Actualidad, EIT

Impresora 3D

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Fuente: Propia, 2019

El pasado mes de Agosto 2019, la Escuela de Ingeniería Topográfica, adquirió la impresora Prusa i3 Mk3, la tecnología de la impresión 3D se incorpora como un medio para la divulgación de proyectos en el área de las mediciones de precisión.

La percepción del espacio, es natural para los Ingenieros Topógrafos, y los planos siempre han sido parte del quehacer de las ingenierías, para poder transmitir esta información de manera mas clara, el modelado en 3D en computadora es una herramienta de alto  valor, ahora poder traer estos modelos a la realidad aumentan notoriamente la comunicación entre los ingenieros y el observador.

Nuestro país tiene muchas formas de ser representado, una de ellas es a través  de los mapas web, pero si queremos observar la cordillera volcánica central y los volcanes del país, no podemos dimensionar estas características fácilmente desde un mapa plano.

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Fuente: OpenStreetMap, 2019

Pero utilizando la información disponible y realizando procesos metodológicos es posible llevar la forma de nuestro país y otros objetos, a un modelo de impresión 3D, como lo podemos ver, es más fácil observar éstas características topográficas de Costa Rica.

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Fuente: Propia, 2019

 

Por Ing.Gustavo Lara Morales, Lic

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EIT, Investigación, UCR

Adquisición de Gravímetro Relativo Burris automático por parte de la Escuela de Ingeniería Topográfica.

gravimetro

El pasado 13 de setiembre del 2019 la Escuela de Ingeniería Topográfica (EIT) adquirió un gravímetro relativo Burris automático (Burris Gravity Meter, ZLS Corporation), el cual es un instrumento utilizado para determinaciones relativas de aceleración de gravedad sobre la superficie del terreno, por medio de un mecanismo de medición de tensiones elásticas de un resorte que soporta una masa de prueba. Lo que le permite establecer la diferencia de aceleración de gravedad entre estaciones base (con aceleración de gravedad conocido) y otras estaciones que sean requeridas.

Las aplicaciones para este instrumento en topografía y geodesia son muy amplias. Destacan las mediciones de aceleración de gravedad requeridas para aplicar corrección ortométrica en la nivelación geodésica de alta precisión, necesaria por el cambio entre superficies equipotenciales a lo largo de la línea de nivelación; y la medición de datos terrestres requeridos en la generación de modelos de geoide gravimétricos, los cuales permiten determinar alturas geoidales (N) y calcular alturas ortométricas (H) a partir de alturas elipsoidales (h) medidas con observaciones GNSS. Además, los datos terrestres de fuerza de gravedad son insumos para la determinación de otros sistemas de alturas.

La adquisición de este instrumento permitirá al personal de la EIT participar activamente en proyectos de investigación de gran relevancia a nivel nacional, como la densificación de la red de gravedad absoluta de Costa Rica y el establecimiento de una referencia vertical homogénea para el continente americano. Además, hace posible implementar proyectos conjuntos con otras unidades académicas de la UCR en campos de la geodesia, geofísica y otros afines.

Escuela de Ingeniería Topográfica
Universidad de Costa Rica

Artículo del Profesor: Ing. Alonso Vega Fernandez, Lic.

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VANT

Edificio de Ingeniería UCR, vuelos con VANT

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Desde el de mes de Octubre del 2016 se iniciaron los vuelos con VANT, sobre la zona de contsrucción del nuevo Edificio de Ingeniría de la UCR, que será el complejo de edificios universitario de mayores dimensiones en Centroamérica.

Este proyecto que se caracteriza por su complejidad, dadas las particularidades de cada una de las ingenierías, consta de cuatro edificios de los cuales dos estarán dedicados para aulas y área administrativa, otro para laboratorios de docencia y otro para laboratorios del Instituto de Investigaciones en Ingeniería (INII).

El área de construcción de este proyecto es de 34 000 m2 y fue adjudicado a través del concurso de ofertas de construcción a la empresa Volio y Trejos; dicha infraestructura tendrá un tiempo estimado de edificación de 409 días naturales. (Fuente: http://www.ucr.ac.cr)

Además de los vuelos con video, se realizaron planes de vuelo fotogramétricos, de los cuales se optiene granc antidad de información, entre ellos MDT, Ortofotos, nubes de puntos, curvas de nivel, datos volumétricos, entre otros.

Por Ing.Gustavo Lara Morales, Lic

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Actualidad, Investigación

Base de Calibración de Distanciometros y Programa para el ajuste de constantes.

Base de Calibración UCR

Base para la calibración de equipos topográficos que miden distancias por medios electromagnéticos, Base Sabana-UCR

Éste es el nombre de la tesis de graduación para adquirir el grado académico de Licenciatura del profesor Ing. Gustavo Lara Morales, Lic.

Lo siguiente es el resumen ejecutivo y los objetivos extraídos de la misma Tesis:

Resumen ejecutivo

El siguiente trabajo de graduación, describe los procedimientos empleados en la creación de una base de calibración para la Escuela de Ingeniería Topográfica de la Universidad de Costa Rica, la calibración de equipos topográficos que mide por medios electromagnéticos, tanto los de la institución como los de la comunidad en general.

La base se ubica en el costado sur del Parque Metropolitano La Sabana en la bahía de separación de la autopista Próspero Fernández, frente al Lago.

La metodología empleada fue la de mediciones con receptores GNSS de doble frecuencia, una nivelación geométrica con nivel láser de precisión y con un amarre libre sin la utilización de estaciones de referencia, ni correcciones de efemérides precisas, demostrando que es posible alcanzar alta precisión.

Los procedimientos que se desarrollaron a lo largo de todo el trabajo de campo y cálculo en oficina se realizaron de la siguiente forma:

  1. Búsqueda del sitio.
  2. Marcaje preliminar.
  3. Creación final de los Hitos.
  4. Mediciones con receptores GNSS.
  5. Medición altimétrica local.
  6. Medición con Estación Total.
  7. Procesamiento de la información y ajustes.
  8. Desarrollo de un programa de ajuste.

Esta base será llamada Base de Calibración Sabana-UCR, los resultados finales revelaron un error medio cuadrático de ±0.00075m alcanzando con satisfacción la precisión necesaria para calibrar los equipos Topográficos.

Además de la creación de la base, éste trabajo entrega a la disposición de la comunidad una herramienta para la obtención de las constantes de ajuste de los equipos llamada “Programa para el ajuste de las constantes multiplicativa (m) y aditiva (b) para la Base de Calibración de la Sabana-UCR”, que será de acceso público y estará en la página oficial de la Escuela de Ingeniería Topográfica de la Universidad de Costa Rica.

Bse de Calibración La Sabana UCR

Objetivo

El objetivo principal fue la de crear una Base de Calibración para equipos topográficos que midan distancias por medios electromagnéticos, con el uso de receptores GNSS y un amarre libre con la finalidad de brindar a la EIT-UCR, una base para calibrar sus equipos y una herramienta didáctica para sus cursos, además de ofrecer a la población que utilizan dichos instrumentos la posibilidad de verificar y obtener los datos para el ajuste de sus equipos topográficos.

Objetivos Específicos:

  1. Localizar una alineación con visibilidad directa en sí misma y desde el horizonte hacia el cenit, en todas las direcciones, de una longitud aproximada a los 500m y en curva vertical a desnivel de un extremo al otro.
  2. Establecer los extremos y los puntos internos de dicha alineación de la manera más adecuada.
  3. Amojonar todos los puntos de dicha alineación de forma duradera y estable.
  4. Crear las fichas de ubicación y descripción de la BC.
  5. Medir con gran precisión las distancias entre los puntos de la BC en todas las combinaciones diferentes y obtener las alturas de los mismos, mediante nivelación geométrica.
  6. Ajustar por mínimos cuadrados las distancias referidas anteriormente, para obtener distancias ajustadas de la BC.
  7. Generar una aplicación para que los usuarios puedan calibrar sus distanciómetros.

Programa para la Base de Calibración de Distanciómetros.

Uno de los objetivos de esta Tesis, es la de generar y ofrecer una aplicación para que los usuarios puedan calibrar sus equipos, esto sería la herramienta final de la BC y sería la forma más directa de llegar a todas las personas que buscan conocer el estado de los equipos con los que realizan trabajos de levantamientos topográficos e investigación para el desarrollo del país.

La forma más sencilla de brindarle a los usuarios una herramienta, sin la necesidad de instalar un programa, fue la de generar un archivo en formato Excel, con protección de datos para evitar cambios en los parámetros y en los procesos de cálculo programados, dejando solo un área para ser modificada por los usuarios con los datos obtenidos con el equipo que se busca ajustar,

El archivo puede ser descargado desde este link.

 

programa-de-ajuste

 

La columna verde es donde se ingresan los datos medidos por el usuario que busca obtener los datos de calibración de su Estación Total o Distanciómetro electrónico.

Procedimiento para la Calibración de Equipo

El procedimiento de levantamiento de los datos se mostrará en las siguientes imágenes:

Se deben medir en el modo de mayor precisión del equipo, e ingresar los datos de temperatura y presión atmosférica.

El prisma debe ser instalado en una base de prisma, si no se dispone de base entonces en  tripodes de prisma, no debe ser sostenido por un asistente, para evitar que se mueva mientras se realiza las mediciones.

Se deben revisar la constante de{ prisma y el factor de escala del equipo debe estar en 1.

Base Prisma

Bases de Prisma

Estacionando el Equipo

Se instala la Estación Total en el Hito número 1 y se procede a medir los puntos 2, 3, 4 ,5 y 6, y se mueve el equipo al siguiente Hito.

Series 1

Se instala la Estación Total en el Hito número 2 y se procede a medir los puntos 3 ,4, 5 y 6, y se mueve el equipo al siguiente Hito.

Series 2

Se instala la Estación Total en el Hito número 3 y se procede a medir los puntos 4, 5 y 6, y se mueve el equipo al siguiente Hito.

Series 3

Se instala la Estación Total en el Hito número 4 y se procede a medir los puntos 5 y 6, y se mueve el equipo al siguiente Hito.

Series 4

Se instala la Estación Total en el Hito número 5 y se procede a medir el punto 6.

Series 5

Una vez finalizadas las mediciones se ingresan los datos en el Programa y los datos a revisar son las Constantes para el equipo, la multiplicativa  ( m ) y la aditiva  ( b ).

Los valores deben estar cercanos para m a 1 y para b a 0.

El archivo puede ser descargado desde este link.

Fichas de ubicación de los Hitos 1 y 6

Fichas de Amarres Hito N°1

 

Fichas de Amarres Hito N°6

 

 

Agradecimiento a todos por la gran ayuda brindada y por su amistad

 

 

Por Ing.Gustavo Lara Morales, Lic

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Actualidad

Caja de arena de realidad aumentada (Augmented Reality Sandbox) – EIT

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Augmented Reality Sanbox – EIT

La EIT a través del profesor Ing. Jaime Garbanzo, M.Sc. implemento una “Caja de arena de realidad aumentada” creada por la  University of California Davis ‘W.M. Centro Keck para la Visualización Activa en las Ciencias de la Tierra (KeckCAVES), junto con el Centro de Investigación Ambiental UC Davis Tahoe, el Lawrence Hall of Science y ECHO Lake Aquarium and Science Cente.

“El proyecto combina las aplicaciones de visualización 3D con una exposición práctica de sandbox para enseñar conceptos de ciencias de la tierra. La caja de arena de realidad aumentada (AR) permite a los usuarios crear modelos de topografía formando arena real, que luego se aumenta en tiempo real mediante un mapa de color de elevación, líneas de contorno topográfico y agua simulada. El sistema enseña conceptos geográficos, geológicos e hidrológicos tales como: leer un mapa topográfico, el significado de líneas de contorno, cuencas hidrográficas, áreas de captación, diques, etc.” Tomado de https://arsandbox.ucdavis.edu

Uno de los objetivos de implementar esta herramienta en la EIT es el apoyar la formación de los estudiantes, así como el de inspirarlos a buscar e imaginar nuevas tecnologías que pueden ser incorporadas a nuestra área. La Caja de Arena combina las áreas de la Ingeniería, la Informática, la Matemática, la Estadística, la Fotogrametría, y más.

Esta inspiración busca despertar en los estudiantes temas de investigación para el desarrollo académico, como lo es el tema de Tesis para adquirir el grado académico de Licenciatura, además será una herramienta de apoyo para las clases, charlas, Feria Vocacional y demás actividades.

Para una explicación mas técnica, haré referencia literal con ayuda de traductor de la explicación del funcionamiento del Sandbox AR:

“Detalles del proyecto

Nuestro prototipo Sandbox AR fue diseñado y construido por el especialista del proyecto Peter Gold del Departamento de Geología de UC Davis. El software de manejo se basa en el kit de herramientas de desarrollo Vrui VR y en el marco de procesamiento de video Kinect 3D, y está disponible para su descarga bajo la Licencia Pública General GNU.

Los fotogramas de profundidad cruda llegan desde la cámara Kinect a 30 fotogramas por segundo y se introducen en un filtro de evaluación estadística con un tamaño de búfer configurable fijo por píxel (actualmente con un valor predeterminado de 30 fotogramas, correspondiente a un retardo de 1 segundo), que sirve al triple propósito de Filtrando objetos en movimiento tales como manos o herramientas, reduciendo el ruido inherente al flujo de datos de profundidad de Kinect y rellenando los datos que faltan en el flujo de profundidad. La superficie topográfica resultante se procesa entonces desde el punto de vista del proyector de datos suspendido por encima de la caja de arena, con el efecto de que la topografía proyectada coincide exactamente con la topografía real de arena. El software utiliza una combinación de varios shaders GLSL para colorear la superficie por elevación usando mapas de color personalizables (el mapa de color predeterminado utilizado en este momento fue proporcionado por M. Burak Yikilmaz, post-doc en el Departamento de Geología de la Universidad de California en Davis) Añadir líneas de contorno topográfico en tiempo real.

Al mismo tiempo, se ejecuta en segundo plano una simulación de flujo de agua basada en el conjunto de ecuaciones de aguas poco profundas de Saint-Venant, que son una versión integrada en profundidad del conjunto de ecuaciones de Navier-Stokes que rigen el flujo de fluido, utilizando otro conjunto de GLSL Shaders La simulación es una evolución explícita del tiempo exacto de segundo orden del sistema hiperbólico de ecuaciones diferenciales parciales, utilizando la superficie de arena virtual como condiciones de contorno. La aplicación de este método sigue el documento “un segundo orden bien equilibrado positividad preservar central-upwind esquema para el sistema de Saint-Venant” por A. Kurganov y G. Petrova, utilizando un término de viscosidad simple, las condiciones de borde abierto en los bordes De la rejilla, y un paso de integración temporal de Runge-Kutta de gran estabilidad de segundo orden. La simulación se ejecuta de tal manera que el agua fluye exactamente a velocidad real suponiendo un factor de escala de 1: 100, a menos que la turbulencia en el flujo obligue a demasiados pasos de integración para la tarjeta gráfica de manejo (actualmente una Nvidia Geforce 780).”  Tomado de http://idav.ucdavis.edu/~okreylos/ResDev/SARndbox/

Para mas detalles como Hardware, Sofware, Calibración, Foros, pueden visitar la página https://arsandbox.ucdavis.edu/

Caja de Arena Aumentada EIT galería

Un pequeño video:

 

Además, pueden ver la nota realizada por el Canal UCR

 

Links:

University of California, Davis
Augmented Reality Sandbox (AR Sandbox) – UC Davis

 

 

Por Ing.Gustavo Lara Morales, Lic

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Capacitaciones

Capacitación Colectores de Datos

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Práctica de campo UCR

El pasado 26 y 27 de Enero del 2017, docentes de la Escuela de Ingeniería Topográfica, recibieron una capacitación para el uso de Colectores de Datos.

La EIT a venido en los últimos años haciendo esfuerzos para actualizar y mejorar los equipos especializados, la diversidad de equipos son esenciales para que los estudiantes tengan la mayor preparación en el uso de las tecnologías.

Los Colectores adquiridos esta vez fueron de la casa Carlson, y cuentan con la capacidad de utilizarlos como navegadores ya que poseen GPS,  colectores para Estación Total y GNSS, además cuentan con modulo para carreteras.

Los colectores tiene el software SurvCE que ademas cuenta con un emulador para PC esto facilitará la enseñanza en las aulas.

Por Ing.Gustavo Lara Morales, Lic

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Actualidad, Giras, VANT

Parte 2, Resultados giras a Sede UCR en Esparza

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Trabajos de levantamiento de campo con VANT

El pasado día jueves 6 de Octubre 2016, con la primer gira a la Sede de Esparza  ( artículo Gira a nueva Sede UCR en Esparza), se realizó un levantamiento Fotogramético con un Vehículo Áereo No Tripulado en sus siglas VANT, mal llamado “Drone” que es un termino utilizado para fines militares.

Como ya se mencionó en el artículo referido, la finca se dividió en dos misiones de 9 minutos con la ayuda de la aplicación PIX4D para Android.

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Las dos misiones de vuelo se realizaron con éxito y se obtuvieron 471 fotografías aéreas, a una atura de 80m, con un traslape del 80%, con una resolucion resultante de 3.75 cm/pixel.

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Las fotografías se procesaron con el Software Agisoft PhotoScan, en coordenadas CRTM05, se procedío con el siguiente flujo de trabajo:

  1. Configurar Proyecciones y parámetros.
  2. Orientar Fotos.
  3. Cargar archivo de calibración de cámara.
  4. Ingresar Marcadores.
  5. Ubicar marcadores en las fotografías.
  6. Optimizar cálculo de orientaciones.
  7. Ingresar Medidas de distancias entre Marcadores.
  8. Optimizar cálculo de fotografías.
  9. Crear nube de puntos densa.
  10. Clasificación de puntos.
  11. Crear malla.
  12. Crear modelo de teselas.
  13. Crear modelo digital del terreno.
  14. Crear curvas de nivel.
  15. Crear ortomosaico.
  16. Generar informe
  17. Exportar diversos productos, para fines específicos.

Procedimientos

A continuación se muestran una serie de capturas de pantalla del procesamiento del Plan de Vuelo de la Sede de Esparza.

Se debe considerar que se utilizó una computadora con características muy profesionales, una Workstation Precision Tower 7910, con una tarjeta de video nVidia Quatro K5200 de 8GB, memoría RAM de 64GB y un procesador Intel Xeon E5-268W de 20 procesadores lógicos, esto debido a que los procesos fotogramétricos son muy exhaustivos.

 

Carga de Fotografías y configuración de parámetros iniciales

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r Carga y configuración de parámetros

 

 

En el proceso de orientación de puntos se obtuvieron 1,235.632 puntos, el cual tomó un tiempo de 3 horas y 34 minutos con la Workstation.

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Orientación de puntos

 

 

Al colocar los marcadores de control, que fueron los Hitos levantados con Estación Total por los estudiantes del curso Ingeniería del Terreno II Semestre del 2016, se obtuvieron correcciones de orientación, dando como resultados precisión fotogramétricas muy buenas. Los marcadores se colocaron de forma manual en cada una de las fotografías que contenían el punto de control, esto tardó alrededor de 30 minutos.

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Datos del Informe de Agisoft PhotoScan

 

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Marcadores de control y distancias

 

 

Al generar la nube de puntos densa se obtuvieron 31,162.719 puntos y se tardo 35 minutos.

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Nube de puntos densa

 

 

Clasificación de puntos, ésto se hace para diferenciar entre los puntos de terreno (los más bajos) y los demás puntos; se puede hacer una clasificación manual posterior a éste proceso para mejorar los resultados.

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Clasificación de Puntos

 

 

Creación de la malla con los puntos de la nube denza, cabe destacar que después de clasificar los puntos, se puede seleccionar con cuales puntos se quieren procesar los datos, por ejemplo, se le puede ordenar al software que utilice sólo los puntos clasificados como Terreno para limpiar los datos de árboles, edificios y demás objetos.

Nota aclaratoria: Las siguientes gráficas muestran los procesos realizados con todos los datos sin descartar detalles de la clasificación.

 

Creación de la Malla utilizando todos los puntos de la nube denza.

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Malla con todos los puntos de la nube denza.

 

 

Modelos de teselas, es un proceso que ayuda a liberar “peso” al procesador de la computadora, cargando los datos en forma escalonada. El Modelo de Tesela le coloca textura a la malla creada anteriomente.

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Modelo de Teselas

 

 

Modelo Digital de Terreno en sus siglas MDT o DEM en inglés, con éste producto se puede realizar una gran cantidad de procesos con la ayuda de otros programas, como por ejemplo QGIS o ArcGIS. El archivo generado es de 86.1 MB.

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Modelo Digital de Terreno

 

Un producto del MDT son las curvas de nivel por ejemplo.

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Curvas de Nivel cada 1m

 

 

La imagen producto del Ortomosaico es una Ortofoto que con los puntos de control de campo, hacen que la ortofoto esté completamente ajustada y georeferenciada de manera horizontal, por lo que se puede hacer mediciones en ella.

Se pueden generar un producto llamado GeoTIFF, que es una imagen con gran cantidad de información asociada, el archivo generado es de 1.22GB.

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Ortomosaico

 

En el informe generado por Agisoft PhotoScan se puede leer mucha información técnica resultante de todos los procesos generados, los puede ver AQUÍ

Conclusiones

La integración de las nuevas tecnologías a la Ingeniería Topográfica, hacen cambiar el paradigma tradicional de como desarrollar los trabajos de campo.

Los resultados obtenidos después de seguir un procedimiento correcto, con la ayuda de datos GNSS y Estación Total en los puntos de control terrestre, demuestran que se pueden obtener productos de calidad, para la interpretación del terreno en el desarollo por ejemplo de Anteproyectos .

Los procesos Fotogrametrícos aquí expuestos con la ayuda de Agisoft  PhotoScan requieren de una PC con recursos avanzados, en éste caso se utilizó una Workstation Precision Tower 7910 y el tiempo total ronda las 6 horas, en una computadora convencional estos tiempos se duplican y hasta más.

El poder contar con el levantamiento de campo realizado por los estudiantes del curso Ingeniería del Terreno, fue de gran ayuda para poder validar los datos obtenidos.

Falta un análisis estadístico con los datos Fotogramétricos y los datos de campo con Estación Total, que pronto serán publicados.

 

Por Ing.Gustavo Lara Morales, Lic

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