- Un jefe de obra debe planificar las excavaciones y comprender el balance de tierras, es decir, las actividades de corte y relleno.
- Las diferencias en el terreno entre dos fechas consecutivas pueden mostrar a un ingeniero de campo el ritmo de trabajo actual y la capacidad para cumplir con el plan.
- En la industria minera, un responsable de área de almacenamiento necesita conocer la cantidad de material y la utilización de las distintas zonas de acopio.
Todas estas tareas tienen mucho en común. Requieren comparar modelos digitales de elevación (MDE). Por lo general, se dispone de dos MDE: uno es la superficie de referencia y el otro es la superficie actual. La superficie de referencia puede ser un terreno de un momento anterior o un diseño 3D de un software CAD/BIM con la geometría deseada.
Existen dos tipos de modelos de terreno:
- Modelo Digital de Superficie (MDS), que representa los niveles de elevación de los puntos visibles más altos, como tejados, árboles, vehículos y el suelo.
- Modelo Digital del Terreno (MDT), que representa el nivel del suelo sin árboles, vehículos, edificios, etc.
Dicho esto, podemos establecer ecuaciones sencillas para diferentes problemas:
| Problema | Solución |
|---|---|
Medir el corte y relleno respecto al plan objetivo |
Comparar el DSM actual con el diseño 3D |
Medir los volúmenes de corte y relleno desde el momento anterior |
Comparar el DSM actual con el DSM anterior |
Medir el volumen de un acopio |
Comparar el DSM con el DTM en la región especificada |
Verificar el uso de la zona de almacenamiento de acopios (encontrar espacios libres y ocupados) |
Comparar el DSM con el DTM y medir las áreas con distintas diferencias de elevación entre el DSM y el DTM |
Cómo obtener MDS y MDT
El MDS puede ser el resultado de un levantamiento fotogramétrico o LIDAR. El enfoque más popular consiste en sobrevolar la zona con un dron equipado con una cámara fotográfica o un sensor LIDAR siguiendo un patrón regular, similar a la imagen siguiente.
Puede encontrar más información sobre los detalles de la planificación de vuelos en estos dos artículos:
Dependiendo del tipo de sensor, el MDS puede generarse mediante las siguientes técnicas:
| Imágenes | Nube de puntos LIDAR |
|---|---|
| Procese las imágenes en un software especializado de fotogrametría: Pix4D Mapper, Agisoft Metashape, Bentley Context Capture. El resultado será un GeoTiff con el DSM y un GeoTiff con ortomosaicos. | Procese el archivo LAS en el software LIDAR360. Como resultado, el software genera el DSM y el DTM. Consulte los precios en la tienda de SPH |
Si solo dispone de un MDS, existe una forma de crear una superficie MDT de referencia para realizar operaciones de comparación posteriores.
En ATLAS existe una herramienta que permite a los usuarios dibujar un perímetro e interpolar la elevación en su interior utilizando las altitudes de los vértices del perímetro.
ATLAS es un SIG basado en la nube para usuarios de drones. Permite almacenar, visualizar, medir, comparar, anotar y compartir datos espaciales, tales como: ortomosaicos, MDE, nubes de puntos y diseños 2D/3D.
Medición de volumen
ATLAS cuenta con un amplio conjunto de herramientas para realizar mediciones de volumen. Básicamente, la medición de volumen siempre consta de los siguientes pasos:
- Dibujar un área poligonal de interés en el mapa.
- Seleccionar el MDS actual.
- Seleccionar el nivel o superficie de referencia.
- Calcular el volumen mediante cuatro valores: corte, relleno, neto y total.
ATLAS admite cuatro tipos de superficies de referencia:
| Tipo de medición | Tipos de superficie de referencia |
|---|---|
| Elevación sobre el perímetro | El software calcula automáticamente el DTM a partir de las elevaciones de los vértices del área de interés poligonal. El DTM se convierte en la superficie de referencia. Esto es útil para medir volúmenes de acopios almacenados sobre superficies relativamente planas. |
| Diseño 3D | Un diseño 3D en formato DXF de BIM/CAD se puede cargar en el software y usar como superficie de referencia. Esto es útil cuando se necesita comparar el terreno actual con los niveles objetivo. |
| Otro DSM | Un DSM de otro levantamiento del proyecto se puede usar como superficie de referencia. Esto es útil para entender los cambios en el terreno. |
| Nivel absoluto (AMSL) | El software puede usar una superficie paralela al nivel del mar con una altitud definida por el usuario. Esto es útil para entender las áreas afectadas por inundaciones. |
Existen 4 valores que caracterizan la medición de volumen:
- CORTE - cantidad de "tierra" que debe retirarse para alcanzar el nivel de la superficie de referencia
- RELLENO - cantidad de "tierra" que debe aportarse al sitio para alcanzar el nivel de la superficie de referencia
- NETO - muestra el balance de "tierra" del sitio. Se calcula como RELLENO - CORTE
- TOTAL - muestra la cantidad total de "tierra" que debe moverse, tanto la retirada como la aportada. Se calcula como RELLENO + CORTE
Es muy importante visualizar la diferencia entre el paisaje actual (MDS) y una superficie de referencia. Para ello, ATLAS permite especificar rangos de diferencias de elevación y sus respectivos colores.
Varios ejemplos de mapas de calor
Cambios en el MDS de la obra en 2 fechas diferentes
Comparación del MDS actual frente al posible nivel de inundación (MSNM absoluto)
Comparación del MDS frente al diseño 3D
Informes
La mayoría de los clientes necesitan un informe en formato PDF que contenga información general sobre la obra y detalles específicos de las áreas de interés. El informe se puede exportar directamente desde el menú contextual de Mediciones. Se incluyen todos los volúmenes seleccionados (visibles en el mapa).
El informe consta de varias secciones.
Hoja de cálculo con todas las áreas de interés seleccionadas y sus valores de desmonte y terraplén
Cada área de interés cuenta con una página dedicada que incluye una captura de pantalla, valores de corte y relleno (Cut&Fill) y una leyenda con las zonas de diferencia de elevación. Cada zona tiene un color asignado y el tamaño del área que cubre. El tamaño del área puede utilizarse, por ejemplo, para analizar la utilización de zonas de almacenamiento de materiales. Al configurar adecuadamente los rangos de diferencia de elevación, podemos dividir las áreas en zonas que deben considerarse libres u ocupadas. Por ejemplo, todas las diferencias de elevación entre el DSM y el DTM inferiores a 1,5 metros pueden considerarse libres. Todas las zonas con una diferencia mayor pueden considerarse ocupadas.
Conclusión
La detección de cambios en el terreno y la medición de volúmenes son una parte fundamental del proceso de gestión de movimientos de tierras en construcción y minería. Si necesita ayuda para establecer un flujo de trabajo para su departamento de SIG o drones, contáctenos.