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• Juan Diego Estrada Acosta

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FOTOGRAMETRÍA Y LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO CON DRONE Y GPS BOCATOMA “LA HUACA ”

ESTUDIO TOPOGRÁFICO

FOTOGRAMETRÍA Y LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO CON DRONE Y GPS BOCATOMA “LA HUACA y la Vibora””

ESTUDIO TOPOGRAFICO Tabla de contenido

1. OBJETIVOS Y METAS.

3

1.1.

Objetivos

3

1.2.

Metas:

3

2. Actividades a realizar. 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6. 2.7. 2.8.

Planeamiento Puntos BM Reconocimiento Monumentación Trabajos de Campo Cálculos de Gabinete (y ajuste en su caso) Evaluación Memoria de los trabajos

3. Metodología de elaboración del estudio. 3.1.

Determinación de puntos de Control Horizontal

3.1.1. 3.1.2. 3.1.3. 3.1.4. 3.1.5.

3.2.

DETERMINACIÓN DE CONTROL ALTIMÉTRICO

3.2.1. 3.2.2. 3.2.3. 3.2.4.

3.3.

Control Vertical por el Modelo EGM96 Geoide EGM96 y Elipsoide WGS84 Comparación entre Geoide EGM96 y Elipsoide WGS84 Elipsoide Geodésico de Referencia WGS84

Determinación de la Planimetría y altimetría

3.3.1. 3.3.2. 3.3.3. 3.3.4. 3.3.5. 3.3.6. 3.3.7. 3.3.8.

3.4.

Método para determinación de puntos de Control Horizontal Precisión de puntos de Control Horizontal Clasificación de los puntos de Control Horizontal Aspectos a seguir para la confiabilidad del Levantamiento GPS Estándares de precisión Geométrica a usar

Levantamiento Topográfico en Modo RTK Precisión Horizontal en Modo RTK Precisión Vertical en Modo RTK Obtención de la nube de puntos Ventajas del Método RTK vs Método tradicional Definición de los elementos artificiales y naturales Limitación del Método RTK Combinación Método RTK + VANT

Levantamiento Topográfico con VANT

4 4 6 6 8 9 11 11 11

12 12 12 13 13 13 16

17 17 17 18 19

21 21 21 21 22 26 27 28 28

29

3.4.1. 3.4.2.

Planeamiento y Establecimiento de Puntos de Control Terrestre Planeamiento del Vuelo del VANT

29 29

3.4.3. 3.4.4.

Finalización del Vuelo y Obtención de datos Generación de Ortofoto preliminar sin puntos de control terrestre.

30 30

1

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3.4.5. 3.4.6.

Generación de Ortofoto Final con puntos de control terrestre. Generación de planos Cad y GIS.

4. Personal, Equipos y herramientas. 4.1.

Personal

4.1.1. 4.1.2. 4.1.3.

4.2.

Personal Profesional Personal Técnico Personal de Apoyo

Equipo

4.2.1. 4.2.2. 4.2.3. 4.2.4. 4.2.5. 4.2.6. 4.2.7.

30 30

31 31 31 31 31

31

Dron Phantom 3 Profesional

35

Radio Motorola FV – 800R GPS Diferencial Hi Target V30 GNSS Receiver GPS Diferencial Hi Target V60 GNSS Receiver

38 39 42

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

44

6. Anexos

46

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ESTUDIO TOPOGRÁFICO

1. OBJETIVOS Y METAS. Levantamiento topográfico de las zonas de estudio la huaca y la víbora con De acuerdo a los términos de Referencia para la Elaboración del Estudio Topográfico del Proyecto “”. Se plantean los siguientes Objetivos y metas: 1.1. Objetivos  Realizar el Levantamiento Topográfico a curvas de nivel que se requiera para

el Proyecto, verificando y complementando la planimetría existente.  Elaborar los planos de Planimetría, realizando las verificaciones necesarias

para confirmar las ubicaciones.

1.2. Metas: El levantamiento topográfico será efectuado en coordenadas geográficas y UTM, con escalas adecuadas, y equidistancias de las curvas de nivel adecuadas a su fin, tal como se indican a continuación:  Determinación, tanto en planimetría como en altimetría, de puntos del

terreno necesarios para la obtener la representación fidedigna del terreno determinado donde se planteará el Proyecto que permita elaborar los planos correspondientes de la zona.  Realizar los trabajos de campo que permitan elaborar los planos topográficos

de la bocatomas la huaca y la víbora

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2. Actividades a realizar. 2.1. Planeamiento La etapa del planeamiento consistió en el establecimiento de las condiciones geométricas, técnicas, económicas para realizar el levantamiento topográfico de la zona la víbora y la huaca propuesto.

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Zona de Estudio – Bocatoma “LA HUACA” Ubicada en el margen izquierdo del río Santa, alcanza una altitud de 232 m.s.n.m. Situada en la altura del Km. 42 de la carretera Santa- Huallanca, en la zona Vinzos, asegura una captación de agua de hasta 35 m3/s.

BARRAJE MOVIL

BARRAJE FIJO

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Zona de Estudio – Bocatoma “LA VÍBORA” Ubicada en el margen izquierdo del río Santa, a una altitud de 119 m.s.n.m. situada a 26 Km, de la carretera Santa – Huallanca, adicionando 5 Km. De penetración hacia el río. Permite una captación de un caudal de 12 m3/s.

BARRAJE MOVIL

BARRAJE FIJO

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2.2.Puntos BM Se trabajó la utilización de 01 BM, cuyas coordenadas son: La “Huaca” BM-01: X 779393.067

Y 9032992.012 Z 257.942

La “Víbora” BM-01:X 766434.818

Y 9023562 Z 144.452141

2.3.Reconocimiento El reconocimiento consistió en operaciones de campo destinado a verificar sobre el terreno las características definidas por el planeamiento y a establecer las condiciones y modalidades no previstas por el mismo. Las operaciones que en este punto se indican deben desembocar necesariamente en la elaboración del Estudio Topográfico Definitivo. Luego del planeamiento, se reconoció los sitios seleccionados a fin de conocer detalles que pudieran no aparecer en la cartografía existente, como, por ejemplo, altura

de

árboles,

edificaciones

recientes, áreas

con

acceso

restringido, etc. Se verifico sobre el terreno, las características definidas en el planeamiento y establecer las condiciones y modalidades no previstas en el mismo.

a. Verificar el funcionamiento de la estación de rastreo permanente o la existencia y buena conservación física de los puntos geodésicos bases a utilizar.

b. Localizar y determinar las condiciones de estabilidad de los puntos geodésicos de cota fija próximos pertenecientes a la red nacional para, en caso de ser necesario, contar con alturas orto métricas.

c. Seleccionar en el terreno el área o áreas adecuadas para el establecimiento de punto o puntos geodésicos definitivos o permanentes tomando como referencia la densificación realizada en el planeamiento.

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2.4.Colocacion: Después del informe de reconocimiento, se colocó un punto de base en La Bocatoma “La Huaca” y “víbora”

FOTO 01.-SE PROCEDIÓ A INSTALAR ESTRATÉGICAMENTE EL PUNTO BASE PARA PROCEDER A COLOCAR LOS PUNTOS DE CONTROLES.

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FOTO 02.-SE PROCEDIÓ A INSTALAR ESTRATÉGICAMENTE EL PUNTO BASE PARA A PROCEDER A COLOCAR LOS PUNTOS DE CONTROLES

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Proceso de Monumentacion 2.5.Trabajos de Campo Los trabajos de campo estarán constituidos por el conjunto de observaciones que se ejecutarán directamente sobre el terreno para realizar las mediciones requeridas por el proyecto, de acuerdo con las normas aplicables. Los cálculos y comprobaciones de campo se considerarán como parte integral de las observaciones, deberán hacerse inmediatamente al final de las mismas. Tendrán como propósito verificar la adherencia de los trabajos a las normas establecidas.

FOTO 03.-COLOCANDO LOS PUNTOS DE CONTROL HORIZONTALES EN LA BOCATOMA “LA HUACA”

FOTO 04.- VUELO CON DRONE PHANTOM 03 PROFESIONAL EN LA BOCATOMA “LA HUACA”

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FOTO 05.- COLOCANDO LOS PUNTOS DE CONTROL EN BOCATOMA LA VÍBORA

FOTO 06.- PROGRAMACION DE DRONE PHANTOM 03 PROFESIONAL EN LA BOCATOMA LA VÍBORA

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Trabajos de campo para la determinación de los puntos de Control Según la naturaleza del trabajo se establecerán los requisitos en cuanto a condiciones de observación que debe presentar un punto geodésico, así como las características particulares de su naturaleza. Para los puntos geodésicos de orden “C”, deberán quedar definidas las condiciones de observación en lo que respecta a tiempos de observaciones mínimos en cada línea base, GDOP máximo permitido, intervalo de registro o épocas, la máscara de elevación a emplear, el número mínimo de satélites y repetición de medidas de líneas base. En trabajos de exactitud posicional para puntos geodésicos de orden “C”, la distancia de línea base determinará el tipo de receptor a emplear. En ningún caso se usarán equipos mono frecuencia para distancias superiores a 20 Km. Las observaciones estarán directamente relacionadas con la longitud de línea base, aumentando estos a medida que aumente dicha distancia. Deben quedar especificadas las propiedades y particularidades del entorno del punto geodésico sobre el que se va a realizar la medida. No se admitirán situaciones y ubicaciones donde se produzcan alteraciones y/o perturbaciones en la señal tales como observación de puntos geodésicos próximos a torres eléctricas o de telecomunicaciones, tendidos eléctricos, etc., determinados por el equipo de reconocimiento. Una vez colocado los puntos geodésicos permanentes y designados los puntos de apoyo, se iniciará la toma de datos mediante el sistema GNSS, los datos los recogen los equipos de campo en los puntos geodésicos designados por los equipos de reconocimiento (debido a las múltiples variables inherentes a una medida GNSS no existe una fórmula exacta para determinar los tiempos de observación necesarios, los tiempos de ocupación serán dependientes de la longitud de línea base, número de satélites, GDOP y de las características del equipo empleado, la ocupación del punto geodésico deberá ser lo suficientemente amplia en tiempo de forma que garantice la determinación de la ambigüedad en la solución de la línea base para trabajos con medida de fase). Los registros GNSS se harán durante el tiempo y en los períodos que se especifiquen para cada caso, teniendo en cuenta que las medidas condiciones meteorológicas negativas (granizadas, tormentas, etc.) podrían influenciar en el resultado final y en todo caso no más allá de los límites de operación y especificación técnica proporcionado por el fabricante del instrumento.

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Se aconseja exceder las observaciones recomendadas a los valores expuestos, especialmente en aquellas líneas bases donde la ocupación sea dificultosa. Los procesamientos y comprobaciones de campo se considerarán como parte integral de las observaciones, deberán hacerse inmediatamente al final de las mismas. Tendrán como propósito verificar la coherencia de los trabajos.

En la toma de datos de cualquier orden de punto geodésico, obtenido por técnicas diferenciales del sistema satelital de navegación global, en los trabajos de campo se debe formular el diario de observación. 2.6. Cálculos de Gabinete (y ajuste en su caso)

Los cálculos de gabinete procederán inmediatamente a la etapa anterior y estarán constituidos por todas las operaciones que, en forma ordenada y sistemática, calculan las correcciones y reducciones a las cantidades observadas y determinan los parámetros de interés mediante el empleo de criterios y formulas apropiadas que garanticen la exactitud requerida. El ajuste o compensación deberá seguir cuando sea aplicable, al cálculo de gabinete. 2.7. Evaluación

La evaluación consistirá en llevar a cabo el análisis detallado de los resultados del cálculo y ajuste, con el fin de juzgar la bondad del levantamiento y retroalimentar el diseño. 2.8. Memoria de los trabajos

Al final de cada trabajo se elaborara la memoria que contenga los datos relevantes del levantamiento, incluyendo antecedentes, justificación, propósito, criterios de diseño, personal que elaboro el levantamiento, instrumentos y equipos utilizados, normas, especificaciones y metodologías particulares empleadas, relación de los trabajos de campo con mención de las circunstancias que puedan haber influido en el desarrollo de los trabajos, información gráfica, que muestre la ubicación, descripciones definitivas de los puntos de control, resultados de los cálculos y ajustes en forma de listados de parámetros finales y comentarios según los resultados de la evaluación.

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3.1.1. Método para determinación de puntos de Control Horizontal En el caso presente se usó el método de Técnicas diferenciales de Posicionamiento

Global

(usando

GPS

diferenciales

de

doble

frecuencia), este método consiste en recibir la señal electromagnética emitida por los satélites de la constelación que conforman el sistema de Posicionamiento Global para determinar la posición relativa de puntos sobre la superficie terrestre.

Gps Diferencial de doble Frecuencia

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3.1.2. Precisión de puntos de Control Horizontal Se determinarán puntos Geodésicos para el control horizontal de Orden C (precisión relativa de 1:100,000), usando la “Norma técnica para Posicionamiento Geodésico Estático Relativo con Receptores del sistema Satelital de Navegación Global” dada por el Instituto Geodésico Nacional; se debe anotar que los levantamientos geodésicos horizontales que se hagan dentro de este orden se destinan al establecimiento de control suplementario en áreas urbanas y al apoyo para el desarrollo de proyectos importantes de ingeniería, con fines de investigación científica, y en general a cualquier trabajo que requiera una precisión no menor a 1: 100,000 (error de un metro en 100 km). 3.1.3. Clasificación de los puntos de Control Horizontal Para efectos de clasificación y de acuerdo con las necesidades y requerimientos específicos del proyecto se hará uso de las posiciones de los satélites, dadas por las efemérides transmitidas, o por las efemérides precisas según la tabla de clasificación siguiente. Clasificación de Levantamiento GPS Orden

Clase

Precisión Relativa

P.P.M

Efemérides Base/Calculo

Error Base En (cm)

0

Única

1:100’000,000

0.01

Precisas

0.30

A

Única

1:10’000,000

0.10

Precisas

0.50

B

Única

1:1’000,000

1.00

Transmitidas

0.80

C

Única

1:100,000

10.0

Transmitidas

1.00

3.1.4. Aspectos a seguir para la confiabilidad del Levantamiento GPS Los aspectos que definen de manera confiable el levantamiento GPS diferencial está dado por:

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 En el diseño se deberá definir el intervalo de tiempo de observación, el intervalo de tiempo de recepción de cada registro de la señal y el método especifico de observación. Para producir las precisiones relativas esperadas en cada orden y clase de levantamientos de acuerdo con los lineamientos indicados en las Normas Técnicas de Levantamientos Geodésicos dados por el Instituto Geográfico Nacional (IGN). 

Identificación de los puntos que conforman el proyecto es decir los puntos nuevos proyectados, en este caso de Orden C, los puntos existentes de Referencia, y los puntos geodésicos Fiduciales (puntos con coordenadas conocidas y de gran confiabilidad) en este caso registradas por el IGN.



Identificación de las posibles obstrucciones que se encontraron en la etapa de reconocimiento.



La cortina de elevación sobre el horizonte para la mejor recepción de la señal de los satélites no debe ser mayor a 15º.



En tanto sea posible, la antena deberá instalarse de tal manera de minimizar los efectos de rebote de las señales electromagnéticas. En lo general se deberán evitar instalaciones cercanas a estructuras u otros cuerpos que puedan causar interferencia de la señal.



La antena también podrá instalarse en un monumento que tenga adaptación para la misma o sobre una baliza y cuando sea necesario sobre elevarla, deberá hacerse con un dispositivo que la mantenga perfectamente vertical sobre la marca de estación.



Deberá medirse la altura de la antena sobre la marca de estación de acuerdo al número de veces indicado en la siguiente tabla.



Se deberá evitar levantamientos en áreas en donde se produzcan transmisiones radiales, radares de frecuencia media, estaciones de microondas, antenas de transmisión de alta tensión, sitios en que se produzca una alta interferencia causada por los sistemas de ignición vehicular y líneas de conducción eléctrica de alto voltaje.



De las observaciones y registros obtenidos se deberá hacer un expediente y conservarlo cuidadosamente como un documento de información primaria.

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

El orden requerido de precisión para clasificar un vértice obliga a cumplir con los requisitos de la tabla siguiente, en la que se especifican características del equipo en función de las frecuencias, numero de sesiones, tiempos mínimos de medida por sesión, observaciones meteorológicas en las estaciones de observación, número de veces que se debe de medir la antena por sesión, numero de receptores que participan en medida simultánea, y número y orden de las estaciones con que se debe diferenciar.



Con propósitos de clasificación, los vértices de enlace deben ser de cuando menos un orden mayor o igual de la estación que se está determinando, aun cuando la precisión relativa del vector o vectores, indique que su clasificación puede ser de mejor calidad.



En las sesiones establecidas con 12 horas, se incluye una hora para bajar información, verificar las baterías y el equipo.

Lineamientos para levantamientos GPS de acuerdo a su clasificación.

Orden

Clase

Tiempo

Numero de

Número

Numero

de

mediciones

mínimo de

Tipo de

Mínimo

Medida

de altura

receptores

Equipo

de

por

de antena

en

Sesiones

sesión

/ sesión

medición

(horas) 0

Única

A

Única

B

Única

Doble Frecuencia. Doble Frecuencia. Doble Frecuencia.

simultanea

20

12

5

6

6

12

3

4

2

12

2

4

1

2-4

1

2

Opcional el C

Única

uso de D.F.

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3.1.5. Estándares de precisión Geométrica a usar Con propósitos de clasificación los levantamientos geodésicos con el sistema de posicionamiento global, se deberán efectuar de acuerdo a lo dispuesto en los estándares de precisión geométrica de la tabla siguiente: Estándares de Precisión geométrica Número mínimo de estaciones de control de la red Geodésica

0

A

B

C

Horizontal que se deben enlazar 0

4

A

2

3

B

2

2

3

C

1

1

1

2

Enlaces a la Red Geodésica Vertical

5

4

3

2

4

3

2

Op.

2

2

2

1

3000

500

400

50

100D

10D

7D

Na

Número mínimo de estaciones de monitoreo permanente (ERP) Localización de las estaciones de control (número de cuadrantes) Separación máxima (km) entre estaciones existentes fuera del área de proyecto y el mismo Entre estaciones existentes y el centro del proyecto a no más de

Dónde: D

Distancia máx. kilómetros (km) entre centro del área de proyecto y cualquier estación de este.

Op

Opcional

Na

No aplicable

ERP

Estación de Rastreo Permanente

Anotación: De la tabla anterior para obtener un punto de orden C son necesarias enlazar 01 estación de Orden O, 01 de orden A, 01 de orden B, o 02 estaciones de orden C. Fuente: Instituto Geográfico Nacional del Perú

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3.2. DETERMINACIÓN DE CONTROL ALTIMÉTRICO

Dado a que se usaran técnicas de Geodesia de precisión, para determinar las coordenadas UTM y geográficas de los puntos de Control, (coordenada Este, Norte y elevación), y su posterior corrección de cota por medio del modelo de ondulación EGM96 que es el más adecuado actualmente, el uso de la Red Geodésica Vertical oficial servirá solo como complemento y apoyo a las mediciones de los puntos de control de orden C, efectuadas, la Red de Nivelación, que está a cargo del Instituto Geográfico Nacional, la misma que tiene como superficie de referencia el Nivel Medio del Mar (determinados por medio de mareógrafos),y conformado por Marcas de Cota Fija (MCF) o Bench Mark (BM) distribuidos dentro del ámbito del territorio nacional a lo largo de las principales vías de comunicación terrestre, los mismos que constituyen bienes del estado. En las que se deben enlazar los puntos de control por medio de nivelación de precisión. 3.2.1. Control Vertical por el Modelo EGM96 De lo anterior se menciona que para el Control Vertical (elevaciones), se usara la corrección por el modelo de Ondulación EGM96, dado a que se están usando los sistemas de posicionamiento GPS para realizar los controles geodésicos, los cuales proporcionan altitudes elipsoidales, con lo que sigue siendo necesario el conocimiento del geoide al momento de transformar las altitudes elipsoidales en altitudes sobre el geoide, (estas son antes de la corrección altitudes aproximadas llamadas cotas ortometricas) o altitudes sobre el nivel medio del mar local; para relacionar estas alturas, será necesario conocer además la llamada topografía de la superficie del mar, es decir, la distancia en cada punto entre la superficie del mar media local y el geoide. A diferencia del uso de mareógrafos para determinar a la altura media del mar, el modelo EGM96 establece y determina al campo gravitatorio terrestre a través de los llamados modelos de geopotencial, la diferencia es la precisión altimétrica dado a la precisión de los cálculos inherentes aplicados. 3.2.2. Geoide EGM96 y Elipsoide WGS84 Esta discrepancia se encuentra evaluada para los distintos elipsoides en función de su localización geográfica. La diferencia entre el geoide y el esferoide en raras ocasiones llega a superar los 100 metros. A continuación, se da la comparación con el geoide EGM96 y el elipsoide

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WGS84. 3.2.3. Comparación entre Geoide EGM96 y Elipsoide WGS84

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3.2.4. Elipsoide Geodésico de Referencia WGS84 Para efectos de este trabajo se usará como elipsoide el World Geodesic System 1984 (WGS84), con los siguientes parámetros. Parámetros Básicos de Definición: Elipsoide

:

WGS84 (World Geodesic System 1984)

Datum

:

Geocéntrico

Semi Eje Mayor

:

6 378 137 metros

Semi Eje Menor

:

6 356 752.31424 metros

Achatamiento

:

1 / 298.257223563

Producto de la constante Gravitacional (G) y la masa de la tierra (M) G.M

:

3.986004418x1014 m3/s2

Velocidad Angular de la Tierra ɯ

:

7.292115x10-5 rad/s

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3.3. Determinación de Puntos de Apoyo (PFCH).

Se determinarán puntos de control Geodésico derivados de los puntos geodésicos de Orden “C”, no son monumentados y se destinarán a los puntos de foto control de los trabajos de levantamiento topográfico por medio de vehículos aéreos no tripulados en las urbanas y rurales, los niveles de estos puntos serán de 10.00 mm. 3.3.1. Número mínimo de estaciones de control de la red geodésica Para los puntos Geodésicos de orden C y puntos de apoyo PFCH, la correlación será a través de una línea base; siguiendo los siguientes parámetros. Enlace entre Estaciones de control Geodésico Número mínimo de estaciones de control de la red

0

Geodésica Horizontal

A

B

Enlace

que se deben Enlazar 0

8

Red

A

3

3

B

3

3

3

Red

C

1

1

1

Línea Base

Apoyo (PFCH)

1

1

1

Línea Base

Red

Fuente: IGN 3.3.2. Separación máxima entre las Estaciones Para los puntos Geodésicos de orden C y puntos de apoyo PFCH, la separación máxima a usar será de: Separación Máxima entre Estaciones Separación entre las estaciones

0

A

B

4,000

1,000

500

3,500

500

250

C

PFCH

100

100

Separación máxima (Km) entre estaciones bases dentro del área del proyecto Separación máxima (Km) entre estaciones bases y el punto a establecer Fuente: IGN

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3.4. Determinación de la Planimetría y altimetría

Se generarán poligonales que enlazarán los puntos de control geodésicos establecidos previamente, para el levantamiento de detalles y la elaboración de los planos, y servirán para el posterior replanteo y control de ejecución de las obras. 3.4.1. Levantamiento Topográfico en Modo RTK Con el avance de la tecnología se pueden generar vértices de poligonal por medio del Levantamiento usando los GPS diferenciales de doble frecuencia y precisión simétrica en modo RTK, (Real Time Kinematic) o navegación cinética satelital en tiempo real, que es una técnica usada para la topografía basado en el uso de medidas de fase de navegadores con señales GPS GLONASS y/o Galileo, donde una sola estación de referencia, (en nuestro caso puntos de control C), proporciona correcciones en tiempo real, obteniéndose una precisión submetrica, En el levantamiento propuesto del sistema RTK se utilizara una estación Base, estacionada en el punto de control C, y una estación móvil (Rover), la estación base retransmite la fase del portador que hace las mediciones y las unidades móviles (Rover) comparan sus propias medidas de fase con las que está recibiendo de la estación Base, se usara para transmitir la señal corregida de la estación Base a la estación móvil en tiempo real un modem de radio de banda UHF, esto permite que las unidades móviles calculen su posición relativa en relación a la Base en milímetros. 3.4.2. Precisión Horizontal en Modo RTK La estación Base será estacionada con exactitud sobre el punto de control Geodésico de orden C, por lo que la posición absoluta de la nube de puntos levantadas por el método RTK con el equipo de doble frecuencia será de: Precisión Horizontal:

1 centímetro ± 2 partes por millón (ppm)

3.4.3. Precisión Vertical en Modo RTK Siendo la base estacionada con exactitud sobre el punto de control Geodésico de orden C, y de la corrección altimétrica por el Modelo EGM96, la precisión absoluta vertical tendrá con el equipo de doble frecuencia será de: Precisión Vertical

:

2 centímetros ± 2 partes por millón

(ppm)

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3.4.4. Obtención de la nube de puntos Para la obtención del levantamiento topográfico de detalle, la metodología de observación con GPS en tiempo real, es un método rápido, cómodo, y capaz de dar la precisión requerida para el trabajo. El método de trabajo con GPS en tiempo real se compone de un GPS fijo (Base) de referencia sobre el punto geodésico determinado y un GPS en movimiento. El receptor fijo se situará sobre un punto de la red básica, de coordenadas conocidas calculadas en la fase preliminar, denominado vértice de referencia local. La metodología en tiempo real se basa en el cálculo de ambigüedades en el mismo instante de la toma de datos, tras poner en funcionamiento el receptor de referencia se ha de esperar a que este resuelva las ambigüedades antes de proceder a la obtención de datos de los puntos del levantamiento. Si el número de satélites sobre el horizonte y su geometría es válido, el receptor de referencia fija ambigüedades en pocos minutos. Una vez realizada esta operación el cálculo de coordenadas de los demás puntos será instantáneo.

Configuración de GPS Base en modo UHF con radio externa

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La comunicación entre el receptor de referencia y el receptor móvil, es posible gracias al modem UHF utilizado para la transmisión, con un alcance de 5.00 km entre ambos receptores. Para evitar problemas de comunicación entre receptores puede elevarse la antena del receptor de referencia lo máximo posible. El procedimiento para efectuar el levantamiento de detalle con equipos GPS en

tiempo

real

requiere

el

mismo

equipo

que

se

usó

para

los

posicionamientos diferenciales geodésicos, además del equipo de trasmisión UHF. Se estacionará el equipo de referencia (Base) con posicionamiento absoluto indicándole que calcule su posición durante un intervalo adecuado (de 15 a 20 minutos) o se introducen sus coordenadas conocidas con anterioridad. El receptor enviara las correcciones (RTCM – RTIME – RTCA) al equipo móvil a través del sistema UHF operativo entre ambos receptores. Las coordenadas de los puntos, se obtienen en el sistema de referencia WGS84, la metodología RTK permite asociar una proyección y un sistema de referencia

distinto, podemos

obtener las

coordenadas delos puntos

directamente en la proyección UTM. Las precisiones obtenidas en las coordenadas del levantamiento dependerán de varios factores:  Precisión de las coordenadas de la red  Precisión de los equipos  Errores accidentales cometidos etc.

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GPS Rover en configuración de trabajo UHF 3.4.5. Ventajas del Método RTK vs Método tradicional La ventaja del Método RTK vs el levantamiento tradicional por medio de Estaciones totales o nivelación convencional es que los errores horizontales y verticales (que están dentro del rango permitido no son acumulables). Es decir, en un levantamiento tradicional, las mediciones son de tipo acumulativa, es decir una medición se basa en una anteriormente ejecutada. (Cambios de Estación y manipulación constante de la Base por el operador), y es necesario un operador constante de la base para tomar las lecturas y un portamira tanto en planimetría como en altimetría. En cambio, las lecturas dadas por el sistema (Base – Rover) son cada una independiente en un rango de hasta 5.00 km. Es decir, si se estaciona con sumo cuidado y prolijidad sobre el punto geodésico, la precisión será la misma por ejemplo en un punto ubicado a 10 metros o en el límite de los 5.00 kilómetros, y la base no es manipulada por el operador ya que la transmisión es automática mediante la comunicación UHF, solo deberá manipularse el GPS móvil (Rover) con sumo cuidado. El receptor fijo solo necesita vigilancia y control de la batería. 27

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Configuración de Rover en modo UHF y GPRS

3.4.6. Definición de los elementos artificiales y naturales En el levantamiento con el método RTK se definirán los elementos artificiales:  Registros de luz  Registros de telefonía  Registros de energía  Registros de Cable  Aceras  Carreteras  Buzones  Estructuras Elementos naturales tales como:  Arboles  Accidentes de terreno  Cursos de agua  Etc.

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3.4.7. Limitación del Método RTK La limitación principal de este método es la toma de puntos de relleno (sucede lo mismo con los métodos tradicionales), para obtener las cotas de terreno necesarias para realizar posteriormente el curvado de la zona (Curvas de nivel), la toma es limitada por el tiempo y accesibilidad, y la densidad de puntos no es la más idónea, por lo que no se puede asegurar el haber cubierto toda la zona levantada y así poder evitar que queden zonas sin el número adecuado para una buena edición posterior de la curvas. 3.4.8. Combinación Método RTK + VANT La combinación del Método RTK y los VANT (vehículos aéreos no tripulados, supera con creces y ventajas a los levantamientos topográficos convencionales, la precisión en este caso estará dada por puntos de control de tres categorías.  Puntos de control geodésico de orden C  Puntos de apoyo  Puntos del tipo RTK Los puntos RTK en este caso serán referidos a estructuras perfectamente reconocibles por los VANT, (ejemplo tapas de buzones, marcas dejadas previamente y otros, donde las coordenadas y las cotas han de ser determinadas mediante procedimiento RTK). La densidad de puntos es extremadamente densa, en el orden de uno a dos millones de puntos como mínimo por hectárea levantada. Dando origen a que sea necesario el uso de software especializado y un requerimiento de Hardware mejorado (disco duro sólido, memoria virtual superior a 32 gigas, tarjetas gráficas específicas y otros necesarios para poder manejar la información recabada, esta es de gran precisión debido a que se optimizan en base a los puntos de control antes mencionadas. Generando el modelado en tres dimensiones del levantamiento, registros gráficos de tipo fotografías de alta definición, (usadas para revisar las zonas levantadas: tipos de pavimento, áreas verdes, obstáculos, condición de las estructuras, inventario de las estructuras, etc.), las curvas de nivel se generan de forma automatizada, separando el terreno natural de las obras o estructuras artificiales, y en un tiempo que supera en proporciones aún no determinadas pero evidentes al levantamiento tradicional.

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Esquema de Método RTK

3.5. Levantamiento Topográfico con VANT

3.5.1. Planeamiento y Establecimiento de Puntos de Control Terrestre Se planificarán el establecimiento de la cantidad de puntos de control terrestre necesaria, distribuidas convenientemente sobre el área levantada, por medio de puntos de tipo C, de apoyo y RTK, en zonas rurales, se usará círculos de color rojo de diámetro 0.30 metros, en las cuales se determinarán las coordenadas y cotas correspondientes, y en zonas urbanas, se usarán, si existen

las

tapas

de

buzones

de

desagüe

existente,

debidamente

determinadas sus coordenadas y cotas por medio de RTK. Estos puntos de control servirán para la referenciación y optimización de las orto fotografías aéreas tomadas por el VANT (Vehículo aéreo no tripulado). 3.5.2. Planeamiento del Vuelo del VANT Teniendo en cuenta la extensión y configuración topográfica de la zona a levantar, así como la altura, velocidad y autonomía de vuelo del VANT, se definirá la travesía del vuelo a fin de obtener un cubrimiento de toda el área requerida, para esto se determina la calidad de las imágenes de color de tipo RGB, una resolución adecuada (ejemplo 4.98 cm / 1.96 in), traslape de fotos longitudinal no menor a 70%, traslape transversal de fotos no menor de 50%, área cubierta de foto no mayor a 4 hectáreas.

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3.5.3. Finalización del Vuelo y Obtención de datos Los datos resultantes del proceso de tomas aerofotografías son: 

Una determinada cantidad de fotografías digitales a color.



Valores de coordenadas x, y, z, de los centros de proyección de cada fotografía.



01 modelo digital de superficie (MDS)

3.5.4. Generación de Ortofoto preliminar sin puntos de control terrestre. Este proceso se desarrollará sobre la base del modelo digital de superficie (MDS) y la Aero triangulación de los valores de coordenadas correspondientes a los centros de proyección de las imágenes digitales obtenidas a través del receptor navegador GPS satelital del VANT. 3.5.5. Generación de Ortofoto Final con puntos de control terrestre. Este proceso se desarrolló sobre la base del modelo digital de superficie (MDS), la Aero triangulación de los valores de coordenadas de los centros de proyección y los puntos de control geodésicos terrestre, tipo C, apoyo y RTK, obtenidos con el equipo receptor geodésico GPS de doble frecuencia. Se empleó el Software PIX4d y Agisoft Photoscan, los cuales en combinación permiten la foto identificación y medición de los puntos de control terrestre sobre las imágenes para generar el orto foto optimizada y georreferenciada final 3.5.6. Generación de planos Cad y GIS. De la orto foto final se generarán los planos Cad y GIS correspondientes, detallando las curvas de nivel, la infraestructura artificial existente, los elementos naturales y todo lo demás que sea requerido. Con la precisión requerida y el detallado necesario.

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4.2.1. Dron Phantom 3 Profesional

Dron Phantom 3 pro + accesorios

Vista del Dron Phantom 3 pro

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Resumen de prestaciones del Dron Phantom 3 Profesional

Componentes del Dron Phantom 3 Profesional

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Beneficios y aportes del levantamiento topográfico con drones Debemos tener en cuenta que con un drone se pueden llegar a cubrir entre 100 y 5000 hectáreas de terreno en un día, por lo que queda claro que la velocidad figura como la principal ventaja de levantamiento topográfico con drones y que, además, representa un gran avance al compararla con capacidad de los métodos de topografía terrestre tradicionales.

La seguridad del topógrafo, la ventaja más destacable. Antes, el topógrafo necesitaba poder tomar puntos de acopios de material, por lo que debía ascender hasta la cota más alta de este, recorrer un talud con gran pendiente para poder representarlo, etc. con la posibilidad de resbalar o con el desafortunado resultado de hundirse en el acopio. La eficiencia. Mediante el vuelo del drone se pueden conseguir millones de puntos con color; mientras que antes el topógrafo debía ir observando punto por punto, obteniendo solamente unas coordenadas en las que difícilmente podría conseguir 500 puntos por jornada. De esta manera, la superficie queda mejor representada y es posible obtener un MDE que se ajuste más a la realidad. El valor visual. Nace la posibilidad de disponer de un documento gráfico con un histórico en el que se puede apreciar el avance como posible aval a futuras reclamaciones o simplemente para un análisis visual. De esta forma, es posible comparar visualmente la cantidad de material que ha variado en un almacén. Los plazos de entrega. Se consigue reducir el tiempo de procesado y, por lo tanto, los costos de trabajo disminuyen.

Hace

específicamente

años,

acomodados

los a

vuelos este

fotogramétricos

trabajo

daban

mediante

plazos

de

aviones

entrega

de

aproximadamente 1 mes. Mediante un vuelo de un drone y la toma de puntos de apoyo, este tiempo se reduce a días.

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Beneficios y aportes del levantamiento topográfico con droneBeneficios 4.2.2. GPS Diferencial Hi Target V30 GNSS Receiver

GPS Diferencial Hi Target V30

GPS Diferencial Hi Target V30 + complementos

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GPS Diferencial Hi Target V30

Configuración Base

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4.2.3. GPS Diferencial Hi Target V60 GNSS Receiver

GPS Diferencial Hi Target V60

GPS Diferencial Hi Target V60 + complementos

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3. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES  Se realizó el Planeamiento, reconocimiento, monumentación en la zona de interés, tanto rural como urbano necesarios para el proyecto.  Se realizó cálculos de gabinete, ajustes y evaluación de los valores tomados en campo tomando en cuenta los valores de los errores máximos permitidos, y la compensación de los errores según métodos aprobados.  La corrección Altimétrica se determinó por el modelo de Ondulación EGM96 y como elipsoide es sistema WGS84.  Se determinaron puntos de Apoyo, que servirán para los trabajos de fotografía aérea y su posterior compensación.  Se usó el método de levantamiento topográfico usando los GPS diferenciales de doble frecuencia en modo RTK (Real Time Kinematic), el cual tiene como precisión horizontal 1 centímetro ± 2 partes por millón (ppm) y precisión vertical de 2 centímetros ± 2 partes por millón (ppm).  Se hizo uso de la combinación del método RTK y VANT, uso de GPS diferenciales y vehículos aéreos no tripulados para la obtención de la nube de puntos con densidad adecuada para obtener la curvatura y detallado del terreno.  El vehículo aéreo no tripulado (DRONE) utilizado, fue el Phantom 3 Profesional.  Se usó equipos de Estación total para complementar los trabajos de topografía donde sean requeridos.

 Se generaron ortofotos corregidos y compensados con puntos de control terrestre los que servirán para la obtención de las curvas de nivel y el detallado de los planos de topografía.

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 Se empleó el Software PIX4d y Agisoft Photoscan, los cuales en combinación permiten la foto identificación y medición de los puntos de control terrestre sobre las imágenes para generar el orto foto optimizada y geo referenciada final.  Del orto foto final se generaron los planos Cad y GIS correspondientes, detallando las curvas de nivel, la infraestructura artificial existente, los elementos naturales y todo lo demás que sea requerido. Con la precisión requerida y el detallado necesario.  Se usó el personal profesional, técnico y de apoyo adecuado y requerido para todos los trabajos planificados en este plan de trabajo.  Se usó los Equipos y herramientas adecuadas necesarias para los trabajos propuestos en este plan de trabajo.

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4. Anexos 4.1.Panel Fotográfico de la Bocatoma “La Huaca”

FOTO 01.- UBICACIÓN DE EQUIPOS, ENCIMA DEL BARRAJE MOVIL

FOTO 02.- EQUIPO DE GPS DIFERENCIAL V60 INSTALADO

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FOTO 03.- SE MARCO CÍRCULOS DE COLOR ROJO DE DIÁMETRO 0.30 METROS, EN LAS CUALES SE DETERMINARÁN LAS COORDENADAS Y COTAS CORRESPONDIENTES (PUNTOS DE CONTROL)

FOTO 04.- SE PROCEDIO A TOMA DE PUNTOS DE RELLENO PARA OBTENER LAS COTAS DE TERRENO NECESARIAS PARA REALIZAR POSTERIORMENTE EL CURVADO DE LA ZONA

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FOTO 05.-SE PUDO CONTROLAR EL CAUDAL DEL BARRAJE FIJO Y SE PROCEDIO A COLOCAR LOS PUNTOS DE RELLENO

FOTO 06.- COLOCANDO PUNTOS DE CONTROL CON GPS DIFERENCIAL (ROVER)

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FOTO 07.- ESTABLECIMIENTO DE PUNTOS DE CONTROL TERRESTRE

FOTO 08.- PROGRAMACION DE VUELO DRONE PHANTOM 03 PROFESIONAL

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FOTO 09.- VUELO CON DRONE PHANTOM 03 PROFESIONAL

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5.2 Panel Fotográfico de la Bocatoma “La Huaca”

FOTO 01.- ESTABLECIENDO PUNTOS DE CONTROL CON EL V30 ROVER ENCIMA DEL BARRAJE MOVIL

FOTO 02.- ESTABLECIENDO PUNTOS DE CONTROL CON EL V30 ROVER

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FOTO 03.- SE PROCEDIO A TOMAR UN PUNTO DE CONTROL

FOTO 03.- SE PROCEDIO A TOMA DE PUNTOS DE RELLENO PARA OBTENER LAS COTAS DE TERRENO NECESARIAS PARA REALIZAR POSTERIORMENTE EL CURVADO DE LA ZONA

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FOTO 09.- CONFIGURACION DEL VUELO DRONE PHANTOM 03 PROFESIONAL

FOTO 10.- VUELO CON DRONE PHANTOM 03 PROFESIONAL ALTURA 80 MTS APROXIMADAMENTE

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