En coautoría con el colega. y sobre todo amigo, Armando Del Bianco, presentamos esta ponencia en el XII CONGRESO NACIONAL DE AGRIMENSURA, que se llevará a cabo en Mendoza, Argentina, los días 9, 10 y 11 de octubre de 2019
La importancia de la Georreferenciación y del Sistema de
Apoyo en las obras civiles son conceptos gravitantes en el ámbito de la
Agrimensura.
Tales cuestiones no están
claras en otros ámbitos profesionales
Los aspectos más críticos
son los atinentes al Marco de Referencia y a las Alturas
Proponemos que el proyecto de la obra de ingeniería y/o
arquitectura, pública o privada, incluya dos condiciones
a) En el mismo esté definido el
Sistema de Apoyo para el replanteo de la obra
b) El mismo esté adecuadamente
georreferenciado, con precisión conforme a las características y fines de la
obra
1 - LA GEORREFERENCIACIÓN
Como sabemos consiste en la
identificación de todos los puntos del espacio (aéreos, marítimos o terrestres;
naturales o culturales; fijos o móviles) mediante coordenadas referidas a un
único sistema mundial.
Latitud, longitud, altura y tiempo
son las variables de ese sistema y expresan la concreción práctica de la
georreferenciación.
La georreferenciación resuelve dos
grandes cuestiones simultáneamente:
a) permite conocer la forma,
dimensión y ubicación de cualquier parte de la superficie terrestre o de
cualquier objeto sobre ella
b) permite vincular información
espacial proveniente de distintas fuentes, y de distintas épocas, condición
necesaria para el desarrollo de los sistemas de información territoriales o
geográficos
Si bien el uso de la palabra
georreferenciación ha tomado vigencia en los últimos años no sucede lo mismo
con la idea base: identificar los puntos de la superficie terrestre mediante
coordenadas.
La necesidad de los seres humanos de
describir la geografía que los rodea, de referenciar personas y objetos, es
inherente a su vida y supervivencia.
Lo que de modo simbólico podríamos
llamar “coordenadas”, mediante distancias, tiempos de caminata u otros modos,
siempre existió.
Con el desarrollo de conocimientos,
con el manejo de cálculos y mediciones, fue posible establecer sistemas de
referencia que, naturalmente, en un principio eran estrictamente locales, de
muy escasa extensión. Posteriormente se fueron estableciendo sistemas
regionales, sin conexión entre unos y otros.
Pero era necesario un sistema de
referencia que permitiera mayor amplitud, y el hombre lo encontró en la
infinitud del espacio, alumbrando su ingenio con la luz del Sol, la Luna y las
estrellas.
La longitud y latitud astronómicas y
la altura respecto al nivel medio del mar, dieron lugar a un sistema de
referencia mundial, aunque no carente de cierta ambigüedad, dadas las
diferentes alturas del nivel medio “de los mares” y también el posible
paralelismo de las verticales de diferentes puntos cercanos entre sí.
Posteriormente, el desarrollo del
conocimiento y las tecnologías devinieron en la creación de sistemas de
referencia más precisos y carentes de ambigüedad, pero limitados a ámbitos
regionales o nacionales, a condición del elipsoide elegido para aproximar la
forma y dimensiones del planeta y la orientación y centrado del mismo; es decir
que se pasó a la coexistencia de muchos sistemas de referencia relativamente
geocéntricos, cada uno de ellos adaptado al ámbito territorial de su
aplicación.
Tal es el caso de Inchauspe 69,
durante muchos años sistema oficial de Argentina.
Recién pasada la mitad del siglo
pasado, con la era de los satélites artificiales, se crean las condiciones
materiales para, nunca mejor la redundancia, materializar sobre la superficie
terrestre la expresión de un sistema de referencia único, mundial, con origen
en el centro de masas de la Tierra y, ya en la primera década de este siglo,
obtener las coordenadas con un grado de incertidumbre que, en caso que sea
necesario y se aplique la más alta tecnología, puede reducirse a expresiones
subcentimétricas.
Y esto al punto tal que hoy es
posible medir la magnitud de, por ejemplo, las mareas terrestres o los
desplazamientos de la corteza terrestre ocasionados por un sismo.
Quizá lo más extraordinario es que
esa tecnología permite también su aplicación mediante aparatos cada vez más
accesibles, convirtiendo a la georreferenciación en una práctica de uso popular.
Seguramente la aplicación más
extendida es el uso de los navegadores vehiculares y el de los celulares.
Dicho en otras palabras, el cuento,
más abajo trascripto, otrora fantástico, de Jorge Luis Borges, mágicamente se
convierte en una escena no sólo real sino también habitual.
Hoy, quien así lo quiere, puede
desplazarse recorriendo el espacio, donde se confunden, y se funden, la
representación cartográfica con la realidad,…. y viceversa.
DEL RIGOR EN LA CIENCIA (publicado en El hacedor –
1960)
“En aquel Imperio,
el Arte de la Cartografía logró tal perfección que el mapa de una sola
Provincia ocupaba toda una Ciudad, y el mapa del Imperio, toda una Provincia.
Con el tiempo esos mapas desmesurados no satisficieron, y los Colegios de
Cartógrafos levantaron un mapa del Imperio que tenía el tamaño del Imperio y
coincidía puntualmente con él. Menos adictas al Estudio de la Cartografía, las
generaciones siguientes entendieron que ese dilatado mapa era inútil y no sin
impiedad lo entregaron a las inclemencias del sol y de los inviernos.
En los desiertos
del oeste, perduran despedazadas ruinas del mapa, habitadas por animales y por
mendigos......”
¿Qué es lo que se georreferencia?
Podemos considerar, en primer lugar, elementos fijos sobre la superficie
terrestre, como edificios, caminos, postes o los que la necesidad indique. Por
supuesto que las coordenadas corresponden a puntos singulares de esos
elementos, los que elegidos adecuadamente permiten saber su forma, dimensión y
ubicación.
También podemos georreferenciar,
mediante coordenadas instantáneas, elementos móviles, como vehículos, por
ejemplo, o también variables como el área de inundación en función del tipo y
cantidad de lluvia.
Pero además de objetos materiales es
posible asignar coordenadas a elementos virtuales, como son los límites de tipo
legal atinentes al ejercicio de derechos sobre porciones del territorio; tal el
caso de límites entre países o provincias, o bien afectaciones y servidumbres,
línea de ribera y tantos más.
Si aplicamos tales criterios a puntos
característicos de una obra de ingeniería, o antes aún, a puntos propios de un
proyecto de obra de ingeniería, conoceremos adecuadamente:
a) La ubicación de
la obra en el espacio terrestre
b)
La relación espacial de la misma con respecto a todo otro
elemento que esté georreferenciado, es decir, vías de comunicación, líneas de transporte
energético, otras obras, límites de propiedad, etc.
¿Qué ventajas brinda la georreferenciación?
Además de identificar forma,
dimensión y ubicación, permite correlacionar rápida y fácilmente información
proveniente de distintas fuentes y distintas épocas, lo cual así dicho parece
obvio.
Sin embargo, su utilidad es enorme,
porque permite comparar y analizar la permanencia o evolución en el tiempo de
distintos fenómenos y situaciones, desde, como ya mencionamos, obtener la
velocidad de un móvil hasta estudiar los desplazamientos de la corteza terrestre.
También estudiar la correlación de objetos reales
con objetos virtuales o de objetos virtuales entre sí.
En el pasado, muchísima información,
trabajosamente producida, quedaba después perdida u oculta porque no existían
suficientes o adecuadas referencias que permitieran su posterior utilización.
Los famosos y conocidos “conforme a
obra”, en tanto sean respetuosamente confeccionados, si están
georreferenciados, brindan una valiosísima información para la proyección y
ejecución de nuevas obras, no sólo para proyectarlas adecuadamente evitando
interferencias (o resolviendo a priori los problemas que de allí devienen),
sino incluso evitando inconvenientes que en algunos casos han llegado a
constituir peligrosos accidentes.
Las coordenadas brindan algo así
como un documento de identidad de cada punto del espacio; por otra parte, dicho
documento es único, está expresado en un lenguaje común y es de validez
internacional.
Ese sistema de referencia,
geocéntrico, único y mundial está materializado mediante puntos distribuidos
sobre el planeta, identificados bajo la sigla, en inglés, ITRF que, traducido
al castellano, significa Marco de Referencia Terrestre Internacional.
En América Latina y El Caribe esa
materialización es conocida bajo la sigla SIRGAS (Sistema de Referencia
Geodésico para las Américas); acudiendo al sitio http://www.sirgas.org/index.php?id=61 es posible visualizar
la ubicación de cientos de estaciones permanentes que en forma continua actualizan
las coordenadas.
En nuestro país, acudiendo al sitio
http://www.ign.gob.ar/NuestrasActividades/Geodesia/Ramsac/Mapa, podemos visualizar la red
de estaciones permanentes GNSS, denominada RAMSAC (Red Argentina de Monitoreo
Satelital Continuo), que materializa el sistema de referencia POSGAR 2007
(Posiciones Geodésicas Argentinas 2007)
En general se asocia la tecnología
de posicionamiento satelital con la sigla GPS, pero en la actualidad se ha
pasado a denominar GNSS, acrónimo en inglés que se traduce en Sistema Global de
Navegación Satelital.
GPS fue el primer sistema de
posicionamiento satelital de cobertura mundial simultánea, con su constelación
completa en 1994, propiedad de los EEUU, pero ya existen varios sistemas
desarrollados por distintos países, o asociaciones de ellos. Podemos citar el
ruso GLONASS, el chino COMPASS, el europeo GALILEO, y otros con menor grado de
desarrollo y de menor cobertura que los dos primeros.
El desarrollo de los sistemas de
posicionamiento satelitales, desde un punto de vista histórico es muy breve,
pero es muy intenso, está en constante evolución y expansión.
Lo cierto es que la aplicación
práctica ha devenido muy rápidamente, de cambio tecnológico en cambio cultural.
2 – El Sistema de Apoyo
La importancia del Sistema Geométrico de Apoyo en las obras
de Ingeniería y Arquitectura
La tarea del Agrimensor
comienza en el instante mismo que se crea la necesidad de proyectar una obra civil,
y lo hace aportando cartografía en pequeñas escalas e imágenes satelitales,
para la generación de los estudios de factibilidad o directamente para el
anteproyecto.
Continúa la labor, realizando el levantamiento
topográfico que servirá de base para el proyecto geométrico y seguirá con el
replanteo del mismo en el terreno para la construcción de la obra. E incluso,
ya finalizadas las obras, continúa su labor en mediciones para planos “conforme
a obra” y con las mediciones microgeodésicas, para el monitoreo de
deformaciones o asentamientos.
El levantamiento
topográfico y el relevamiento de la información, es la generación de un modelo
de una porción de la corteza terrestre que pertenece a la realidad.
El Proyecto ejecutivo es
una maqueta virtual de la realidad modificada.
El Replanteo traslada el
proyecto al terreno. Lo dibuja en el terreno en escala 1 en 1.
Para ver más claro esta interrelación de tareas, supongamos como ejemplo
una obra vial:
a.- En un sector de la avenida de Circunvalación de la ciudad de Córdoba,
se proyecta construir un nuevo distribuidor con 3 niveles.
b.- Dibujemos sobre la realidad un puzzle, éste va a ser perfecto, pues
cada ficha encaja exactamente con la ficha vecina.
c.- Se le solicita al Agrimensor realizar un levantamiento topográfico y
relevamiento de la información del sector donde se ejecutará la obra, sector
que será parte del gran rompecabezas.
d.- El Agrimensor entrega al Consultor, un modelo digital del terreno,
conteniendo al MDE (modelo digital de elevaciones) del sector solicitado.
e.- Sobre esa maqueta virtual en 3D, el proyectista generará el proyecto
geométrico.
f.- Luego, el Agrimensor recibe el proyecto de la obra, el cual también es
un modelo digital que deberá materializar en el terreno.
g.- A medida que el Agrimensor vaya ejecutando el replanteo, la empresa contratista
la irá construyendo, también como un rompecabezas, ahora de piezas más
pequeñas. En el ejemplo de la obra vial, un puente, un túnel, ramas de
aceleración y desaceleración, calzadas colectoras, cunetas revestidas,
alcantarillas, muros, etc.
Un caso sería el empalme entre una cuneta existente, que ha
sido cortada por el proyecto, y que debe coincidir con la nueva construcción,
conforme a una determinada tolerancia constructiva.
Así por ejemplo: para la sección de contacto podrían plantearse las
siguientes tolerancias:
dL = ± 5 cm ; error longitudinal
dq = ± 3 cm ; error transversal
dh = - 1 cm; error en altura
(ver figura 1)
Figura 1 – Tolerancias en la cuneta
En la generalidad de los casos, entre el relevamiento que sirve de base al
proyecto y el replanteo de la obra, intervienen distintas personas, con
distintas metodologías de trabajo y distinto instrumental de medición,
agravándose dicha situación por los tiempos que suelen transcurrir entre la
elaboración del proyecto y la adjudicación de la obra. Por consiguiente,
evidentemente surgirán problemas a la hora de la construcción de la misma, más
precisamente en los lugares en que empalman proyecto y realidad. La obra civil
debe empalmar con el entorno existente, calles, avenidas, cordones cunetas,
instalaciones (cloacas, desagües pluviales), servicios (red de agua, gas,
electricidad, etc.).
Otro caso aun mas complicado, sería el empalme entre las dovelas de un puente
en voladizo en arco, donde las tolerancias son aún más estrechas, y la última
pieza (llamada clave) debe encajar perfectamente en su lugar.
Figura 2 – Tolerancias en las dovelas
Como los errores parten desde los pilares, desde los cuales arrancan la
colocación de las dovelas, las fundaciones de las pilas deben estar
replanteadas con una tolerancia que podría ser: dL = dq = dh = ± 5 mm
Las diferencias entre el relevamiento y el replanteo se pueden manifestar
como un error:
·
de
escala
·
de
traslación
·
de
rotación
·
un
error de altura
·
y/o la combinación de varios de ellos.
Por ejemplo: Un error de altura puede significar que se hayan calculado mal
las obras hidráulicas de desagüe en un barrio y que el agua supere los umbrales
de las viviendas.
Las diferencias entre los relevamientos que dieron origen al proyecto y el
replanteo, genera mayores costos y retrasos importantes en los avances de obra,
que los paga la obra y en definitiva la sociedad.
Pero cuando se trata de instalaciones subterráneas como electroductos de
alta tensión o gasoductos
à puede ser causa de
accidentes fatales.
Nos preguntamos:
¿Cómo minimizar el impacto en los mayores
costos de obra, por causa de las diferencias entre el relevamiento y el replanteo?
¿Cómo garantizamos que las piezas del
rompecabezas coincidan dentro de las tolerancias constructivas?
¿Cómo podemos respetar las tolerancias?
La solución sólo la tenemos los Agrimensores:
creando y materializando un sólido Sistema
de Apoyo
¿Qué es un Sistema de Apoyo?
Es una estructura geométrica y física…
Física à marco de Referencia (monumentado
físicamente, imperfecto)
El sistema de
Apoyo, ata con hilos invisibles las piezas del rompecabezas, asegurando respetar las elipses de las tolerancias requeridas para
cada tipo de obra.
El diseño y la densificación, dependerán de
varios factores: si se trata de una obra de desarrollo lineal o superficial, o si
está en zona urbana o rural, o en llanura, montaña o selva.
En resumen: El Sistema de Apoyo es la columna vertebral que sirve de
sustento, fija la escala, garantiza la homogeneidad de las exactitudes y
asegura una estrecha relación entre:
·
con el proyecto ejecutivo
·
con el replanteo de las obras
· con los sub sistemas vinculados à Ejemplos: una parte de la obra, los montajes mecánicos, colocación de insertos, etc.
· con los sub sistemas vinculados à Ejemplos: una parte de la obra, los montajes mecánicos, colocación de insertos, etc.
·
con los planos conformes a obra
·
con el monitoreo de deformaciones y la
auscultación
Figura 3 – Las tareas del Agrimensor
Figura 3 – Las tareas del Agrimensor
… Y con obras futuras: La
experiencia indica que el Agrimensor siempre vuelve, su actividad es como una rueda,
porque puede haber una ampliación de obra, o porque se construye otra obra al
lado, o para realizar un control… pero, además, porque siempre es emotivo y
necesario, encontrar los mojones que uno mismo ha colocado
3 – Sistema de Apoyo y Georreferenciación
La propuesta de esta ponencia es que
el proyecto de la obra de ingeniería y/o arquitectura incluya dos condiciones:
a)
En el mismo esté definido el Sistema de
Apoyo para el replanteo de la obra
b) El
mismo esté adecuadamente georreferenciado, con la precisión conforme a las características y fines
de la obra
A tales efectos, y con el fin de
establecer guías orientativas, establecemos una división, arbitraria por
cierto, en dos categorías
a)
Las obras que abarcan un entorno espacial
menor a los 10 km
b) Las
que lo superan
¿Por qué 10
km?
Porque hasta
allí las longitudes horizontales, ya sea que las calculemos sobre el plano, el
elipsoide o el geoide, varían menos de 1 cm; vendría a ser algo así como el límite
de la topografía clásica
4 – Condiciones de la Georreferenciación
a)
Obras de menor extensión que 10 km
Se necesitan
coordenadas (latitud y longitud) de al menos dos puntos, preferiblemente tres.
Obviamente cuantos más mejor.
No entramos
aquí a analizar la técnica de georreferenciación (precisión, equipos, método,
etc.).
La
georreferenciación del sistema de apoyo garantiza la de la obra, siempre que
los conforme a obra sean auténticos.
Un tema clave
es que las coordenadas estén en el marco de referencia oficial Posgar07 y conste
la documentación pertinente a la obtención de las coordenadas.
Eventualmente,
si se lo considera necesario, se pueden convertir las coordenadas a la
proyección plana Gauss Krüger (tampoco entramos a analizar los casos convenientes
y cómo llevarlo a cabo); puede ser práctico, pero de ninguna manera es
imprescindible para la georreferenciación.
b)
Obras de extensión mayor a 10 km (caso típico las rutas)
El sistema de apoyo debe incluir como mínimo un par de
puntos georreferenciados cada 10 km o menos, distantes entre sí no menos de 500
y no más de 1000 metros.
No entramos
aquí a analizar la técnica de georreferenciación (precisión, equipos, método,
etc.).
Repetimos lo
dicho en el punto anterior: la georreferenciación del sistema de apoyo
garantiza la de la obra, siempre que los conforme a obra sean auténticos.
Un tema clave
es que las coordenadas estén en el marco de referencia oficial Posgar07 y
conste la documentación pertinente a la obtención de las coordenadas.
Eventualmente,
de ser necesario se pueden convertir las coordenadas a la proyección plana Gauss-Krüger
(tampoco entramos a analizar los casos convenientes y cómo llevarlo a cabo);
puede ser práctico, pero de ninguna manera es imprescindible para la georreferenciación.
5 – Alturas
Recordemos que
GNSS brinda alturas elipsoidales, que debemos distinguir de las geoidales (también
llamadas ortométricas, o “sobre el nivel del mar”), estas últimas se
corresponden con el sistema nacional de referencia vertical.
Para pasar de
unas a otras el Instituto Geográfico Nacional (IGN), proporciona la información
contenida en el GEOIDE-Ar
Según la
información brindada por el IGN:
“La precisión de GEOIDE-Ar 16 se
evaluó mediante 1.904 puntos de nivelación observados con GPS doble frecuencia.
Los desvíos estándar de las diferencias entre la ondulación geoidal derivada de
los puntos GPS-nivelación y las ondulaciones del nuevo modelo de geoide son
menores a 0,05 m. Asimismo, la exactitud estimada del modelo GEOIDE-Ar 16 es 0,25
m, mientras que su precisión relativa para las líneas base con una longitud
menor a los 500 km es de aproximadamente 0,10 m (para el 91% de los casos).”
De ser
necesaria mejor precisión se debe apelar a nivelación geométrica y, de acuerdo
a las exigencias propias de la finalidad de la obra, puede ser necesario
efectuar correcciones por gravedad.
Es muy
interesante la posibilidad de construir, para ciertas obras, un modelo “local”
de geoide, de extensión restringida, de mejor precisión que el GEOIDE-Ar, pero
ello escapa al alcance de esta ponencia.
Para recurrir
a la Red de Nivelación Argentina – RNAr http://www.ign.gob.ar/NuestrasActividades/Geodesia/Nivelacion/Busqueda
6 – Comentarios
Consideramos
que las principales cuestiones atinentes a la utilización de GNNS tienen, a
esta altura, gran difusión y están bajo dominio del ámbito profesional de la Agrimensura.
En todo caso están disponibles literatura, fuentes y ámbito de enseñanza a los
cuales recurrir.
Tales
cuestiones no están tan claras en ámbitos profesionales ajenos a la Agrimensura.
Así como en ya lejanos tiempos (tan
solo del siglo pasado), se habló de la “magia” de la radio y posteriormente se
agregó la “magia” de la televisión, hoy coexiste la naturalización del
posicionamiento satelital (algo que se supone tan “natural” como podría ser la
salida del Sol), con el desconocimiento de los fundamentos de esa
tecnología.
Seguramente la
cuestión más crítica es la del Marco de Referencia.
Existen
confusiones diversas, como ser:
-
Equipamientos que brindan coordenadas pero que no
informan, o no lo hacen adecuadamente, sobre el marco de referencia utilizado
-
Está más o menos difundida la idea de que con decir
coordenadas Gauss Krüger es suficiente, ignorando que ello sólo identifica el
sistema de proyección plana, pero nada dice del marco de referencia utilizado
-
Aún existen obras en que se utilizan otros marcos de
referencia, como por ejemplo Campo Inchauspe
Esta cuestión,
la del marco de referencia, se pone crudamente de manifiesto, cuando la obra de
ingeniería está emplazada en zona de límites interprovinciales y las
respectivas provincias mantienen información, particularmente la catastral, en
diferentes marcos.
Naturalmente
mucho más compleja es la situación si la obra está emplazada en zona fronteriza
con otros países.
También suele
haber confusión, y mucha, sobre el tema alturas
7 – Cómo avanzar hacia lo propuesto en el
punto 3
Lo principal
es difundir, explicar, convencer; la responsabilidad principal de este cometido
corresponde al ámbito de la Agrimensura
El criterio
debería ser que toda obra de ingeniería y/o arquitectura, pública o privada, debe
contemplar lo anteriormente enunciado: sistema de apoyo en el proyecto y
georreferenciado en el marco de referencia Posgar07.
Basta con un
pequeño número de puntos, pero tales que permitan saber la posición
georreferenciada del conjunto de la obra.
Las
coordenadas deben estar expresadas bajo la forma de geodésicas geográficas, es
decir latitud, longitud y altura elipsoidal; opcionalmente se podrían indicar
también alturas ortométricas, y lo mismo con respecto a coordenadas
correspondientes a la proyección plana Gauss Krüger, si es que se lo considera
conveniente.
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