablemente la información tridimensional, con la incorporación del concepto de 'par estereoscópico' (dos fotografías consecutivas).Entre fotografías consecutivas que contienen objetos comunes, se pueden medir paralajes, los cuales se pueden definir como el desplazamiento aparente en la posición de un objeto fijo causado por el movimiento de la cámara métrica en el avión durante el vuelo.

3. APOYO TOPOGRÁFICO DEL VUELO Y AEROTRIANGULACIÓN

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Consiste en realizar un trabajo de campo en el que utilizando diversos métodos e instrumental topográfico se procede a identificar en términos de coordenadas X Y Z varios puntos sobre el terreno.A los puntos identificados se les denomina puntos de apoyo, que más tarde en la fase de restitución servirán de base para dotar de coordenadas al resto de elementos presentes en cada par estereoscópico.A partir de la observación de puntos con coordenadas bien conocidas, como pueden ser las redes de vértices geodésicos, se aplican diversos métodos topográficos (cuyo estudio no es objeto del presente artículo) que permiten conocer las coordenadas de los puntos que hemos seleccionado para que nos sirvan de apoyo.

4. RESTITUCIÓNLa restitución es la última etapa dentro de la secuencia de trabajo en fotogrametría. En ella se junta todo el trabajo anterior (vuelo y apoyo) para trazar los mapas propiamente dichos.La restitución consiste en la formación de forma muy precisa de los pares estereoscópicos en un proceso que se denomina orientación de imágenes, y en la extracción posterior de los elementos contenidos en ellas mediante unos aparatos llamados estereo-restituidores.La tecnología de restitución ha evolucionado de los primeros restituidores analógicos a los analíticos y por fin a los de última generación digital, que en realidad ya no son más que un ordenador con el software adecuado. Mientras los analógicos y los analíticos se basaban en los negativos de las fotos para realizar el proceso de restitución, los digitales realizan una copia digital de las fotos (escaneado) que divide en millones de puntos (píxels) la foto.Esta tecnología fotogramétrica totalmente digital presenta dos incrementos de la efectividad muy importantes frente a la tecnología de restituidores analíticos:* Por un lado, la extracción de la orografía y la formación de modelos digitales del terreno está altamente automatizada y se realiza de forma mucho más rápida.* Por otro lado, la tecnología digital presenta grandes mejoras a la hora de formar ortofotos.Al igual que en el caso de los últimos restituidores analíticos, los digitales obtienen la geometría de la restitución directamente en formato digital, con lo cual la incorporación a los Sistemas de Información Geográfica no precisa de ningún paso de digitalización

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adicional. Como ya se ha señalado anteriormente, la fotogrametría es una de las principales formas de incorporar información a un Sistema de Información Geográfica.No obstante, hay que tener en cuenta que se trata de una metodología sujeta a ciertas restricciones de precisión; así, para levantamientos de una gran precisión (normalmente en el ámbito de la ingeniería civil) la resolución que la fotogrametría proporciona -sobre todo en el eje Z- no es suficiente, debiendo en esos casos recurrir a otros métodos más precisos como la topografía clásica (teodolitos, triangulación).

SEGÚN EL TIPO DE TRATAMIENTO:

1.-LA FOTOGRAMETRÍA ANALÓGICA:

Que surge en la década de los treinta basada en aparatos de restitución y es la responsable de la realización de la mayoría de la cartografía mundial. En ella, un par de fotografías es colocado en un aparato restituidor de tipo óptico o mecánico.El operador realiza en forma manual la orientación interior y exterior para crear el modelo estereoscópico, debidamente escalado y nivelado. El levantamiento de la información planimétrica y altimétrica del modelo se realiza también en forma manual, mediante el seguimiento con la marca flotante posada sobre

Los detalles de la superficie del modelo.Esta información es ploteada en una cartulina colocada sobre la mesa trazadora, relacionada con el modelo por medios mecánicos o eléctricos.

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2.-LA FOTOGRAMETRÍA ANALÍTICA:Que aparece en 1957 como un desarrollo natural de la interrelación entre los aparatos restituidores analógicos y el surgimiento de la computación.En ella, la toma de información es analógica y el modelado geométrico es matemático.Mediante el uso de un monocomparador o de un estereocomparador integrado en el restituidor, se miden las coordenadas x, y de los puntos pertinentes de las fotografías, coordenadas que son procesadas por los programas del computador del sistema. Este realiza el procesamiento de la orientación interior y exterior en forma analítica y procesa el levantamiento de la información del modelo que realiza el operador, para llevarla a su correcta posición ortogonal, y finalmente almacenarla en una base de datos tipo CAD.

3.-LA FOTOGRAMETRÍA DIGITAL: Actualmente en auge, surge como consecuencia del gran desarrollo de la computación, que permitió realizar todos los procesos fotogramétricos mediante el uso

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de computadores. Con la fotogrametría digital crecen las posibilidades de explotación de las imágenes, a la vez que se simplifican las tecnologías, permitiendo con ello la generación automática de modelos de elevación del terreno, ortoimágenes y estereortoimágenes, generación y visualización de modelos tridimensionales etc. Para llevar a cabo la restitución digital, las imágenes digitales son ingresadas en el computador, y mediante visualización en pantalla de las mismas, el operador ingresa los puntos necesarios para realizar el proceso de orientación en forma matemática. La restitución puede ser un proceso iterativo con el operador o ser realizada en forma automática por correlación de imágenes. La salida en la fotogrametría digital puede ser en formato raster o formato vectorial.

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APLICACIONES DE LA FOTOGRAMETRIA

La primera utilización de la fotogrametría consistió en la realización de mapas y planos topográficos. De hecho, los mapas base de la cartografía de cualquier país, son obtenidos mediante ella. Actualmente, además de la realización de estos mapas base, se realizan muchos otros tipos de mapas de carácter especial, los cuales pueden presentar gran variedad de escalas, y se utilizan en el proyecto y diseño de obras tales como autopistas, carreteras, vías de ferrocarril, puentes, tuberías, oleoductos, gasoductos, líneas de transmisión, presas hidroeléctricas, estudios urbanos, etc.Además de estos mapas, orientados principalmente al desarrollo de obras de ingeniería civil, podemos mencionar mapas realizados para uso catastral, mapas geológicos, mapas de suelos, mapas forestales, etc.Dentro de las disciplinas que se benefician de la fotogrametría no topográfica podemos mencionar a la arquitectura, en el levantamiento de monumentos y de sitios; la arqueología, en aplicaciones similares a las usadas en arquitectura; la bioestereometría, en el estudio de formas de seres vivos; la construcción naval, la automotriz y la de maquinaria pesada hacen también uso de esta disciplina.Una importante cantidad de la información cartográfica producida mediante el empleo de la fotogrametría, es utilizada como referencia espacial en bases de datos digitales. Estos, se integran con otros datos obtenidos por diferentes medios, generalmente de carácter cualitativo y descriptivo para conformar sistemas de información geográfica (SIG).

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VENTAJAS Y LIMITACIONES DE LA FOTOGRAMETRÍALa fotogrametría es una disciplina basada en la reconstrucción 3D de la realidad a partir de imágenes bidimensionales; es por ello que sus ventajas y desventajas están estrechamente ligadas a las formas de registro (generalmente fotografías aéreas), y a los métodos y equipos de restitución.

VENTAJAS DE LA FOTOGRAMETRÍA.Reducción de costos. Está relacionado con el tamaño del área a restituir. A partir de las 200 ha. de superficie, el método fotogramétrico se torna competitivo frente al método topográfico, aumentando esta competitividad a medida que el área se hace más extensa.Reducción del trabajo de campo. El trabajo de campo es un componente oneroso de todo trabajo topográfico, cuyo costo aumenta con la accesibilidad y las condiciones de clima adverso. La reducida cantidad de puntos e control necesarios en la fotogrametría, reduce la estadía en el campo.Velocidad de compilación. El tiempo requerido para realizar un mapa fotogramétrico es mínimo comparado con el que requiere el levantamiento topográfico y su posterior trabajo de gabinete.Dado el poco tiempo necesario para el levantamiento fotogramétrico con el que se obtiene una reproducción fiel del terreno, en un periodo determinado, nos facilita datos muy valiosos en los casos de cambios súbitos, como por ejemplo: durante o después de catástrofes naturales.Flexibilidad. El método fotogramétrico puede ser realizado en un variado rango de escalas, dependiendo de la escala de las fotografías y del tipo de aparato compilador utilizado, dependiendo también de la disponibilidad de recursos económicos y técnicos. Por ello, suministrar mapas o sustitutos con diferentes tiempos de producción, costos y precisión.Registro multitemporal. Es muy útil para verificar mapas fotogramétricos. Las fotos aéreas proveen un registro preciso de las características del terreno en la fecha en que fueron tomadas, lo cual permite realizar comparaciones entre fotos de otras fechas para evaluar cambios en el terreno. Las fotos aéreas también pueden ser empleadas para otros usos diferentes al del proyecto original, ya que además de información métrica, las fotografías aéreas proporcionan información de carácter cuantitativo y cualitativo.La Fotogrametría se puede aplicar en regiones donde no pueden utilizarse los métodos clásicos, como, por ejemplo: en regiones intransitables, tales como:

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ciénagas, desiertos, selvas vírgenes, territorios azotados por alguna epidemia u ocupados por fuerzas enemigas, etc., debido a la característica intrínseca de la fotogrametría, de que los objetos pueden ser medidos sin necesidad de estar cerca de ellos.La aerofotogrametría aporta además una serie de ventajas, tales como, la fotografía en si, la cual es un documento que permite efectuar cualquier control en un momento dado. También se pueden obtener de ella datos jurídicos, geológicos, históricos y geogénicos de suma importancia.

DESVENTAJAS DE LA FOTOGRAMETRÍA

Visión de la superficie del terreno cuando existe densa cobertura vegetal. En este caso es imposible ubicar la marca flotante sobre el terreno, por lo que se debe presumir una altura promedio de la vegetación con respecto al suelo. Sin embargo, como la cubierta vegetal tiende a suavizar los accidentes topográficos del terreno, siempre existirán errores en la ubicación de las curvas de nivel, aunque se pueda verificar la cota en los claros que existan en la vegetación.Ubicación de curvas de nivel sobre superficies planas. El determinar la trayectoria de una curva de nivel en un terreno plano tiene un alto grado de dificultad, debido a la imprecisión en la colocación de la marca flotante. En consecuencia, se colocan puntos acotados en la restitución o se complementa con trabajo de campo.El lugar debe ser inspeccionado para determinar aquellos elementos que no son visibles en forma satisfactoria, o que no cuya naturaleza exacta no puede ser determinada en el estereomodelo. Siempre es necesario realizar un control de campo.La aplicación de la fotogrametría requiere una inversión considerable de equipo y de personal especializado, por lo que su costo es elevado.Para realizar nuevos levantamientos se requiere la obtención de nuevas fotografías

ETAPAS PARA UN RECONOCIMIENTO FOTOGRAMÉTRICO

PRIMERA ETAPA: Reconocimiento de toda el área entre los puntos terminales.1. Examen estereoscópico de las fotografías aéreas a una escala pequeña.2. Determinación de controles topográficos o puntos de control.

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3. Localización de las posibles rutas sobre las fotografías y las cartas geográficas.

SEGUNDA ETAPA:

Levantamiento del reconocimiento de las rutas posibles.1. Examen estereoscópico de las fotografías aéreas a una escala mayor de cada una de las rutas. 2. Comparación detallada de controles topográficos o puntos de control.3. Preparación de los mapas fotogramétricos de las posibles rutas.4. Ubicación y Comparación de las posibles rutas sobre fotografías y cartas geográficas.5. Selección de la mejor ruta.

TERCERA ETAPA: Levantamiento preliminar de la mejor ruta.

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1. Preparación de mapas topográficos a gran escala, por medio de métodos fotogramétricos y fotografías de la ruta.2. Diseño de la línea preliminar.a) Por medio de las dimensiones topográficas del mapa a gran escala. b) Mediante exámenes estereoscópicos de las fotografías de la ruta.3. Preparación de los planos ejecutivos de la obra.

CUARTA ETAPA: Materialización de la mejor ruta, localizando el derecho de vía, las estructuras con que contará el camino así como las rutas de acceso para equipo, material, maquinaria y personal.

CONCLUSIONES

Las fotografías aéreas permiten determinar una gran cantidad de información referente a grandes extensiones de terrenos, distancias horizontales y verticales en los mismos, pendientes entre otros, de ahí deriva la gran importancia de la fotogrametría como ciencia.

Mediante el uso de imágenes aéreas, los ingenieros podemos realizar grandes levantamientos topográficos de ruta, como el trazo de una carretera, el trazo de un canal de regadío, ayudar a la planificación del crecimiento de las ciudades, etc.

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En el estudio del trazo de una ruta, se debe fijar el tipo de terreno hallado, y por consiguiente una carretera factible al tipo de terreno.

Los controles primarios y secundarios generaran una variable a la ruta que tendrá que tener en cuenta el ingeniero.

BIBLIOGRAFIA

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Estudio y Localizacion de Ruta

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