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Nuevas Tecnologías en Topografía: Modelos Digitales de Terre

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by

Alejandra Porras

on 6 December 2014

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Transcript of Nuevas Tecnologías en Topografía: Modelos Digitales de Terre

Definición de Modelo
Un modelo es una
representación
simplificada de la realidad, que se elabora para facilitar su comprensión y estudio, que permiten ver de forma clara y sencilla las distintas variables y las relaciones que se establecen entre ellas.
Un modelo M de la realidad R se usa para
responder la interrogantes X de la realidad.
modelos icónicos

Modelos Digitales vs Modelos Analógicos
Se denomina MDT al conjunto de capas (generalmente raster) que representan distintas características de la
superficie terrestre derivadas de una capa de elevaciones a la que se denomina Modelo Digital de Elevaciones
(MDE). Aunque algunas definiciones incluyen dentro de los MDT prácticamente cualquier variable cuantitativa
regionalizada, aquí se prefiere limitar el
MDT al conjunto de capas derivadas del MDE

Captura de Datos
Nuevas Tecnologías en Topografía:
Modelos Digitales de Terreno

Modelos Icónicos
Se establece relación a través de las
propiedades externas
, habitualmente un cambio de escala con conservación del resto de las propiedades topológicas.

Ejemplo: una maqueta, donde se ha establecido una reducción de tamaño conservando las relaciones dimensionales básicas.
Alejandra Porras Chaves
Los Modelos Análogos
conjunto de convenciones que
sintetizan y codifican
propiedades del objeto real para facilitar la "lectura" o interpretación de las mismas.
Ejemplo: un mapa impreso

Los Modelos Simbólicos
se construyen representando
el objeto real mediante una
codificación matemática
(geométrica, estadística, etc.)
Ejemplo: MDT, presenta algunas ventajas sobre el resto de tipos de modelos, derivadas de su naturaleza numérica: no hay ambigüedad, hay posibilidad de
modelización de procesos
con una deducción estricta, verificabilidad y repetitividad de los resultados
Tipos

Los modelos digitales presentan algunas propiedades de interés:
• No Ambigüedad:
cada elemento del modelo tiene unas propiedades y valores específicos y explícitos
• Verificabilidad:
los resultados se construyen mediante pasos explícitos y concretos que pueden ser analizados uno a uno y comprobados en todas las fases del proceso
• Repetibilidad:
los resultados no están sometidos, a menos que de diseñe expresamente, a factores aleatorios o incontrolados y pueden ser comprobados y replicados las veces que se desee.


Ventajas importantes de los MDT sobre los MAT
•Tratamiento numérico de los datos
•Simulación de procesos, imitando el funcionamiento de un sistema dinámico real

El manejo de los MDT es complejo:
• Necesita equipos informáticos que obligan a un entrenamiento especializado
• La interpretación de la información es indirecta
• La elaboración de modelos derivados requiere el dominio de lenguajes de programación o la intervención de especialistas

Un Modelo Digital del Terreno (MDT) es la
representación simplificada
de la topografía del terreno, en un formato
accesible a los ordenadores.
Para ello se considera que las elevaciones forman una superficie tridimensional ondulada, en la que dos dimensiones se refieren a los ejes de un espacio octogonal plano (X e Y), y la tercera mide la "altura" (Z).
Definición de Modelo Digital del Terreno (MDT)

Generación
del MDE
Manipulación
del MDE para obtener otras capas del MDT (pendiente, orientación, curvatura, etc.)
Visualización
en dos dimensiones o mediante levantamientos 3D de todas las capas para localizar errores
Análisis del MDT
(estadístico, morfométrico, etc.)
Aplicación, de
variable independiente
en un modelo. Ejemplo: hacer una estimación de la temperatura a partir de la altitud

Una de las razones por las que estas fases se solapan es que en muchos casos la
manipulación, visualización y
análisis van a permitir descubrir errores en el MDE
. De este modo se vuelve a la primera fase y se genera un
MDE mejorado.

Estructuras de codificación de la elevación
• Curvas de nivel
, se trata de líneas, definidas por tanto como una sucesión de pares de coordenadas, que tienen como identificador el valor de la elevación en cada uno de los puntos de la línea. Generalmente el intervalo entre valores de las curvas de nivel es constante.

• Red Irregular de Triángulos (TIN)
, a partir de un conjunto de puntos, en los que se conoce la elevación, se traza un conjunto de triángulos, formados por tripletas de puntos cercanos no colineales, formando un mosaico. En ocasiones se parte de las curvas de nivel que, tras descomponerse en un conjunto de puntos, genera una red irregular de triángulos. Tienen entre sus ventajas el adaptarse mejor a las irregularidades del terreno, ocupar menos espacio y dar muy buenos resultados a la hora de visualizar modelos en 3D o determinar cuencas visuales. Entre los inconvenientes destaca un mayor tiempo de procesamiento y el resultar bastante ineficientes cuando se intenta integrarlos con información de otro tipo

• Formato raster
, es el más adecuado para la integración de las elevaciones en un SIG ya que va a permitir la utilización de diversas herramientas para la obtención de nuevos mapas a partir del MDE; por tanto va a ser el que se trate en este tema

Construcción
A partir de un mapa
Proceso:
-Digitalización del mapa + Interpolación
-Curvas de nivel + capa hidrográfica, para obtener ríos, costas + atributo

Proceso:
-Obtención de estéreo pares: F. Aérea/Satélite
-Restitución: equipamiento específico
-Uso de técnicas de interpolación
A partir de fotogrametría
A partir de campo
Proceso:
-Obtención de puntos
-Levantamiento de detalles o zonas especificas
-Uso de técnicas de interpolación

Creación de MDT
LIDAR
La tecnología LIDAR
es resultado
de la integración las tecnologías
GPS,

Unidad de Medición Inercial y sensor láser
, se utiliza para la colecta de datos de altitud.
Requiere de
mínimo control geodésico en tierra
, los datos tienen una mayor densidad y una mayor precisión.
El LIDAR aerotransportado, es un sensor activo que
consta de un telémetro emisor de luz láser y de un espejo
que desvía el haz perpendicularmente a la trayectoria del avión, generando una serie de pulsos de luz que al entrar en contacto con los objetos o el terreno refleja al sensor parte de la energía del pulso emitido
Para la generación de la nube de puntos, se eliminan los retornos que presentan anomalías altimétricas (puntos altos y bajos); enseguida los puntos de la nube se comparan con
puntos de control terrestre con el objeto de reducir errores sistemáticos en altura

Usos
-Extracción de los parámetros del terreno.
-Trazados de perfiles topográficos.
-Modelización de la escorrentía del agua o del movimiento de masa (por ejemplo, para avalanchas y corrimientos de terreno).
-Creación de mapas en relieve.
-Tratamiento de visualizaciones en 3D.
-Creación de modelos físicos.
-Sistemas de información geográfica (SIG).

Usos
-Ingeniería y diseño de infraestructuras.
-Cartografía de base.
-Simulación de vuelo.
-Agricultura de precisión y gestión forestal.
-Análisis de superficie.
-Sistemas de transporte inteligentes.
-Seguridad automotriz y sistemas avanzados de asistencia al conductor.

Los MDT han permito avanzar en el estudio y análisis de los terreno, lo que ha permitido a los gobiernos elaborar proyectos de zonas de riesgo u obras de infraestructura de acuerdo al terreno.
Además se han mejorado los mapas que al ser digitales permite mayor de detalle y mas información que los convencionales.
A nivel económico se ha logrado disminuir los costos de planificación de proyectos de vías terrestres, canales e inclusive represas, ya que los estudios de movimientos de tierra, corte y rellenos, como trayectos o mejores localizaciones se pueden analizar de mejor manera.

Conclusión

FASES

• Métodos directos:
Medida directa de los datos de altitud sobre el terreno (fuentes primarias)
-Altimetría:
altímetros transportados por plataformas aéreas
-GPS (global positioning system):
localización mediante triangulación vía satélite
-Topografía:
estaciones topográficas con grabación de datos

• Métodos indirectos:
Medida a partir de documentos previamente elaborados (fuentes secundarias)
-Restitución
-Fuente digital
(SPOT)
-Fuente analógica
(cámaras métricas)
-Digitalización
-Automática
(escáner)
-Manual
(tablero digitalizador)

El Drone o vehículo aéreo no tripulado
, es parte de un sistema, “parte voladora”, la “parte sensora” y la “estación de tierra”.
-Parte Voladora
del drone: control y la calidad del vuelo, tanto de manera semi-asistida por un operador como de manera autónoma con un plan de vuelo prefijado. Dicha parte posee una capa destinada a la gestión de la energía y potencia eléctrica y una capa electrónica y radio enlace a la estación de tierra.
-Parte Sensora
está compuesta por la bancada de giroestabilización del sensor embarcado para independizar la posición de éste de las inclinaciones
-Parte Estación de tierra
se compone del radio enlace de datos y de video para el control de las dos partes anteriores, por lo que puede gestionar la navegación y los sensores o simplemente monitorizarlos en caso de vuelo automático.

Drone
Un escáner 3D es un dispositivo que analiza un objeto o una escena para reunir datos de su forma, La información obtenida se puede usar para construir modelos digitales tridimensionales que se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones.
Escáner
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