LEVANTAMIENTO CON LÁSER ESCÁNER MÓVIL (MMS), INVENTARIO Y CAPTURA DE IMAGEN EN METRO DE BARCELONA

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1 LEVANTAMIENTO CON LÁSER ESCÁNER MÓVIL (MMS), INVENTARIO Y CAPTURA DE IMAGEN EN METRO DE BARCELONA

2 Índice de contenidos 1. OBJETO SISTEMA DE COORDENADAS LEVANTAMIENTO CARTOGRÁFICO DE REFERENCIA JUSTIFICACIÓN EQUIPO MMS: VENTAJAS Y SERVICIOS INSPECCIÓN PREVIA Y ESTABLECIMIENTO DE LA RED DE PUNTOS DE VALIDACIÓN PLANIFICACIÓN DE LOS RECORRIDOS ADQUISICIÓN DE DATOS CON EL SISTEMA MMS PROCESADO DE DATOS Y OBTENCIÓN DE LA NUBE DE PUNTOS CALIBRADA DELIMITACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO INVENTARIO DE LA ZONA DE ESTUDIO DELINEACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS A INVENTARIAR INVENTARIO DE TODOS LOS ELEMENTOS DEFINIDOS VALORACIÓN APROXIMADA... 8 Anejo I- Imágenes - Nubes de puntos - Tipo de imágenes Anejo II- Características técnicas de los equipos Índice de anejos comercial@ingenieriainsitu.com 2

3 1. OBJETO Esta memoria define el proyecto para el desarrollo del levantamiento con escáner láser móvil (Mobile Mapping System, MMS) y el inventario de elementos para su posterior mantenimiento y conservación en líneas de Metro. Así mismo se considera la captura de imagen de todo el recorrido de forma sincronizada con la nube de puntos. Entre los objetivos principales que se pretenden conseguir con este proyecto se encuentran: o o o Elaboración de una cartografía actualizada y de gran precisión de todos los elementos que definen la zona de estudio. La obtención de un instrumento de trabajo ágil y flexible que ayude a la adecuada gestión de los elementos inventariados. Conseguir una herramienta útil que mejore y simplifique el procedimiento de coordinación, mantenimiento y conservación de los activos integrantes del ferrocarril. 2. SISTEMA DE COORDENADAS El sistema de referencia geodésica adoptado para la realización de los trabajos topográficos será ETRS89 (European Terrestrial Reference System 1989), mientras que como referencia altimétrica se tomará el modelo del geoide EGM2008-REDNAP. SISTEMA DE PROYECCIÓN: UTM HUSO: 31 N DATUM: ETRS89 MODELO DEL GEOIDE: EGM2008_REDNAP El marco de referencia ETRS89 esta materializado en los vértices de la Red Regente, pero en la actualidad, existen nuevas redes tecnológicas para la obtención de datos posicionales desde satélites (GNSS), que disponen de coordenadas referidas al mismo sistema y que pueden integrarse dentro del mismo marco, siempre y cuando las coordenadas procedan de un cálculo realizado por el IGN, Institut Cartogràfic de Catalunya, o cualquier otro organismo oficial. 3. LEVANTAMIENTO CARTOGRÁFICO DE REFERENCIA 3.1. JUSTIFICACIÓN La utilidad de una herramienta de gestión de información viaria dentro de las líneas del metro se fundamenta en que dicha información permanezca actualizada disponiendo de veracidad y precisión. Un instrumento viario útil y eficaz nunca debería fundamentarse en información basada en un trazado antiguo o de proyectos y servicios que no coinciden con la realidad. Por ello esta herramienta proporciona un valor añadido fundamental a la realización de cualquier tipo de levantamiento topográfico, proporcionando una cartografía actual de referencia, reflejando el trazado real, así como los elementos y servicios existentes, de manera que la autoridad competente podrá conocer la geometría exacta y el estado actual de los elementos inventariados para la posterior gestión de los mismos. comercial@ingenieriainsitu.com 3

4 Nube de puntos 3D de levantamiento topográfico en túnel 3.2. EQUIPO MMS: VENTAJAS Y SERVICIOS Un ESCÁNER LÁSER MÓVIL es una herramienta con la que se pueden realizar mediciones creando nubes de puntos muy densas y georreferenciadas, permitiendo así la realización de un levantamiento topográfico rápido y preciso que garantice la caracterización, inventariado y análisis del estado actual de las líneas de metro. El equipo va montado sobre un vehículo y basa su funcionamiento en dispositivos láser que recogen puntos a medida que el equipo se desplaza, garantizando así su posición debido a un sistema de posicionamiento propio. Todos los datos son recogidos por una unidad de control. Simultáneamente a este proceso, un dispositivo fotográfico va tomando imágenes panorámicas de 360º o IR a una determinada distancia, con lo cual después es posible relacionar en un mismo trabajo imágenes y nube de puntos. Optech Lynx Mobile Mapper M1-Equipo Láser Móvil de Ingeniería Insitu comercial@ingenieriainsitu.com 4

5 VENTAJAS SERVICIOS Inventario carreteras autopistas - Mediciones no intrusivas - Rápida adquisición de datos Georradar Inventario urbano - Gran volumen de información GEOtecnologías - Complementación de tecnologías Modelado 3D Topografía clásica Nubes de puntos - Reducción de costes - Reutilización de la información. Histórico INSPECCIÓN PREVIA Y ESTABLECIMIENTO DE LA RED DE PUNTOS DE VALIDACIÓN Con esta inspección se evaluará el grado de complejidad de la toma de datos y se procederá al establecimiento de bases o puntos de control que se utilizarán para la validación del levantamiento. Se debe tener en cuenta que para la identificación de las bases por el equipo laser, se deben colocar dianas en puntos de coordenadas conocidas (posicionamiento de este elemento sobre las bases de replanteo y medición de su altura). En este caso se cuenta con puntos con coordenadas dentro de la propia infraestructura de Metro de Barcelona. Como trabajo de campo, se realizará el premarcado de estos puntos con coordenadas, de manera que sean visibles e identificables en la captura a realizar con el Mobile Mapping. Esta será la base para el ajuste de la nube de puntos y por ello de los trabajos posteriores de inventariado PLANIFICACIÓN DE LOS RECORRIDOS Para la toma de datos de los elementos descritos en el presente trabajo es necesario realizar una planificación de los diferentes recorridos que realizará el vehículo para la optimización de la captura. Hay que tener en cuenta la forma de entrada al túnel. Esta debe hacerse desde el exterior para poder despertar el sistema inercial del equipo. En una visita previa, se estudiará este apartado así como el de instalación del equipo en el vehículo de vía aportado por metro de Barcelona ADQUISICIÓN DE DATOS CON EL SISTEMA MMS Escaneo de las galerias de Metro incluidas en la definición de los trabajos con el fin de obtener una nube de puntos 3D georeferenciada de gran densidad ( puntos/seg para una velocidad de 50 km/h), además de la obtención de imágenes RGB o IR, sincronizadas con los elementos escaneados. Con el avance del vehículo se van obteniendo los datos de las nubes de puntos y fotografías de todo lo que tiene a su alcance. comercial@ingenieriainsitu.com 5

6 3.6. PROCESADO DE DATOS Y OBTENCIÓN DE LA NUBE DE PUNTOS CALIBRADA Este proceso se realiza mediante la utilización de software específico. Una vez realizada la captura de datos en campo, se procede a la corrección de la trayectoria y a la obtención de la nube de puntos 3D que será la base para la elaboración de la cartografía e inventario. 4. DELIMITACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO La recopilación y organización previa de toda la información digital y en papel existente referente a la red de Metro, constituye el primer paso para la correcta definición de los límites que atañen a la zona objeto de estudio. Para llevar a cabo esta fase, será necesario programar las reuniones que sean oportunas con los técnicos responsables del organismo competente, con el fin de obtener toda la documentación necesaria y existente para poder llevar a cabo de una manera más eficiente el trabajo. 5. INVENTARIO DE LA ZONA DE ESTUDIO 5.1. DELINEACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS A INVENTARIAR Una vez procesada la nube de puntos obtenida en el levantamiento topográfico con el equipo de mapeado móvil MMS, se procederá a la delineación en 3D de los elementos considerados sobre software específico. Motivado por la alta densidad se utilizará como base de delineación la nube de puntos obtenida, posibilitando las herramientas de desarrollo propio acciones como zoom, diferentes puntos de vista, combinación de visualización de nubes de puntos e imágenes etc, con la que se consigue una mayor definición de los diferentes elementos a representar, utilizando como referencia las fotografías adquiridas desde el punto de paso del vehículo. Se incluirán todos los elementos lineales, poligonales y puntuales necesarios para la correcta definición del inventariado y gestión. Entre los principales criterios de medición cabe destacar la definición del eje, como punto de partida a través del cual se obtendrán las distancias relativas de los elementos de la vía, mediante los trazados de carril. Identificación del eje Las geometrías a identificar se consensuarán con el cliente en reuniones previas al comienzo del trabajo. comercial@ingenieriainsitu.com 6

7 5.2. INVENTARIO DE TODOS LOS ELEMENTOS DEFINIDOS La cartografía o vectorización 3D obtenida del escaneo nos permitiría realizar posteriormente un inventario de todos los elementos definidos por tipos. Este es el punto de partida para la realización de una base de datos de inventario que facilite la gestión por parte de los técnicos de Metro, para manejo de información y realización de consultas públicas. En esta base de datos estarán recogidos todos los elementos necesarios definidos por el cliente: barreras de protección, balizas, equipamientos de vía, señalización vertical, hectómetros, catenarias, etc. Por esta razón, sobre ella se podrán realizar las consultas pertinentes, tipo, posición X, Y, Z, material, fecha de último mantenimiento u otros parámetros fundamentales y necesarios para tener una buena base de datos de ferrocarril. Identificación de balizas comercial@ingenieriainsitu.com 7

8 6. VALORACIÓN APROXIMADA La siguiente valoración se ha realizado en base a los datos aportados por Metro de Barcelona para las líneas 9 y 10. Túnel Longitud (m) L9 Nord Vía1 4,982 L9/L10 Nord Vía1 3,894 L10 Nord Vía1 2,256 11,132 Nord L9-Nord-v1 L10-Nord-v1 L9-Nord-v2 L10-Nord-v2 L9 Nord Vía2 4,974 L10 Nord Vía2 2,300 L9/L10 Nord Vía2 3,892 11,166 L9/L10- Nord-v1 Vía 1 L9/L10- Nord-v2 Vía 2 Túnel Longitud (m) L9/L10 Sud Vía1 3,465 L10 Sud Vía1 5,675 L9 Sud Vía1/Vía2 16,173 L9/L10 Sud Vía2 1,125 L10 Sud Vía2 5,675 Sud L9/L10-Sud-v1 L9-Sudv1/v2 Vía 1 L10-Sud-v1 L9/L10-Sud-v2 L10-Sud-v2 6,800 Vía 2 Total Túneles 45,271 Km

9 Los trabajos a contemplar son los siguientes: DESCRIPCIÓN CAPTURA INVENTARIO Imágenes georreferenciadas y nube de puntos (NdP) con precisión de IMU y ajuste a puntos de control. Delineación e inventariado de elementos a partir de NdP En los siguientes precios no está incluido el vehículo para circulación por vía (dresina o bimodal), ni la solución de iluminación en túneles. Conceptos de los que se encargará Metro de Barcelona. Según los datos aportados por la administración ferroviaria, la red valorada, tiene una extensión aproximada de 45 Km la calidad de las fotografías RGB en los túneles, depende en gran medida de la iluminación de estos, por esta razón se complementa con IR. Valoración económica CONCEPTO Captura, ajuste e inventariado de 45 Km en líneas 9 y 10 de Metro de Barcelona. Precio ,00 Escaneado de estaciones de metro ,00 Aplicación MSManager (5 licencias) para gestión de datos ,00

10 En los anejos que se pueden consultar a continuación, se muestran varios ejemplos de un estudio anterior realizado con esta metodología pudiendo apreciarse la notable mejora para el alcance de los objetivos del presente documento. ANEJO I Imágenes comercial@ingenieriainsitu.com 10

11 Nubes de puntos 11

12 Imágenes 12

13 ANEJO II Características técnicas de los equipos 13

14 Componentes y características del equipo MMS Esquema de funcionamiento 2 sensores LIDAR Precisión: 8mm Rango: hasta 200 metros (dependiendo de la reflectividad) Frecuencia de escaneo: configurable desde 75 a 500 Hz Frecuencia de giro: configurable desde 80 a 200 Hz Ventana de escaneo: 360º Densidad de puntos: configurable desde puntos por segundo a 1 millón (a 500Hz o pulsos y 200Hz de frecuencia de giro) 4 cámaras RGB Resolución: 5 mpx Tamaño de imágenes: 2456 x 2058 píxeles (h x v) Velocidad de disparo: Hasta 3 fotografías por segundo cada cámara 4 fotografías georeferenciadas comercial@ingenieriainsitu.com 14

15 Disposición (arriba) y alcance (abajo) de los sensores LIDAR Ladybug cámaras de 30 mpx Sony ICX655 CCD Sensor de 2/3, panorama 90% Fotografías panorámicas georeferenciadas 360º Rack de control Contiene el PCS del sistema de posicionamiento y los discos duros sólidos extraíbles (SSD) para almacenamiento. comercial@ingenieriainsitu.com 15

16 Imágenes panorámicas 360º realizadas con el equipo Ladybug 5.0 Sistema de posicionamiento Sistema IMU (Inertial Measurement Unit) Sistema DMI (Distance Measurement Instrument) 2 Antenas GPS: Trimble Zephyr GPS L1/L2/L5 GLONASS L1/L2/L3 Galileo E1/E2/E5/E6 OmniSTAR PCS (POS Computer System) comercial@ingenieriainsitu.com 16