07 Barrido Predial Masivo
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UNIVERSIDAD DE MANIZALES
FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA
ESPECIALIZACIÓN EN SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA
MANIZALES
2017
METODOLOGÍA DE CAPTURA PARA EL BARRIDO PREDIAL MASIVO
EMPLEANDO UAV, PRUEBA PILOTO PARA CATASTRO MULTIPROPOSITO.
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FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA
ESPECIALIZACIÓN EN SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA
MANIZALES
2017
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Especialización en Sistemas de Información Geográfica
TABLA DE CONTENIDO
1 INTRODUCCIÓN ........................................................................................................12
2 ÁREA PROBLEMÁTICA ............................................................................................14
3 OBJETIVOS..................................................................................................................15
3.1 OBJETIVO GENERAL .........................................................................................15
3.1.1 Objetivos específicos.......................................................................................15
4 JUSTIFICACIÓN..........................................................................................................16
5 MARCO TEÓRICO ......................................................................................................17
5.1 ACTUALIDAD DEL CATASTRO EN COLOMBIA ..........................................17
5.1.1 Catastro multipropósito ...................................................................................19
5.2 CARTOGRAFÍA BÁSICA ....................................................................................20
5.2.1 Cartografía en Colombia .................................................................................21
5.3 SISTEMAS DE COORDENADAS EMPLEADAS EN COLOMBIA. .................22
5.4 SISTEMAS DE POCISIONAMIENTO GLOBAL GNSS ....................................23
5.4.1 Segmento espacial. ..........................................................................................24
5.4.2 Segmento control.............................................................................................24
5.4.3 Segmento usuario. ...........................................................................................25
5.5 AERONAVES REMOTAMENTE TRIPULADAS ..............................................25
6 ANTECEDENTES ........................................................................................................27
6.1.1 Antecedente 1. .................................................................................................27
6.1.2 Antecedente 2. .................................................................................................28
7 METODOLOGÍA .........................................................................................................29
7.1 TIPO DE TRABAJO ..............................................................................................29
7.2 PROCEDIMIENTO ...............................................................................................31
7.2.1 Fase 1. Análisis y diagnostico de información previa. ....................................32
7.2.2 Fase 2. Construcción de mojones y determinación de coordenadas base. ......33
7.2.3 Fase 3. Diseño, distribución y registro de puntos de fotocontrol. .................39
7.2.4 Fase 4. Ejecución de vuelos. ...........................................................................41
7.2.5 Fase 5. Procesamiento de información............................................................45
7.2.6 Fase 6. Verificación de calidad. ......................................................................49
7.2.7 Fase 7. Publicación de datos. ..........................................................................50
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8 RESULTADOS .............................................................................................................52
8.1 DESCRIPCIÓN DE RESULTADOS.....................................................................52
8.2 DISCUSIÓN DE RESULTADOS .........................................................................58
9 CONCLUSIONES ........................................................................................................60
10 RECOMENDACIONES ...............................................................................................62
11 BIBLIOGRAFÍA...........................................................................................................63
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LISTA DE FIGURAS
LISTA DE CUADROS
LISTA DE ANEXOS
GLOSARIO
Archivos GPS: Codificación asignada a los puntos tomados con receptor GNSS
correspondientes al predio. Estos deben comprender el ID Cartográfico más un
consecutivo (ej.: YA-001_02, YA-002_02, etc.). Se deben tomar varios puntos que
incluyan preferiblemente los linderos.
RESUMEN
Por años Colombia ha sufrido a causa del conflicto armado y la limitada capacidad
de las entidades del estado en la actualización catastral como la forma de generar
cartografía. Adicionalmente, la complejidad en el marco institucional presenta una
desfragmentación, esto impide asignar otros métodos de captura que apoyen la
gestión que viene realizando el IGAC 1 en la actualización cartográfica del país,
donde sus limitaciones no permiten realizar la captura de información que
garantice la cobertura total del país. Según (Mutis, 2015) " La ley creo el Instituto
Geográfico Agustín Codazzi, para cumplir el mandato constitucional en lo que
respecta a la elaboración y actualización del mapa oficial de Colombia".
ABSTRACT
Colombia for several years has suffered because of the armed conflict and the
capacity of the state entities a retrogression in the cadastral update and the way of
generating cartography. Also the complexity in the institutional framework presents
a defragmentation that impedes to assign other methods of capture that support
the management that the IGAC has been carrying out in the cartographic update of
the country, where its limitations do not allow the capture of information that
guarantees the total coverage of the country. According to (Mutis, 2015) "The law
created the Geographic Institute Agustín Codazzi, to fulfill the constitutional
mandate in regard to the elaboration and updating of the official map of Colombia."
To achieve this, Colombia has determined a period of eight years to make changes
to the updating methodologies. This includes a pilot plan to be implemented in 11
municipalities, where different state institutions propose; "The creation of a new
basic cartography, with the appropriate scale and representation parameters, as
well as the adoption of massive land sweeping procedures that allow agile and cost
effective resolution of land ownership issues, particularly in rural areas "(Conpes
3859, 2016).
Currently non-conventional capture methods are a valuable input for data capture
in areas of the country that do not have up-to-date information.
KEY WORDS:
1 INTRODUCCIÓN
"En la actualidad, el 28% del territorio nacional no cuenta con información catastral
dado al conflicto por orden público como se presenta en los departamentos del
Caqueta y Valle del Cauca, y el 63.9% del área formada tiene catastros
desactualizados (722 municipios)" en departamentos como Cundinamarca,
Antioquia y Magdalena (Conpes 3859, 2016). El conflicto armado en Colombia ha
generado un impacto negativo en la desactualización de la cartografía del país, ya
que estos actores tienen una relación directa con las tierras que ocupaban y a las
cuales no se podía ingresar para recopilar información.
Con el nuevo plan de desarrollo se propone una nueva forma de hacer catastro en
el país, esto significa un reto para las instituciones las cuales deben proponer una
metodología que se enfoque en un catastro multipropósito descentralizado. Esto
conlleva a superar las dificultades que actualmente se tienen para la obtención de
información cartográfica. El desarrollo de nuevas tecnologías como los UAV 2 es un
factor determinante en la actualidad, ya que es una herramienta de captura que
permite obtener información de muy buena calidad a menor costo y tiempo de
operación.
Los UAV, son herramientas que permiten obtener imágenes de muy alta
resolución bajo metodologías que garantizan la precisión del producto final. La
2Un vehículo aéreo no tripulado (VANT), UAV (Unmanned Aerial Vehicle) o comúnmente dron es
una aeronave que vuela sin tripulación.
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3 GNSS (Global Navigation Satellite System), es el acrónimo que se refiere al conjunto de tecnologías de
sistemas de navegación por satélite que proveen de posicionamiento geoespacial con cobertura global de
manera autónoma (Álvarez, 2008).
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2 ÁREA PROBLEMÁTICA
Por otra parte, la falta de inversión ha generado un estado deplorable de las vías
del municipio, aumentando los problemas de acceso a la zona para la gestión
predial y captura de información.
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3 OBJETIVOS
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4 JUSTIFICACIÓN
4 RGB (Red, Green & Blue), "de sus siglas en ingles Red, Green ´ and Blue, en español llamados los canales
rojo verde y azul" (Báez Rojas, Conde Acevedo, Padilla Vivianco, & Urcid Serrano, 2004)
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5 MARCO TEÓRICO
Las instituciones dentro de sus diferentes funciones y con apoyo del IGAC están
realizando un proceso de “elaboración y mantenimiento de un catastro moderno
de la propiedad inmueble que responda de manera efectiva a las necesidades del
país, el IGAC ha emprendido durante la última década transformaciones en busca
de la optimización de los procesos” (Codazzi., 2012). Estas nuevas medidas son
parte fundamental dentro de los procesos del nuevo plan de desarrollo del
gobierno y como fortalecimiento de los componentes catastrales para una mejor
gestión del territorio.
Catastro de Bogotá
Catastro de Medellín
Catastro de Santiago de Cali
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Está nueva forma de dar un enfoque diferente al catastro de nuestro país está
directamente relacionado con la actualización cartográfica como insumo básico
para el reconocimiento predial integral, mejoramiento de estándares y capacitación
de los reconocedores prediales. Este tipo de catastro permite conocer con mayor
precisión el territorio, aportando un desarrollo significativo para el ordenamiento y
ejecución de políticas. También permitirá garantizar ingresos para los municipios
garantizando el fortalecimiento físico.
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Especialización en Sistemas de Información Geográfica
Desde hace varios años la demanda por los insumos cartográficos ha aumentado,
lo cual exige sistemas más eficientes que conlleva la inclusión de nuevas
tecnologías para la captura de información geoespacial. Este tipo de tecnologías
actualmente representan un potencial para las instituciones ya que cuenta con
sensores ubicados en plataformas espaciales que cada día aumentan y mejoran la
calidad en la captura, sensores aerotransportados como cámaras
hiperespectrales, LIDAR y drones como tecnología innovadora y rentable.
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Escala mínima
% No existe
requerida Zona % Desactualización
1:25000 Rural 52% 48%
1:2000 Urbano 29% 71%
Las zonas que presentan mayor desactualización catastral en Colombia están comprendidas en los
departamentos del Caqueta, Vichada y Cauca.
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"El GNSS plantea un futuro lleno de posibilidades, primero tiene que resolverse
multitud de cuestiones, como capacidades de los nuevos sistemas,
interoperabilidad entre constelaciones y factores que implican a multitud de
organizaciones, como agencias espaciales encargadas del desarrollo del sistema"
(García Álvarez, 2008).
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posición real del satélite, verificar el estado de los relojes del sistema y detectar
ambigüedades dentro del funcionamiento de todos los componentes.
Levantamiento estático.
Levantamiento cinemático.
Levantamiento RTK.
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Ahora bien, también se debe contar con software especializado que permita
procesar este tipo de datos, así como evolucionan los sistemas van avanzando los
software de proceso, sumado a eso los sensores empleados en la captura son el
componente principal y determinante en la calidad de los productos, actualmente
se puede contar con cámaras digitales de muy alta resolución, sensores LIDAR,
cámara multiespectrales, cámaras hiperespectrales y cámaras térmicas.
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6 ANTECEDENTES
6.1.1 Antecedente 1.
El instituto hizo oficial un documento donde hacía mención por primera vez de
estos sistemas y los catalogaba como una solución en la nueva implementación
de la política de restitución de tierras y el sistema nacional catastral. "El IGAC, es
la entidad oficial y pionera en el uso de los drones que tienen una finalidad de
georeferenciación y generación de cartografía. Son más de 42 zonas en los
departamentos de Magdalena, Bolivar, Sucre, Cesar, Tolima, Valle del Cauca,
Caldas, Cundinamarca y Meta, en donde se utilizara dicha tecnología" (Instituto
Geográfico Agustín Codazzi, 2013).
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6.1.2 Antecedente 2.
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7 METODOLOGÍA
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Las diferentes condiciones del terreno no permitieron que los diseños propuestos
en oficina se ejecutaran en su totalidad, por ejemplo por temas climáticos el punto
de fotocontrol 1 se cambió, ya que por un derrumbe no se pudo acceder a la zona,
pero se trató de conservar la geometría propuesta para garantizar la calidad del
ajuste en oficina.
Lo anterior sintetiza de una forma muy general el plan ejecutado en campo, en los
siguientes ítems se describirá con mayor detalle cada una de las fases y
actividades realizadas, cada dato presentado en este documento tiene su
respectivo soporte en los anexos donde se encuentra de forma ordenada toda la
información cruda y procesada con sus respectivos reportes.
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7.2 PROCEDIMIENTO
Sistema UX5
Trimble Access Aerial EJECUCION DEL Estacion fotogrametrica
Imaging VUELO CON Trimble INPHO Extraccion
AVION NO UAS Master Automatica del
PLAN DE VUELO TRIPULADO DEM (DSM)
FOTOGRAMETRICO ORIENTACION AERO PRODUCCION DE
AERONAVE INTERIOR TRIANGULACION ORTOFOTO Y
TRIMBLE UX5 MOSAICOS
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Dentro de todos los aspectos a tener en cuenta fue de gran importancia contar con
la revisión de estándares del IGAC para producción de ortofotos y rastreo de
puntos base, así como también las normas que regulan la operación de RPAS en
el país.
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Cuadro 3 Longitud y tiempos de rastreo entre las estaciones CORS y las bases materiazadas.
PDOP
PUNTO RMS (Máx)
GPS_1_TOP 0.022 2.573
GPS_2_TOP 0.015 2.507
GPS_3_STO 0.023 2.668
GPS_4_NAR 0.017 2.246
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Fuente: Elaboración propia, tomado del informa de ajuste del software Trimble Business Center.
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Cada punto base en campo cuenta con una memoria y hoja de control de registro
de operación como se observa en el Anexo A, el cual contiene datos básicos
como: el día juliano, el identificador del punto, la altura instrumental y horas de
cada una de las sesiones, para controlar la cantidad de puntos por cada
instrumento y la coincidencia entre los tiempos de recepción.
En general cada tipo de punto base y apoyo se observaron según los periodos de
tiempo establecidos en el Anexo B. El software usado para el proceso de los
puntos tomados en campo es Magna Pro 3 obteniendo los siguientes resultados:
Cuadro 5. Coordenadas resultantes con sus respectivas velocidades calculadas con el software
Magna pro 3
Figura 4. Distribución de bases en centro poblado y cascos urbanos del municipio de Topaipí.
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Actividad 2. Materialización.
Los materiales que se emplearon para la construcción del mojón fueron los
siguientes:
4 kilos de cemento.
4 kilos de arena blanca.
4 kilos de gravilla.
Agua.
Una formaleta en madera de 40*40*25 cm.
Una puntilla de 3ˮ.
60 cm de alambre.
Pintura de aceite.
Las cantidades de los materiales son aproximadas y aplica para cada uno de los
puntos.
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Antes de iniciar con las labores de abrir el hueco, se verifico que el lugar escogido
no fuera propiedad privada y generara algún tipo de incomodidad al propietario.
El segundo factor era el tipo de suelo, por lo general siempre se trató de buscar
lugares que permitieran un fácil desarrollo de la actividad. Ya identificado el lugar
se realizaba el hueco con las siguientes dimensiones:
Largo 40 cm.
Ancho 40 cm.
Profundidad 40 cm.
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Figura 6. Encofrado.
Relleno y nomenclatura.
Todos los lugares donde se materializaron puntos base se dejaron limpios y sin
ningún tipo de residuo o elemento que puedan llegar a generar algún tipo de
incomodidad a la comunidad.
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Se empleó un equipo doble frecuencia, el cual fue colocado sobre cada uno de los
puntos empleando levantamiento estático, se configuraron épocas de 15s y
mascara de elevación de 15º.
MARCA TRIMBLE
MODELO R7
ANTENA Zephyr model 2
CHIP GNSS MaxwellTM
GPS C/A (L1 -
L2C)
GLONASS C/A
CÓDIGOS (L1)
P de L1
P de L2
L5
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Sony A5100
24 MP con sensor APS-C
Aceleración en fijación óptica
Imagen de 6000 / 4000
Colores estándar e infrarrojo cercano
Lente con estabilización geométrica
Longitud focal: 15mm
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En esta fase se recopilaron todos los datos obtenidos en campo por medio de los
diferentes sistemas. En diferente software como UasMaster para el procesamiento
y generación de la ortofoto. El software usado es comercial, pero dado al convenio
obtenido con la empresa Datum Ingeniería SAS, se dio uso del licenciamiento.
Para los puntos de fotocontrol no fue necesario realizar procesamiento debido a
que el estilo de levantamiento empleado fue RTK y las coordenadas se obtienen
en tiempo real.
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Al tener los datos de las bases del SGC y las bases del proyecto, se realizó el
ajuste para determinar las coordenadas finales, el procedimiento se realizó de la
siguiente manera:
- Se verifico que la información de las bases fuera concordante con los tiempos
de rastreo de las bases del proyecto, para corroborar la información se comprobó
fecha y hora del set de datos, las sesiones entre las bases y los puntos a calcular.
El software empleado para realizar el ajuste fue Trimble Business Center 3.70
(TBC).
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- Al disponer de todos los datos necesarios para realizar el ajuste, el paso a seguir
es definir las bases y añadir las coordenadas del certificado ver Anexo C, que en
este caso emitió el SGC para las bases empleadas en el ajuste, para este
proyecto se emplearon 3 bases (BAPA, VBUV y VROS), como comprobación se
dejan dos bases (TEAT y AJCM).
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Actividad 2. Aerotriangulación.
- Creación del proyecto: Es este paso se configuran los parámetros iniciales como
son configuración de la cámara, definición del sistema de coordenadas, se cargan
las imágenes, centros de foto, puntos de control y se generan las líneas de vuelo.
- Extracción de Tie Points: Es uno de los paso más robustos en el proceso, ya que
es el que más tiempo tarda en generarse, en este punto del proceso se debe
contar con un equipo robusto en software y hardware, el tiempo de procesamiento
también depende de la cantidad de imágenes y el formato en el que se
encuentren. UASMaster permite convertir las imágenes a formato TIFF para
ayudar en el rendimiento y tiempos de proceso.
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Actividad 1.
Para el caso del cálculo de coordenadas de las bases se contó con una tercera
estación de referencia que se empleó para validar el proceso realizado con otras
bases. En un segundo proceso se incluyo está base para identificar alguna
variabilidad significativa en los datos.
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Actividad 2
Actividad 1. Vectorización.
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Con los datos recolectados en campo se crean los metadatos de las geometrías
generadas. Cada polígono representa una construcción o un Lote, y las líneas
representan vías, ríos y quebradas. Los nombres se asignan internamente como
atributos permitiendo la generación de planos prediales con los linderos y áreas
identificadas.
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8 RESULTADOS
Después de realizados los cálculos para determinar las bases, se obtuvieron las
coordenadas para los puntos materializados bajo la siguiente nomenclatura:
GPS_1_TOP
GPS_2_TOP
GPS_3_STO
GPS_4_NAR
Con las coordenadas ajustadas para cada una de las bases se logró realizar el
fotocontrol para cada uno de los vuelos, logrando obtener las coordenadas en
tiempo real como se observa en el Anexo D.
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Con las coordenadas y las imágenes capturadas con el UX5 se logró generar las
orotofotos con precisión de 5 cm en XY y 10 cm en Z, la validación se realizó con
los puntos de verificación, a continuación se presentan las ortofotos resultantes
para el casco urbano de Topaipí, centros poblados de Naranjal y San Antonio:
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Mapa Ortofoto, permite evaluar si las tres imágenes se encuentran procesada, con
el sistema de proyección correctamente orientado.
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Mapa de Campo: Generados a una gran escala para poder guiar a las
personas en terreno, permitiendo tomar información sobre el mapa.
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Mapa Predial: Permite identificar con gran detalle los linderos de los predios
según cédula catastral, propietarios y vías.
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Tener puntos con coordenadas precisas sirven de apoyo para todas las labores de
catastro multipropósito que se van a realizar en el municipio y es fundamental para
la actualización de información geodésica de la zona.
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Debido a que las fuentes de información primaria predial (PBOT, EOT, EOT,
IGAC), las cuales según las metodologías tradicionales en la determinación de
áreas de Estudio para diversos objetivos son la base para la incorporación del
componente socio-cultural, se encuentran desactualizadas y su grado de
representación del mundo real es deficiente, se recomienda el uso continuo de
equipos de posicionamiento global de gama alta los cuales aseguren una precisión
al centímetro en la adquisición de datos en campo.
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9 CONCLUSIONES
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10 RECOMENDACIONES
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11 BIBLIOGRAFÍA
Báez Rojas, J., Conde Acevedo, M., Padilla Vivianco, A., & Urcid Serrano, G.
(2004). Segmentación de imágenes a color. Revista Mexicana de Física,
579.
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Pinzón Bermúdez, J. A., & Fonti Garolera, J. (2007). Una aproximación al catastro
en Colombia. UD y La Geomática, 32 - 33.
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