Optimization methodology to be applied for the creation of geographic information systems for linear projects IV/ Optimización de la metodología a aplicar para la creación de sistemas de información geográfica para obras lineales IV

Previamente: / Previously:

Optimization methodology to be applied for the creation of geographic information systems for linear projects III
Optimización de la metodología a aplicar para la creación de sistemas de información geográfica para obras lineales III


Índice / Index

1.- Introducción

   1.1.- Situación actual

   1.2.- Problemática detectada y justificación del trabajo

   1.3.- Objetivos

   1.4.- Estructura del estudio

2.- Estado del conocimiento

   2.1.- La topografía en la obra lineal

      2.1.1.- Elementos básicos de documentación topográfica

      2.1.2.- Composición de los elementos básicos del trazado

      2.1.3.- Software habitual para definición de trazados en obras lineales

   2.2.- Formatos de dibujo

      2.2.1.- El formato dxf

      2.2.2.- El formato vml

      2.2.3.- El formato svg

      2.2.4.- El formato dwg

   2.3.- La información documentada de obra

   2.4.- Sistemas de información geográfica

      2.4.1.- Revisión de programas de gis estándar

      2.4.2.- Revisión de programas de gis que no siguen los estándares

   2.5.- Tipos de lenguajes de programación

      2.5.1.- Lenguajes de bajo nivel

      2.5.2.- Lenguajes de nivel medio

      2.5.3.- Lenguajes de alto nivel

   2.6.- Tipos de bases de datos

      2.6.1.- Sql, la comunicación entre bases de datos relacionales

   2.7.- Los sistemas de representación gráfica tradicionales

   2.8.- Normativa aplicable

3.- Solución propuesta

   3.1.- Lectura de elementos topográficos: trazado y estructuras

      3.1.1.- Elementos topográficos del trazado: eje

      3.1.2.- Elementos topográficos del trazado: terreno

      3.1.3.- Elementos topográficos del trazado: plataforma

      3.1.4.- Elementos topográficos anejos al trazado: las estructuras

   3.2.- Lectura de bases de datos

      3.2.1.- Bases de datos de ensayos e inspección

         3.2.1.1.- Bases de datos de ensayos, suelos

         3.2.1.2.- Bases de datos de ensayos, densidades

         3.2.1.3.- Bases de datos de ensayos, mezclas bituminosas

         3.2.1.4.- Bases de datos de ensayos, hormigones

         3.2.1.5.- Bases de datos de inspección, control

         3.2.1.6.- Bases de datos de inspección, diario

         3.2.2.- Bases de datos extras

         3.2.2.1.- Bases de datos extras, fotos

         3.2.2.2.- Bases de datos extras, definición de estructuras

         3.2.2.3.- Bases de datos extras, definición de la capa de firme

         3.2.2.4.- Bases de datos extras, localización extra

    3.3.- El dibujo del trazado

        3.3.1.- El dibujo en planta

        3.3.2.- El dibujo en perspectiva

            3.3.2.1.- El dibujo con superficies planas

            3.3.2.2.- El dibujo en el navegador

    3.4.- La unión del trazado con las bases de datos

        3.4.1.- La unión de las estructuras al trazado

        3.4.2.- La unión de los ensayos de suelos al trazado

        3.4.3.- La unión de los ensayos de densidades al trazado

        3.4.4.- La unión de los ensayos de hormigones al trazado

        3.4.5.- La unión de los ensayos de firmes al trazado

        3.4.6.- La unión de los inspecciones de control al trazado

        3.4.7.- La unión del diario al trazado

        3.4.8.- La unión de la documentación fotográfica al trazado

    3.5.- La unión de la documentación y otras inspecciones

        3.5.1.- La unión pasiva

        3.5.2.- La unión activa

    3.6.- Base matemática novedosa utilizada

        3.6.1.- Pseudo-bases de datos

        3.6.2.- Redes de taylor multidimensionales

        3.6.3.- Sintegrales

    3.7.- Consultas a la información a través de formularios

        3.7.1.- Formularios de ensayos de suelos

        3.7.2.- Formularios de ensayos de densidades

        3.7.3.- Formularios de ensayos de hormigones

        3.7.4.- Formularios de ensayos de firmes

        3.7.5.- Formulario de inspecciones, control

        3.7.6.- Formulario de inspecciones, diario

        3.7.7.- Formulario de inspecciones, fotos

        3.7.8.- Formulario de seguimiento en dxf y kml

    3.8.- Resultados finales

4.- Conclusiones, futuras lineas de trabajo

5.- Bibliografía

2.- ESTADO DEL CONOCIMIENTO / STATE OF KNOWLEDGE

Para facilitar su comprensión el Estado del Conocimiento se dividirá en tres bloques según el tratamiento de la información. Por su entrada, gestión y salida. 

To facilitate understanding the state of knowledge we divide into three groups according to the treatment of information. For entry, management and exit.

En la zona de entrada de información se analizará:

• La topografía en la obra lineal, sus elementos básicos y las herramientas más habitualmente empleadas (apartado 2.1).
• Los formatos más habituales de dibujo (apartado 2.2) y
• La información documentada de obra (apartado 2.3).

In the entrance area of information we will review:

• The topography in the linear proyect, its basic elements and tools most commonly used (section 2.1).
• 
  

  The most common drawing formats (section 2.2) and
• 
  

  The documented information work (section 2.3).

En la zona de tramitación de la información se repasarán:

• Los distintos sistemas de información geográfica ya existentes (apartado 2.4).
• Los tipos de lenguajes de programación (apartado 2.5)
• Los tipos de bases de datos (apartado 2.6).
•  Los sistemas de representación gráfica tradicionales (apartado 2.7)

In the area of processing will review information:

• 
  

  The different systems of existing geographic information (section 2.4).
• 
  

  The types of programming languages (section 2.5)
• 
  

  The types of databases (Section 2.6).
• 
  

  Traditional systems of graphic representation (2.7)

En la zona de salida de información (apartado 2.8) se verá:

• La visualización e interoperatividad.
• La coherencia con el sistema de calidad
• La coherencia con la normativa aplicable.
• Los informes de salida.

In the exit zone information (section 2.8) we see:

• 
  

  The visualization and interoperability.
• Consistency with the quality system
• Consistency with applicable regulations.
• The output reports.

******* ENTRADA DE LA INFORMACIÓN ******* / ******* INPUT INFORMATION ******* 

2.1.- LA TOPOGRAFÍA EN LA OBRA LINEAL / TOPOGRAPHY IN THE LINEAR PROJECT

La realidad actual de los trabajos de topografía en la obra actualmente se puede dividir en los siguientes puntos según se trate de tareas de producción o de calidad (Muñoz, 2005):

The current reality of the work of topography in the work now can be divided into the following depending on whether production tasks or quality (Muñoz, 2005):

Como producción se definirían los siguientes trabajos:

•  El replanteo de la unidad de obra para su construcción. Este trabajo consiste en definir en el campo los datos descritos en planos y otros que aunque no estuvieran definidos pudieran ser útiles para auxiliar a los actores de tal unidad de obra
• Mediciones de la obra ejecutada o prevista o  planificada.

As production we will define the following work:

• Stakeout the work unit for construction. This work is to define the field data practices described in drawings and other even though they were not defined may be useful to help the actors in such a work unit
• Measurements performed or planned or unplanned work.

Como calidad se definirían los siguientes:

• Comprobación de los datos previos a la ejecución: Trabajo de gabinete consistente en la comprobación de la compatibilidad de todos los datos geométricos de la obra. Un ejemplo típico sería la comprobación previa de una estructura, la colocación de las zaparas, pilas, gálibos, anchos mínimos, etc. y que esta geometría cumpla normas de trazado, sea coherente con definiciones de obras aledañas, no irrumpa en terrenos no expropiados y prevea antes de la construcción el máximo de problemas.
• La comprobación del replanteo de tal unidad. 
• La comprobación de la unidad de obra ya ejecutada.

As "quality" we will define the following:

• Checking data before implementation: Labour cabinet consisting in checking the compatibility of all geometric parameters of the work. A typical example would be after verification of a structure, laying the foundation, gauges, minimum widths, etc. and that this geometry layout meets standards, is consistent with definitions of neighboring works, not breaking into not expropriated land and before construction provides maximum problems.
• Check of staking such unity.
• Checking the unit of work already performed.

Estos trabajos pueden realizarse por la empresa constructora (producción y calidad, autocontrol)  y por la dirección de obra y/o asistencia técnica (calidad y mediciones). 

Todos estos trabajos suelen documentarse , sobre todo si existe un plan de autocontrol de la Calidad, PAC) y referirse a las unidades de obra o al nombre del eje y su punto kilométrico. Además los datos de partida para el trazado son la definición del terreno, del eje y la plataforma.

These jobs can be done by the construction company (production and quality, self-control) and construction management and / or technical assistance (quality and measurements).

All these works are often documented, especially if there is a self-management plan Quality PAC) and refer to the work units or the name of the axis and kilometer. Furthermore the input data for tracing are the definition of the land, the shaft and the platform.

2.1.1.- ELEMENTOS BÁSICOS DE DOCUMENTACIÓN TOPOGRÁFICA / BASIC ELEMENTS OF TOPOGRAPHIC DOCUMENTATION

Para la documentación topográfica se parte de los siguientes grupos de datos básicos:

Para el trazado: 

• Definición de el/los eje/ejes; el eje se define con una cuaterna de datos: p.k., X, Y, Z.
• Definición de la plataforma en cada p.k.: anchos, cunetas, medianas, tipos de firme...
• Descripción del terreno en la dirección perpendicular al eje (sincronizado con la plataforma) respecto a cada p.k.

Para elementos puntuales como estructuras, obras de drenaje, etc:

• Planos descriptivos de los mismos.
• El trazado, aunque suele traducirse igualmente a planos que formarán parte del conjunto del proyecto. Estos trabajos suelen hacerse utilizando casi siempre dos programas de trazado ISPOL y/o CLIP.

For the topographic documentation begins with the following groups of basic data:

For tracing:

• Definition of the / the axis / axes; axis is defined with a quad data: pk, X, Y, Z.
• Defining the platform in each KP: wide, ditches, medium, firm types ...
• Description field in the direction perpendicular to the axis (synchronized with the platform) for each KP

For specific items like structures, drainage, etc:

• Descriptive plans thereof.
• Tracing, but often also translated into planes that form part of the overall project. These jobs are usually performed using two programs almost always plotting ISPOL and / or CLIP.

2.1.2.- COMPOSICIÓN DE LOS ELEMENTOS BÁSICOS DEL TRAZADO / COMPOSITION OF THE BASICS OF TRACING

La definición del trazado se apoya en:

• La forma geométrica del camino
• Sus dimensiones físicas.
• Su relación con el terreno.

The definition of the layout is based on:

• The geometry of the road
• Its physical dimensions.
• His relationship with the land.

En casi la totalidad de los casos posibles se efectúa un análisis bidimensional prescindiendo de una de las tres dimensiones en una primera aproximación. El resultado es el trazado en planta. De otra se toma esta cota en relación al camino recorrido, resultando el trazado longitudinal.

Si en lugar de partir de un sistema euleriano se hubiera partido de un sistema lagrangiano se habría tenido un sistema de referencia vinculado al conductor con el recorrido, acimut y pendiente.

In almost all possible cases disregarding a two-dimensional analysis of the three dimensions in a first approximation is performed. The result is the layout in plan. Otherwise this bound is taken with respect to the journey, resulting in the longitudinal path.

If instead from an Eulerian system would have started with a Lagrangian system would have had a reference system linked to the driver with the tour, azimuth and slope.

El trazado en planta puede considerarse como formado por alineaciones rectas curvas circulares de distintos radios y curvas de curvatura variable que permitan una transición suave entre unas y otras. La definición de los peraltes se realiza en este proceso.

El trazado en alzado viene determinado por por el relieve del terreno. Es fundamental, en esta parte de definición considerar el punto de vista del conductor, facilitando la previsión de sus cambios de perspectiva y dirección.

The layout in plan may be considered as straight alignments formed by circular curves of different radii and curves of variable curvature that allow a smooth transition between each other. The definition of the risers is done in this process.

The route is determined by elevation of the terrain. It is essential, in this part of defining consider the point of view of the driver, facilitating the forecast of its change of perspective and direction.

Se necesita pues, una vez definida la línea del trazado, en planta y alzado, es decir, en 3D, definir la plataforma, peraltes, cunetas, taludes y el terreno afectado.

Después de definir la geometría del eje se obtiene la correspondencia entre coordenadas y pks: 

Is needed therefore, once defined line drawn in plan and elevation, ie 3D, define the platform, cambers, ditches, slopes and the affected area.

After defining the geometry axis correspondence between coordinates and KPs get:

pk <=> (Coordenada X, Coordenada Y, Coordenada Z)

O, si se prefiere una apariencia mas formal, en coordenadas paramétricas:

Or, if a more formal appearance is preferred, in parametric coordinates:

Coordenada X = F_x (pk)

Coordenada Y = F_y (pk)

Coordenada Z = F_z (pk)

En cada pk, en la dirección perpendicular a la dirección de la línea del trazado se define el perfil transversal (figura 2.1.2) como la figura que sale de la intersección de dos líneas, le definitoria del terreno y la plataforma de la carretera (o ferrocarril).

Each KP, in the direction perpendicular to the line direction of the track the transverse profile (figure 2.1.2) as Figure exiting the intersection of two lines, it defining the terrain and the road platform defined (or rail).

Figura 2.1.2: Esquema de un perfil trasversal

Figure 2.1.2: Diagram of a transverse profile

El terreno se definirá por los dobles (d₁ , t₁ ), (d₂ , t₂ ), (d₃ , t₃ ), … , (d_n , t_n )

Y la plataforma por los dobles (d₁ , p₁ ), (d₂ , p₂ ), (d₃ , p₃ ), … , (p_n , t_n )

Los programas que actualmente existen en el mercado permiten hacer modificaciones de trazado y redefinición rápida de estos dobletes de uso habitual en el replanteo de la obra.

The land is defined by the vectors (d₁ , t₁ ), (d₂ , t₂ ), (d₃ , t₃ ), … , (d_n , t_n )

And the platform vectors (d₁ , p₁ ), (d₂ , p₂ ), (d₃ , p₃ ), … , (p_n , t_n )

The programs currently on the market allow modifications of layout and rapid redefinition of these doublets customary in staking work.

2.1.3.- SOFTWARE HABITUAL PARA DEFINICIÓN DE TRAZADOS EN OBRAS LINEALES / HABITUAL SOFTWARE TRACES IN LINEAR WORKS

Las empresas que realizan y distribuyen los programas más habituales utilizados para la definición del trazado de obras lineales son:

The companies that make and distribute the most common programs used to define the layout of linear projects are:

Continuará ...

To be continued ...

Optimización de la metodología a aplicar para la creación de sistemas de información geográfica para obras lineales V
Optimization methodology to be applied for the creation of geographic information systems for linear projects V