ESTRUCTURACIÓN DE INFORMACIÓN CARTOGRÁFICA HISTÓRICA DE SOLICITUD DE...
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UNIFICAR Y ESTANDARIZAR LA INFORMACIÓN DE ALTURAS QUE SE ENCUENTRAN EN LAS BASES DE DATOS UTILIZADAS POR EL GIT GEODESIA
DEL INSTITUTO GEOGRÁFICO AGUSTÍN CODAZZI.
LICETH ANDREA HERNANDEZ BUITRAGO COD: 20141032251
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
INGENIERÍA TOPOGRÁFICA
BOGOTÁ
2018
UNIFICAR Y ESTANDARIZAR LA INFORMACIÓN DE ALTURAS QUE SE ENCUENTRAN EN LAS BASES DE DATOS UTILIZADAS POR EL GIT GEODESIA
DEL INSTITUTO GEOGRÁFICO AGUSTÍN CODAZZI.
LICETH ANDREA HERNANDEZ BUITRAGO
COD: 20141032251
Proyecto de grado para optar por el título de Ingeniero Topográfico
Director Interno:
WILLIAM BENIGNO BARRAGAN ZAQUE
Ingeniero Topográfico
Director Externo:
JOSE RICARDO GUEVARA
Ingeniero Catastral y Geodesta
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
INGENIERÍA TOPOGRÁFICA
BOGOTÁ
2018
DEDICATORIA
Principalmente a Dios, quien ha dispuesto de su gracia y su favor para brindarme todas las capacidades necesarias para la consecución de los objetivos propuestos y por la recompensa a la dedicación y tiempo depositados.
Dedico este logro alcanzado a mis padres, quienes me han brindado su apoyo y motivación en cada una de las etapas y proyectos emprendidos para el desarrollo en el campo personal y profesional.
AGRADECIMIENTOS
Agradezco a la UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS, la cual me brindo todas las herramientas de conocimiento necesarias tanto para el desarrollo personal como para el campo profesional.
También a mi director interno WILLIAM BARRAGAN ZAQUE, quien ha dispuesto de su tiempo y conocimientos para guiarme en la consecución de los objetivos trazados.
Así mismo doy agradecimientos a mi Director Externo, el Ingeniero JOSE RICARDO GUEVARA quien deposito su confianza, apoyo y dirección para poder cumplir todas las actividades propuestas en el desarrollo de la pasantía.
A SANDRA GONZALEZ Y JONNATHAN FANDIÑO, quienes me instruyeron con su experiencia y conocimientos en el desarrollo de la pasantía dentro del GIT Geodesia.
CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................... 1
2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .......................................................................... 2
3. OBJETIVOS ................................................................................................................. 3
3.1. OBJETIVO GENERAL .................................................................................................. 3
3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ......................................................................................... 3
4. MARCO REFERENCIAL .............................................................................................. 4
4.1. REDES DE NIVELACIÓN ............................................................................................. 4
4.1.1. ORDENES DE PRECISIÓN PARA LOS PUNTOS DE CONTROL VERTICAL ............. 4
4.1.2. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS PARA LAS LÍNEAS DE NIVELACIÓN .................... 6
4.2. NIVELACIÓN CON GNSS ............................................................................................ 6
4.2.1. ELIPSOIDE ................................................................................................................... 7
4.2.2. GEOIDE ........................................................................................................................ 7
4.2.3. ALTURA ELIPSOIDAL .................................................................................................. 7
5. MAPA CONCEPTUAL .................................................................................................. 8
6. DESCRIPCIÓN DE RESULTADOS .............................................................................. 9
6.1. DIAGNÓSTICO DE LAS BASES PROPORCIONADAS ................................................ 9
6.2. CRITERIOS ESTABLECIDOS .................................................................................... 14
6.3. CONSOLIDADO FINAL .............................................................................................. 14
7. ANÁLISIS DE RESULTADOS .................................................................................... 17
8. PRODUCTO ............................................................................................................... 25
9. ALCANCES E IMPACTOS ......................................................................................... 26
10. CONCLUSIONES ....................................................................................................... 27
11. RECOMENDACIONES ............................................................................................... 29
12. BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................... 30
INDICE DE TABLAS
Tabla 1. Resumen sobre información de puntos que conforman la base de datos No. 1 ........ 9
Tabla 2. Resumen sobre información de puntos que conforman la base de datos No. 2 ........ 9
Tabla 3. Resumen sobre información de puntos que conforman la base de datos No. 3 ...... 10
Tabla 4. Resumen sobre información de puntos que conforman la base de datos No. 4 ...... 10
Tabla 5. Resumen sobre información de puntos que conforman la base de datos No. 5 ...... 10
Tabla 6. Resumen sobre información de puntos que conforman la base de datos No. 6 ...... 10
Tabla 7. Resumen sobre información de puntos que conforman la base de datos No. 7 ...... 11
Tabla 8. Resumen de campos que componen la base de datos No.1 ................................... 11
Tabla 9. Resumen de campos que componen la base de datos No.2 ................................... 11
Tabla 10. Resumen de campos que componen la base de datos No.3 ................................. 12
Tabla 11. Resumen de campos que componen la base de datos No.4 ................................. 12
Tabla 12. Resumen de campos que componen la base de datos No.5 ................................. 12
Tabla 13. Resumen de campos que componen la base de datos No.6 ................................. 12
Tabla 14. Resumen de campos que componen la base de datos No.7 ................................. 13
Tabla 15. Resumen de campos que componen el consolidado total ..................................... 13
Tabla 16. Rescripción de información sobre puntos únicos................................................... 14
Tabla 17. Resultado de la depuración. .................................................................................. 15
Tabla 18. Distribución de puntos del consolidado inicial de acuerdo al tipo de altura. ........... 17
INDICE DE ILUSTRACIONES
ilustración 1. Muestra de puntos obtenidos a partir de la depuración. ................................... 15
ilustración 2. Muestra de puntos duplicados sin definir. ........................................................ 16
ilustración 3. Muestra de puntos con altura geométrica y nivelada gps iguales. .................... 16
ilustración 4. Gráfica de distribución de alturas geométricas en las bases. ........................... 18
ilustración 5. Gráfica de distribución de alturas niveladas gps en las bases. ......................... 18
ilustración 6. Gráfica de distribución de puntos sin tipo de altura en las bases. .................... 19
ilustración 7. Gráfica de distribución de alturas trigonométricas en las bases. ...................... 20
ilustración 8. Gráfica de distribución de puntos del consolidado total. ................................... 20
ilustración 9. Gráfica de distribución de puntos únicos del consolidado total ......................... 21
ilustración 10. Gráfica de distribución de tipos de altura de puntos únicos ............................ 22
ilustración 11. Gráfica de depuración final de la información. ................................................ 23
ilustración 12. Gráfica de distribución de tipos de altura resultado de la depuración. ............ 24
ilustración 13. Visualización de base de datos resultante. .................................................... 25
1
1. INTRODUCCIÓN
Para el Instituto Geográfico Agustín Codazzi dentro de los procesos misionales desarrollados mediante el Grupo Interno de Trabajo Geodesia se encuentra la generación, suministro y administración de la información correspondiente al Sistema de Referencia Geodésico Nacional, del cual forma parte importante la Red Geodésica Vertical establecida a partir de procesos de medición en campo con equipos de tipo geodésico y topográfico.
Los registros de desniveles obtenidos en campo son generalmente revisados, calculados y ajustados con el fin de obtener la altura de cada uno de los vértices geodésicos que componen la red y esta información definitiva ha sido almacenada en una serie de bases de datos, las cuales contienen todos los proyectos llevados a cabo desde el año 1985 hasta la actualidad.
Debido a la gran cantidad de alturas que se encuentran en estas fuentes de datos, correspondientes a los diferentes proyectos que se han desarrollado, ya sea para el empalme de líneas preexistentes o la actualización de las mismas (teniendo en cuenta las variaciones de la superficie terrestre), así como la información proveniente de métodos de recepción satelital combinados con la Ondulación Geoidal, se han generado una serie inconvenientes con la información como por ejemplo: La redundancia o multiplicidad de los datos almacenados, que impide contener información totalmente útil y que pueda ser utilizada como una herramienta de trabajo ordenada y concreta.
A causa de las anteriores inconsistencias mencionadas, el Grupo Interno de Trabajo Geodesia encontró conveniente optar por cubrir a través del desarrollo de la pasantía, la necesidad de depurar en su totalidad los registros existentes en las bases de datos utilizadas en el grupo interno, correspondiente a las alturas para posteriormente unificarlas a partir de unos criterios que permitieran seleccionar solamente las elevaciones definitivas de los vértices geodésicos, para que de esta manera tanto los usuarios internos como externos puedan disponer de datos confiables para los diferentes proyectos o trabajos en los que se requieran.
De acuerdo a lo anterior en este presente documento se describen los resultados obtenidos a través del proceso de selección y unificación de alturas así como los criterios utilizados para la depuración que se desarrolló en un tiempo aproximado de tres meses y medio, con información y elementos proporcionados por el IGAC.
2
2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Para el Instituto Geográfico Agustín Codazzi como entidad encargada del
establecimiento y mantenimiento de la Red Geodésica Vertical en el territorio
nacional, así como de la medición en campo, verificación, cálculo y la publicación
de alturas; es necesario contar con datos claros y concretos, teniendo en cuenta
que esta información, es requerida y utilizada por usuarios tanto internos como
externos, para aplicarla en los diferentes proyectos de áreas afines a la geodesia y
la topografía.
En la actualidad, las alturas se han registrado en algunas bases de datos del
Grupo Interno de Trabajo Geodesia, cuyos formatos de almacenamiento han sido
obsoletos y debido a la gran cantidad de registros existentes desde el año 1985
hasta la fecha, se han generado inconsistencias, teniendo en cuenta que existe
poca información complementaria que permita establecer variables para
consolidar los datos, ocasionando duplicidad o redundancia en la información de
vértices geodésicos, lo cual dificulta realizar una consulta por parte de los usuarios
de manera oportuna y veraz.
De acuerdo a lo anterior, se requirió realizar la vinculación de la pasantía con el
propósito de servir de apoyo al grupo interno de trabajo, para la depuración de la
información contenida en las bases de datos existentes, a partir de unos criterios
de selección establecidos con el fin de unificar los registros de alturas definitivas
para cada punto y así proporcionar una herramienta de trabajo con información
confiable.
A partir de esas necesidades existentes, se estableció el interrogante:
¿Cómo obtener una información que satisfaga las necesidades de los usuarios, a
partir del establecimiento de una base de datos unificada y estandarizada
correspondiente a las alturas que se utilizan en el proceso del Grupo Interno de
Trabajo Geodesia, para la ejecución de proyectos de la Red Geodésica Nacional
Vertical?
3
3. OBJETIVOS
3.1. OBJETIVO GENERAL
Unificar y estandarizar la información de alturas, depurando los registros
que se encuentran en las bases de datos, utilizadas por el Grupo Interno
de Trabajo Geodesia del Instituto Geográfico Agustín Codazzi, para
satisfacer las necesidades de los usuarios a partir de registros claros y
concretos.
3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Realizar un diagnóstico de la información de alturas que se encuentra
en las bases de datos.
Establecer los criterios para unificar y estandarizar las alturas definitivas
de los vértices geodésicos.
Consolidar en una nueva base de datos los registros de alturas
depuradas de acuerdo a los criterios establecidos.
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4. MARCO REFERENCIAL
4.1. REDES DE NIVELACIÓN
Las redes de nivelación geodésica establecidas por el Instituto Geográfico Agustín
Codazzi cuentan en la actualidad con 20 000 puntos que se encuentran
distribuidos en una distancia de 26 000 Kilómetros a lo largo del territorio, los
cuales cuentan con una precisión que cumple con los requerimientos para el
enfoque cartográfico pero que no incluyen el valor de la gravedad, por lo cual las
alturas obtenidas se consideran de tipo geométrico mas no físico. En el año 1985
las mediciones realizadas en campo hasta entonces fueron procesadas y
ajustadas por bloque y posteriormente esto empezó a desarrollarse línea por línea.
A partir de los ajustes aplicados se han obtenido correcciones que van desde los
3 y 15 mm por kilómetro, debido a que no se han aplicado reducciones
gravimétricas, las cuales permitirían minimizar los errores asociados a esta
variable de la superficie terrestre. Actualmente desde el grupo interno de trabajo
Geodesia se encuentra en desarrollo dentro de los grupos de investigación
existentes, una metodología para la trasformación de las alturas oficiales o
geométricas a alturas físicas que se caracterizan por tener en cuenta datos
gravitacionales.
4.1.1. ORDENES DE PRECISIÓN PARA LOS PUNTOS DE CONTROL
VERTICAL
Los puntos de control vertical de la red geodésica nacional se caracterizan por ser
nivelados con métodos de precisión, usando equipos de tipo geodésico y miras
tipo invar, así mismo son calculados a partir del software NIVELsml, el cual es
propiedad del Instituto Geográfico Agustín Codazzi, aplicando a su vez
correcciones ortométricas y por temperatura, para posteriormente realizar el ajuste
de los valores aplicando el método de mínimos cuadrados.
Para el cálculo de los desniveles de cada sección se determina la diferencia entre
los desniveles de ida y regreso que son tomados en campo, este valor es
expresado en milímetros.
5
La fórmula utilizada es la siguiente:
𝑫𝒊𝒗𝒆𝒓𝒈𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂 = (𝑫𝒆𝒔𝒏𝒊𝒗𝒆𝒍 𝒅𝒆 𝑰𝒅𝒂 + 𝑫𝒆𝒔𝒏𝒊𝒗𝒆𝒍 𝒅𝒆 𝑹𝒆𝒈𝒓𝒆𝒔𝒐) ∗ (−𝟏𝟎𝟎𝟎) (1)
De acuerdo a la especificación Técnica para Datos de Desnivel levantados en
Campo propuesta por el GIT Geodesia, los órdenes de precisión establecidos para
los puntos de control vertical se identifican a partir de los errores acumulados en el
cierre de cada línea y se clasifican de la siguiente manera:
Puntos de control vertical de orden 1: Los puntos de nivelación de primer
orden se caracterizan por:
Presentar una precisión menor o igual a 𝟐 𝒎𝒎 𝒙√𝑲 (2), donde K
representa la distancia en Kilómetros de la sección nivelada.
Las longitudes a nivelar en cada una de las secciones deben estar
alrededor de los 1,5 Km y el procedimiento debe aplicarse tanto de ida
como de regreso en la sección. El primer orden es usado en la red principal
del territorio.
Puntos de control vertical de orden 2: Los puntos de nivelación de segundo
orden se caracterizan por:
Presentar una precisión menor o igual a 𝟒 𝒎𝒎 𝒙√𝑲 (3), donde K
representa la distancia en Kilómetros de la sección nivelada.
Las longitudes a nivelar en cada una de las secciones deben estar
alrededor de los 1,5 Km y el procedimiento debe aplicarse tanto de ida
como de regreso en la sección. Los vértices de segundo orden son los que
dividen los circuitos de orden 1.
Puntos de control vertical de orden 3: Los puntos de tercer orden cuentan
con las mismas características de los puntos de segundo orden mencionadas
anteriormente con excepción del valor de precisión, la cual es menor o igual a
6 𝑚𝑚 𝑥√𝐾 (4), donde K representa la distancia en Kilómetros de la sección
nivelada. El tercer orden es usado para unir líneas o puntos de igual o mayor
precisión.
6
4.1.2. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS PARA LAS LÍNEAS DE NIVELACIÓN
Con el fin de cumplir con estándares de precisión, las líneas de nivelación deben
presentar las siguientes características:
Las líneas de nivelación se encuentran ubicadas a un costado de las vías
nacionales en buenas condiciones de pavimentación que cuenten con
obras hidráulicas.
Cada línea de nivelación debe estar empalmada con otras existentes y
debe haber coincidencia en por lo menos un desnivel anterior y el medido
posteriormente, al momento de hacer el empalme.
Es recomendable que la longitud de cada línea de nivelación no sea mayor
a 300 Kilómetros y que la longitud de los tramos o secciones se tome de
acuerdo al orden de precisión correspondiente.
Tanto los niveles como las miras de tipo geodésico deben mantenerse en
buenas condiciones, aplicándoles sus correspondientes procedimientos de
calibración y mantenimiento. En cuanto a la verificación en campo se debe
realizar la colimación del instrumento y se debe revisar la verticalidad de las
miras.
Se debe realizar una correcta configuración del equipo de acuerdo a la
marca correspondiente.
Se recomienda que las lecturas de desniveles en la mira se realice entre
los valores de los 20 cm y los 2.80 metros del instrumento.
4.2. NIVELACIÓN CON GNSS
En la actualidad, los Sistemas de Navegación Satelital son utilizados para
determinar la altura de puntos que no presentan información de nivelación de tipo
geométrico y trigonométrico.
El uso de este método se da debido que es menos complejo tanto en su medición
en campo como en el cálculo que relaciona la altura elipsoidal obtenida a partir del
equipo GNSS y un valor de ondulación geoidal, el cual solo puede alcanzar una
mejor precisión si se tiene en cuenta la influencia de la gravedad. Según lo
indicado por los autores Sanchez y Martínez en el documento denominado como
“Vinculación de alturas elipsoidales GPS al datum vertical clásico de Colombia”, la
altura calculada por medio de este método presenta una precisión de más o
menos 80 centímetros, realizando un ajuste previo a partir de un vértice de la Red
Geodésica Nacional que se encuentre a una distancia inferior a 20 Kilómetros,
7
siendo comparable al valor determinado a partir de una nivelación de tipo
trigonométrica.
4.2.1. ELIPSOIDE
El elipsoide se caracteriza por ser un modelo matemático y físico que se basa en
la tierra, este es representado por medio de una superficie que cuenta con un
semieje mayor y un valor de aplanamiento como constantes geométricas, así
como como la masa y la velocidad de rotación de la tierra. El elipsoide de
referencia adoptado para Colombia es el denominado como GRS80 cuyas siglas
significan (Sistema de Referencia Geodésico, 1980), que define el datum MAGNA
SIRGAS.
4.2.2. GEOIDE
El Geoide se caracteriza por ser una superficie equipotencial, la cual se considera
como una referencia vertical teórica que coincide con el nivel medio del mar en
estado de calma. El modelo adoptado para Colombia es el denominado como
GEOCOL2004, a partir del cual se determina el valor de Ondulación Geoidal, que
representa la longitud existente entre el Geoide y un punto medido en la superficie
terrestre. El modelo GEOCOL fue desarrollado en el año 2004, a partir de diversos
datos gravimétricos obtenidos de diferentes fuentes como el Sistema Gravimétrico
Nacional de Referencia – SIGNAR y empresas petroleras, el cual presenta errores
de procesamiento e incertidumbres asociadas. El valor de ondulación junto con la
altura elipsoidal, son utilizados para la determinación de alturas Ortométricas o
altitudes.
4.2.3. ALTURA ELIPSOIDAL
Según la “Guía metodológica para la obtención de alturas sobre el nivel medio del
mar utilizando el sistema GPS”, la altura elipsoidal es la longitud existente entre el
elipsoide y un punto medido en la superficie terrestre.
8
5. MAPA CONCEPTUAL
9
6. DESCRIPCIÓN DE RESULTADOS
6.1. DIAGNÓSTICO DE LAS BASES PROPORCIONADAS
Por parte del Grupo Interno de Trabajo Geodesia, fueron suministradas
inicialmente siete (7) bases de datos que contenían alturas de vértices
geodésicos, algunas se encontraban en archivos de Excel y otras fueron extraídas
según indicación recibida, de una base de datos de Access.
A cada base se le identificaron los puntos únicos y los que presentaban duplicidad,
por medio de un formato condicional cuya regla de celda se conoce como
Duplicar Valores con el fin de resaltarlos, organizando la información en hojas de
cálculo separadas. La información obtenida se muestra en las tablas No. 1 hasta
la No. 7 de la siguiente manera:
Tabla 1. Resumen sobre información de puntos que conforman la base de datos No. 1
Tomado de: Fuente Propia.
Tabla 2. Resumen sobre información de puntos que conforman la base de datos No. 2
Tomado de: Fuente Propia.
BASE No.1
NOMBRE DE LA BASE COTAS ANTIGUAS
CANTIDAD DE PUNTOS ÚNICOS 13993
CANTIDAD DE PUNTOS DUPLICADOS 233
TOTAL PUNTOS 14226
BASE No.2
NOMBRE DE LA BASE PUNTOS_GEODÉSICOS
CANTIDAD DE PUNTOS ÚNICOS 8484
CANTIDAD DE PUNTOS DUPLICADOS 1414
TOTAL PUNTOS 9898
10
Tabla 3. Resumen sobre información de puntos que conforman la base de datos No. 3
Tomado de: Fuente Propia.
Tabla 4. Resumen sobre información de puntos que conforman la base de datos No. 4
Tomado de: Fuente Propia.
Tabla 5. Resumen sobre información de puntos que conforman la base de datos No. 5
Tomado de: Fuente Propia.
Tabla 6. Resumen sobre información de puntos que conforman la base de datos No. 6
Tomado de: Fuente Propia.
BASE No.3
NOMBRE DE LA BASE RGN_ NIVELACIÓN
CANTIDAD DE PUNTOS ÚNICOS 3552
CANTIDAD DE PUNTOS DUPLICADOS 706
TOTAL PUNTOS 4258
BASE No.4
NOMBRE DE LA BASE Todas_Bases 11-09-17 FILTRO (FINAL_FINAL)
CANTIDAD DE PUNTOS ÚNICOS 6230
CANTIDAD DE PUNTOS DUPLICADOS 4
TOTAL PUNTOS 6234
BASE No.5
NOMBRE DE LA BASE redVertical
CANTIDAD DE PUNTOS ÚNICOS 21441
CANTIDAD DE PUNTOS DUPLICADOS 2616
TOTAL PUNTOS 24057
BASE No.6
NOMBRE DE LA BASE VerticesCertificaciónVertical
CANTIDAD DE PUNTOS ÚNICOS 491
CANTIDAD DE PUNTOS DUPLICADOS 328
TOTAL PUNTOS 819
11
Tabla 7. Resumen sobre información de puntos que conforman la base de datos No. 7
Tomado de: Fuente Propia.
Así mismo se identificaron los atributos de cada una de las fuentes, cuyos campos
existentes se pueden observar en las tablas No. 8 hasta la No. 14 de la siguiente
manera:
Tabla 8. Resumen de campos que componen la base de datos No.1
Tomado de: Fuente Propia.
Tabla 9. Resumen de campos que componen la base de datos No.2
Tomado de: Fuente Propia.
BASE No.7
NOMBRE DE LA BASE verticesMagna
CANTIDAD DE PUNTOS ÚNICOS 3576
CANTIDAD DE PUNTOS DUPLICADOS 1403
TOTAL PUNTOS 4979
BASE No.1
NOMBRE DE LA BASE COTAS ANTIGUAS
CAMPOS EXISTENTES
*LINEA *PUNTO *COTA *AÑO
BASE No.2
NOMBRE DE LA BASE PUNTOS_GEODÉSICOS
CAMPOS EXISTENTES
*LLAVE PRIMARIA *PUNTO *COD_DANE *MUNICIPIO *DEPARTAMENTO *ESTADO_PUNTO *ESTADO_MOJÓN *TIPO_PUNTO *SUBTIPO_PUNTO *FECHA
*ID_CALCULO *LATITUD *LONGITUD *ALTURA_ELIP *OFICIAL_ELIP *ALTURA_NIVEL *TIPO_ALTURA *MÉTODO_DETER_ALTURA *OFICIAL_NIVEL
*ONDULACIÓN *X *Y *Z *VX *VY *VZ *OFICIAL_GEOC *PRE_GRAVEDAD *OBSERVA_GRAVED *MÉTODO_DETER_GRA *DESVIACIÓN_ESTANDAR
12
BASE No.3
NOMBRE DE LA BASE RGN_NIVELACIÓN
CAMPOS EXISTENTES
*OBJETD *LATITUD *LONGITUD *TIPO *UBICACIÓN *LAT_ITRF12
*LONG_ITRF12 *LAT_LIN *LONG_LIN *CALCULO *NOMENCLA *PILASTRA
Tabla 10. Resumen de campos que componen la base de datos No.3
Tomado de: Fuente Propia.
BASE No.4
NOMBRE DE LA BASE Todas_Bases 11-09-17 FILTRO
(FINAL_FINAL)
CAMPOS EXISTENTES
*PUNTOS *MUNICIPIO *DEPARTAMENTO *ESTADO_PUNTO *ESTADO MOJÓN *TIPO_PUNTO *SUBTIPO_PUNTO *FECHA *ÉPOCA *FECHA_INICIO_RASTREO *FECHA_FIN_RASTREO *ID_CALCULO *LATITUD *LONGITUD *ALTURA_ELIP *OFICIAL_ELIP *ALTURA_NIVEL *TIPO_ALTURA *MÉTODO_DETER_ALTURA
*OFICIAL_NIVEL *ONDULACIÓN *X *Y *Z *VX *VY *VZ
Tabla 11. Resumen de campos que componen la base de datos No.4
Tomado de: Fuente Propia.
Tabla 12. Resumen de campos que componen la base de datos No.5
Tomado de: Fuente Propia.
BASE No.6
NOMBRE DE LA BASE VérticesCertificaciónVertical
CAMPOS EXISTENTES
*ID_CERTIFICACIÓNVERTICAL *VERTICE *ALTURA *AÑO
Tabla 13. Resumen de campos que componen la base de datos No.6
Tomado de: Fuente Propia.
BASE No.5
NOMBRE DE LA BASE redVertical
CAMPOS EXISTENTES
*ID_ VÉRTICE *VÉRTICE *ALTURA *AÑO
13
BASE No.7
NOMBRE DE LA BASE VérticesMagna
CAMPOS EXISTENTES
*ID_VÉRTICE *VÉRTICE *LATITUD *LONGITUD *ALTURAELIPSOIDAL *ALTURANIVELADA *TIPOALTURA *VELOCIDAD X *VELOCIDAD Y *VELOCIDAD Z
*AÑO_CALCULO *PROYECTO *MUNICIPIO *DEPARTAMENTO *FOLDER *ORIGEN_CARTESIANO *FECHACARGADO *ID_FUNCIONARIO *ALIAS_FOLDER
Tabla 14. Resumen de campos que componen la base de datos No.7
Tomado de: Fuente Propia.
La identificación de los campos anteriores se llevó a cabo con el propósito de
establecer un nuevo consolidado con la información de los puntos, para lo cual se
tomó solamente la nomenclatura del Punto, Altura Nivelada, Año, y Tipo de
Altura, teniendo en cuenta que en la mayor parte de las bases proporcionadas,
fueron los únicos atributos comunes encontrados; seguido esto se adiciono el
campo Fuente para tener conocimiento del origen de cada dato al momento de
llevar a cabo la depuración. El total de puntos únicos y duplicados obtenidos de la
unificación de información de todas las bases se puede observar en la tabla
No.15.
NOMBRE DE LA BASE CONSOLIDADO TODAS BASES
CANTIDAD DE PUNTOS ÚNICOS 57767
CANTIDAD DE PUNTOS DUPLICADOS 6704
TOTAL PUNTOS 64471
CAMPOS SELECCIONADOS
*PUNTO *ALTURA *AÑO *FUENTE *TIPO ALTURA
Tabla 15. Resumen de campos que componen el consolidado total
Tomado de: Fuente Propia.
Para poder iniciar la depuración de la información se seleccionaron inicialmente
los puntos únicos consolidados anteriormente, de los cuales se procedió a
determinar los puntos únicos entre ellos y los que presentaban duplicidad,
producto de la unificación de los registros de todas las fuentes; esto se realizó así
mismo, por medio del formato condicional Duplicar Valores con el fin de
resaltarlos, organizando la información en hojas de cálculo separadas. Lo anterior
se puede evidenciar en la siguiente tabla No.16.
14
Tabla 16. Descripción de información sobre puntos únicos
Tomado de: Fuente Propia.
6.2. CRITERIOS ESTABLECIDOS
Una vez obtenidos los puntos duplicados del consolidado de únicos totales, se
realizó la depuración de estos, aplicando los siguientes criterios:
1) Para seleccionar un vértice entre los datos duplicados que tuviese el mismo
tipo de altura se dio prioridad al que presentara el año más reciente.
2) Dentro de los datos duplicados se descartaron aquellos que no presentaban
información de tipo de altura y año respectivamente.
3) De los datos duplicados que tuviesen tipo de altura Geométrica y Nivelada
GPS, cuyo valor de altura fuera diferente, se dio prioridad al tipo
Geométrica (Por indicaciones recibidas).
4) Los datos duplicados que tuviesen tipo de altura Geométrica y Nivelada
GPS, cuyo valor de altura fuera semejante, se organizaron en un archivo
aparte, con el propósito de que los profesionales del área decidan cual es la
verdadera altura del punto.
Una vez culminada la depuración de puntos únicos se seleccionaron los puntos
duplicados, en su totalidad 6704 del consolidado inicial y se realizó la depuración
de estos, aplicando los mismos criterios anteriores y estableciendo uno adicional y
necesario para este caso:
5) Los datos duplicados que tuviesen diferente valor de Altura y mismo Año,
se organizaron en un archivo aparte, con el propósito de que los
profesionales del área decidan cual es la verdadera Altura del punto.
6.3. CONSOLIDADO FINAL
Terminada la depuración de puntos únicos y duplicados del consolidado total de
las siete (7) bases proporcionadas por el Grupo Interno de Trabajo Geodesia, se
unificaron los puntos resultantes obtenidos, presentándose algunos duplicados
NOMBRE DE LA BASE CONSOLIDADO TODAS BASES
CANTIDAD DE PUNTOS ÚNICOS
57767
ÚNICOS 14985
DUPLICADOS 42782
15
que fueron debidamente depurados. Los resultados totales del proceso de
selección o depuración, como se puede observar en la tabla No. 17 fueron los
siguientes:
Tabla 17. Resultado de la depuración.
Tomado de: Fuente Propia.
A partir de las ilustraciones No. 1, 2 y 3, se puede visualizar una pequeña muestra
de los resultados obtenidos:
Ilustración 1. Muestra de Puntos obtenidos a partir de la depuración.
Tomado de: Fuente Propia.
NOMBRE DE LA BASE CONSOLIDADO FINAL DEPURACIÓN
TOTAL PUNTOS OBTENIDOS DE LA DEPURACIÓN 19622
TOTAL PUNTOS DUPLICADOS SIN DEFINIR 71
TOTAL PUNTOS CON ALTURA GEOMÉTRICA Y GPS IGUALES
2107
16
Ilustración 2. Muestra de puntos duplicados sin definir.
Tomado de: Fuente Propia.
Ilustración 3. Muestra de puntos con altura Geométrica y Nivelada GPS iguales.
Tomado de: Fuente Propia.
17
7. ANÁLISIS DE RESULTADOS
A partir de la consolidación de la información correspondiente a las siete (7) bases
de datos proporcionadas por el Grupo Interno de Trabajo Geodesia del Instituto
Geográfico Agustín Codazzi se identificó como se puede evidenciar en la tabla
No. 18, la siguiente distribución de puntos de acuerdo al tipo de altura que
presentaban:
Tabla 18. Distribución de puntos del consolidado inicial de acuerdo al tipo de altura.
Tomado de: Fuente Propia.
En cuanto a los puntos con alturas de tipo Geométrico como se puede observar
en la ilustración No.4, la mayor parte se encuentra en la Base No.1 denominada
como COTAS ANTIGUAS con un 72%, seguida por la Base No.2 denominada
como PUNTOS_GEODÉSICOS con un 13%, en tercer lugar se encuentra con un
9% la Base No.7 denominada como verticesMagna y por ultimo con un 6% la
Base No.4 denominada Todas_Bases 11-09-17 FILTRO (FINAL_FINAL), las
demás Bases de Datos no presentaban ningún valor de Alturas Geométricas.
BASE 1 BASE 2 BASE 3 BASE 4 BASE 5 BASE 6 BASE 7
GEOMÉTRICA 14226 2590 0 1279 0 0 1678
NIVELADA GPS 0 7218 0 2099 0 0 2148
SIN INFORMACIÓN DISPONIBLE
0 0 4258 2808 24057 819 1037
TRIGONOMÉTRICA 0 90 0 48 0 0 116
TOTAL 14226 9898 4258 6234 24057 819 4979
18
Ilustración 4. Gráfica de distribución de alturas geométricas en las bases.
Tomado de: Fuente Propia.
En cuanto a los puntos con alturas de tipo Nivelada GPS como se puede observar
en la ilustración No.5, la mayor parte se encuentra en la Base No.2 denominada
como PUNTOS_GEODÉSICOS con un 63%, seguida por la Base No.7
denominada como verticesMagna con un 19%, en tercer y último lugar se
encuentra con un 18% la Base No.4 denominada como Todas_Bases 11-09-17
FILTRO (FINAL_FINAL), las demás Bases de Datos no presentaban ningún valor
de altura Nivelada GPS.
Ilustración 5. Gráfica de distribución de alturas Niveladas GPS en las bases.
Tomado de: Fuente Propia.
72%
13%
0%
6%0%0%
9%
DISTRIBUCIÓN DE ALTURAS GEOMÉTRICAS EN LAS BASES
BASE 1
BASE 2
BASE 3
BASE 4
BASE 5
BASE 6
BASE 7
0%
63%
0%
18%
0%0% 19%
DISTRIBUCIÓN DE ALTURAS NIVELADAS GPS EN LAS BASES
BASE 1
BASE 2
BASE 3
BASE 4
BASE 5
BASE 6
BASE 7
19
En cuanto a los puntos sin tipos de altura, como se puede observar en la
ilustración No.6, la mayor parte se encuentra en la Base No.5 denominada como
redVertical con un 73%, seguida por la Base No.3 denominada como
RGN_NIVELACIÓN con un 13%, en tercer lugar se encuentra con un 9% la Base
No.4 denominada como Todas_Bases 11-09-17 FILTRO (FINAL_FINAL), en
cuarto lugar se encuentra con un 3% la Base No.7 denominada como
verticesMagna y por ultimo con un 2% la Base No.6 denominada
verticesCertificaciónVertical.
Ilustración 6. Gráfica de distribución de puntos sin tipo de altura en las bases.
Tomado de: Fuente Propia.
En cuanto a los puntos con alturas Trigonométricas como se puede observar en la
ilustración No.7, la mayor parte se encuentra en la Base No.7 denominada como
verticesMagna con un 46%, seguida por la Base No.2 denominada como
PUNTOS_GEODESICOS con un 35%, en tercer y último lugar se encuentra con
un 19% la Base No.4 denominada como Todas_Bases 11-09-17 FILTRO
(FINAL_FINAL), las demás Bases de Datos no presentaban ningún valor de altura
Trigonométrica.
0%0%
13%9%
73%
2% 3%
DISTRIBUCIÓN DE PUNTOS SIN TIPO DE ALTURA
BASE 1
BASE 2
BASE 3
BASE 4
BASE 5
BASE 6
BASE 7
20
Ilustración 7. Gráfica de distribución de alturas trigonométricas en las bases.
Tomado de: Fuente Propia.
A partir de la consolidación de la información correspondiente a las siete (7) bases
de datos proporcionadas por el GIT Geodesia del Instituto Geográfico Agustín
Codazzi se pudo identificar que el 90% (57767) de los datos correspondían a los
puntos únicos de todas bases y solo un 10% (6704) a los puntos duplicados que
conforman cada base. (Ver ilustración No.8)
Ilustración 8. Gráfica de distribución de puntos del consolidado total.
Tomado de: Fuente Propia.
En cuanto a la distribución de los puntos únicos obtenidos a partir del consolidado
total de información, como se puede observar en la ilustración No.9,se pudo
identificar que la mayor parte, es decir el 74% (42782) presentaba duplicidad, esto
debido a que en algunos casos el mismo punto se encontraba en varias de las
0%
35%
0%
19%
0%0%
46%
DISTRIBUCIÓN DE ALTURAS TRIGONOMÉTRICAS
EN LAS BASES
BASE 1
BASE 2
BASE 3
BASE 4
BASE 5
BASE 6
BASE 7
90%
10%
DISTRIBUCIÓN DE PUNTOS DEL CONSOLIDADO TOTAL
CANTIDAD DE PUNTOSÚNICOS
CANTIDAD DE PUNTOSDUPLICADOS
21
siete fuentes al mismo tiempo, en cuanto a la parte restante correspondiente al
26% (14985) se pudo observar que eran puntos únicos que pertenecían a algunas
de las bases sin repetirse en las demás.
Ilustración 9. Gráfica de distribución de puntos únicos del consolidado total
Tomado de: Fuente Propia.
En cuanto a la distribución del consolidado total de información como se puede
observar en la ilustración No.10,se pudo identificar que la mayor parte, es decir el
51% (32979) no contaba con información sobre tipo de altura, seguido de un 31%
(19772) de alturas Geométricas, en menor proporción con un 19% (11466) se
encontraron puntos con tipo de altura Nivelada GPS, finalmente con un porcentaje
mínimo 0% (254), que para este caso no resulta muy representativo se evidencio
que algunos pocos puntos presentan alturas de tipo Trigonométrica.
Lo anterior permite analizar que de los registros de alturas existentes en las bases
de datos, la gran mayoría no contaba con información relevante sobre los puntos
por lo cual tuvieron que ser descartados inicialmente en el proceso de depuración.
26%
74%
DISTRIBUCIÓN DE PUNTOS ÚNICOS DEL CONSOLIDADO TOTAL
ÚNICOS
DUPLICADOS
22
Ilustración 10. Gráfica de distribución de tipos de altura de puntos únicos
Tomado de: Fuente Propia.
Como resultado de la consolidación de la información resultante luego de aplicar
los criterios para la depuración de los registros de alturas se obtuvo que la
mayoría, es decir el 90% (19622) pudieron ser depurados, seguido de un 10%
(2107) de los puntos que no pudo ser depurado, teniendo en cuenta que
correspondía a duplicados que presentaban tipo de Altura Geométrica y Nivelada
GPS con el mismo valor, por lo cual fueron apartados en otro libro de Excel con el
propósito de que los profesionales del área definan posteriormente el valor
correcto.
Finalmente con un porcentaje mínimo 0% (71), que para este caso no resulta muy
representativo se evidencio información que no pudo ser definida, teniendo en
cuenta que correspondía a puntos duplicados que presentaban diferente valor de
Altura pero mismo Año y tipo de Altura, por lo cual fueron apartados así mismo en
otro libro de Excel con el propósito de que los profesionales del área definan
posteriormente el valor correcto. (Ver ilustración No.11)
31%
18%
51%
0%
DISTRIBUCIÓN DE TIPOS DE ALTURA EN EL CONSOLIDADO DE PUNTOS ÚNICOS TOTAL
GEOMÉTRICA
NIVELADA GPS
SIN INFORMACIÓNDISPONIBLE
TRIGONOMÉTRICA
23
Ilustración 11. Gráfica de depuración final de la información.
Tomado de: Fuente Propia.
Como resultado de la consolidación de la información resultante luego de aplicar
los criterios para la depuración de los registros de alturas, se obtuvo que la
mayoría, es decir el 48% (9479) corresponden a alturas Geométricas, seguido de
un 39% (7614) de alturas de tipo Nivelada GPS, en menor proporción con un 13%
(2448) se encontraron puntos sin información sobre tipo de Altura y Año,
finalmente con un porcentaje mínimo 0% (81), que para este caso no resulta muy
representativo se evidencio que algunos pocos puntos presentan alturas de tipo
Trigonométrica. (Ver ilustración No.12).
Lo anterior permite analizar que de los vértices geodésicos distribuidos en el
territorio nacional, los que se encuentran nivelados con métodos de precisión que
permitan obtener alturas de tipo Geométrico son pocos, aunque representen la
mayoría de los identificados a través de la depuración.
90%
0%
10%
CONSOLIDADO DEPURACIÓN FINAL
TOTAL PUNTOS OBTENIDOSDE LA DEPURACIÓN
TOTAL PUNTOS DUPLICADOSSIN DEFINIR
TOTAL PUNTOS CON ALTURA GEOMÉTRICA Y GPS IGUALES
24
Ilustración 12. Gráfica de distribución de tipos de altura resultado de la depuración.
Tomado de: Fuente Propia.
48%
39%
13%
0%
DISTRIBUCIÓN DE TIPOS DE ALTURA RESULTADO DE LA DEPURACIÓN
GEOMÉTRICA
NIVELADA GPS
SIN INFORMACIÓNDISPONIBLE
TRIGONOMÉTRICA
25
8. PRODUCTO
Se entrega un nuevo consolidado de información de alturas en una hoja de cálculo
de Excel, obtenidas a partir de la depuración y unificación de los datos
proporcionados por el Grupo Interno de Trabajo de Geodesia al inicio del
desarrollo de la pasantía, con el propósito de que pueda ser utilizada como una
herramienta de consulta útil, ordenada y concreta, tanto a usuarios internos como
externos para los diferentes proyectos o trabajos en los que se requieran (Archivo
Anexo No.1).
La ilustración No.13 permite visualizar una muestra de la base de datos resultante:
Ilustración 13. Visualización de base de datos resultante.
Tomado de: Fuente Propia.
26
9. ALCANCES E IMPACTOS
A través del desarrollo de la pasantía se llevó a cabo la consolidación de
información de siete (7) bases de datos proporcionadas por el Grupo Interno de
Trabajo Geodesia, denominadas como: COTAS ANTIGUAS,
PUNTOS_GEODÉSICOS, RGN_NIVELACIÓN, Todas_Bases 11-09-17 FILTRO
(FINAL_FINAL), redVertical, verticesCertificaciónVertical y verticesMagna; a
partir de las cuales se realizó la depuración de alturas de los diferentes vértices
geodésicos allí relacionados, de tal manera que pudiera obtenerse un archivo
base que pueda ser consultado por diferentes usuarios para la realización de sus
proyectos.
Una vez unificados y estandarizados los datos de las bases proporcionadas, se
pudo obtener un consolidado que ha permitido inicialmente que los usuarios del
GIT Geodesia accedan a la información de alturas definitivas para cada vértice
geodésico, como una herramienta de consulta útil y organizada, teniendo claridad
del estado de la información, lo cual facilita el trabajo y toma de decisiones en la
ejecución de proyectos de la Red Geodésica Nacional Vertical.
27
10. CONCLUSIONES
A partir del apoyo prestado al GIT Geodesia del Instituto Geográfico Agustín
Codazzi durante el desarrollo de la pasantía se pudo concluir que:
Para el proceso de depuración no se tomó únicamente la información
correspondiente a las Alturas de tipo Geométrico, si no que de acuerdo al alto
volumen de información con duplicidad presente en las tablas proporcionadas, se
optó por llevar a cabo una consolidación y por consiguiente una depuración
completa de la información recibida, de tal manera que pudiera ser una
herramienta útil, ordenada y concreta para el Grupo Interno de Trabajo Geodesia,
en la cual pudieran consultar la Altura y tipo de Altura correspondiente a un
vértice, sin necesidad de definir entre una serie de registros existentes.
Una gran parte de los vértices geodésicos que se encontraban en las bases
de datos proporcionadas por el GIT Geodesia, no poseía Alturas de tipo
Geométrico y Trigonométrico, lo cual representa que gran parte de las líneas que
conforman las redes no se encuentran niveladas con métodos de precisión y
algunas de las elevaciones registradas corresponden al método de obtención por
la combinación de la Altura Elipsoidal y la Ondulación Geoidal, el cual no se
encuentra considerado como el más óptimo para la identificación del componente
vertical de un punto sobre la superficie terrestre, debido a los diferentes errores
que presentan los Sistemas de Navegación Satelital y a los modelos de ajuste
asociados a la estructura interna de la tierra, que implican una serie de
incertidumbres y complejidades en su proceso de cálculo.
Teniendo en cuenta que dentro de las bases proporcionadas, los atributos o
campos existentes en las tablas contenían poca información común y relevante
para el proceso de depuración, al momento de consolidar la información solo se
tuvieron en cuenta los siguientes aspectos: Punto, Altura, Año y Tipo de Altura,
lo cual facilito el proceso de organización de los datos, la aplicación de filtros y por
consiguiente la selección de puntos únicos a partir de los criterios establecidos
mediante el desarrollo del proceso; así mismo, el establecimiento de un campo
adicional, denominado como Fuente en el cual se relacionó el nombre de la base
de donde fue extraída la información, permitió tener conocimiento del origen de
cada dato al momento de llevar a cabo la depuración.
28
Los criterios de selección de los vértices para el proceso de depuración
fueron establecidos a partir de la información contenida dentro de las bases,
dando prioridad a aspectos como:
La selección del vértice que presentara el Año más reciente.
Descartar inicialmente los puntos que no presentaran información de Altura
y Año respectivamente.
Escoger principalmente puntos que presentaran Altura de tipo Geométrico
en algunos de los casos.
Lo cual llevo a realizar la separación de información que no pudo ser depurada
debido a su complejidad al momento de determinar el punto con la elevación
correcta, teniendo en cuenta que presentaban:
Tipo de Altura Geométrica y Nivelada GPS en algunos de los casos o
diferente valor de Altura y mismo Año.
Lo anterior con el propósito de que los profesionales del área decidan cual es la
verdadera Altura del punto de acuerdo al origen y tratamiento previo de la
información proporcionada, para el desarrollo de la pasantía.
La totalidad de los datos que conformaban algunas de las bases
proporcionadas para la depuración como por ejemplo: Las No.3
(RGN_NIVELACIÓN), No.5 (redVertical) y No.6 (verticesCertificaciónVertical),
no contaban con información del tipo de Altura de los vértices geodésicos, lo cual
dificultó su elección y por consiguiente se descartaron en la mayor parte de los
casos, es decir que estos no eran datos con mucha relevancia dentro del proceso.
Luego de proporcionar al Grupo Interno de Trabajo Geodesia la nueva base
de datos con las alturas definitivas producto de la depuración, los usuarios
internos han logrado acceder de mejor manera a la información, teniendo en
cuenta que se encuentra más organizada, clara y sin duplicidad, lo cual ha
facilitado el manejo de los registros sin necesidad de tener que definir entre varios
existentes, contribuyendo a la mejora de los procesos, la eficiencia y a la toma de
decisiones para la realización de los proyectos de la Red Geodésica Vertical, así
mismo permitió que pudieran evidenciar notoriamente a través del análisis de
resultados, la gran necesidad de establecer y actualizar los circuitos de Nivelación
a lo largo del territorio nacional con el fin de determinar alturas más precisas para
los puntos.
29
11. RECOMENDACIONES
Tener un mejor control de la información consignada en las diferentes
fuentes o bases de datos, puesto que algunas de ellas no contienen información
relevante para el Grupo Interno de Trabajo o que se encuentra incompleta, lo cual
no representa una herramienta de trabajo útil, ordenada y concreta para el
desarrollo de los proyectos.
Aclarar los registros correspondientes a los vértices geodésicos que
presentan duplicidad pero que no pudieron ser depurados por causa de que
cuentan con tipo de altura Geométrica y Nivelada GPS, así como aquellos que
presentan diferente valor de elevación pero mismo tipo de Altura Fuente y Año.
Detener el uso de las anteriores bases y continuar alimentando con
información de alturas de vértices geodésicos, la obtenida a partir del presente
proyecto, teniendo en cuenta que se encuentra más organizada y no contiene
registros duplicados, ni datos innecesarios que impidan un manejo claro de la
información.
Trasferir la información obtenida a través del presente proyecto a un
formato de almacenamiento más avanzado, que permita manejar una mayor
cantidad de datos, realizar consultas en menor tiempo y que contenga lenguajes
de programación más desarrollados para poder brindar mejores herramientas y
resultados a los usuarios.
30
12. BIBLIOGRAFÍA
ARIAS, M. F. (2014). Desarrollo de un algoritmo de aprendizaje de maquina
para gravimetria, nivelación geométrica y alturas elipsoidales. TESIS, Universidad
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marco geocéntrico nacional de referencia MAGNA - SIRGAS como datum oficial
de Colombia., BOGOTÁ D.C. Recuperado el 7 de 01 de 2018
32
LISTA DE ANEXOS
ANEXO A: Nuevo consolidado de Datos – Archivo Microsoft Excel (.xlsx)