necesidad y viabilidad de una armonización geométrica de los datos geográficos en uruguay 4 de...
TRANSCRIPT
Necesidad y Viabilidad de una Armonización Geométrica de
los Datos Geográficos en Uruguay
4 de Noviembre, 2011
Carlos López-Vázquez
Laboratorio LatinGEO-Sede Uruguay
Agenda del día
Necesidad (el qué)
1. Interoperabilidad e IDE
2. Qué es un ProMEP
3. Situación de Uruguay
4. Propuesta
Viabilidad (el cómo)
5. Algo de matemática
6. Algún resultado preliminar
7. Preguntas
Palabras claves de una IDE
• Adquirir– Descubrir, descargar, …
• Compartir– Publicar, difundir,…
• Comunicar– Metadatos, …
• Intercambiar– Interoperabilidad
¿Interoperabilidad?
Hechos…
• Hecho #1: se inventó el GIS• Mapas existentes + GIS Mapas digitales (OK)• Mapas digitales + GIS Más usuarios & usos• Hecho #2: se inventó el GNSS• Mapas digitales + usuarios + usos + GNSS ¡Sorpresa!• Mapas existentes quedan inutilizados para ciertos
propósitos– Ductos, desagües, etc. localizados con GNSS– Tráfico y tránsito
• Exactitud requerida >> Exactitud suministrada
¿Qué puede hacer el productor?• Alternativa 1: Dejar todo como está
• Alternativa 2: Hacer todo de nuevo– Mapas existentes tienen un gran valor “residual”
• Actualizados (±…)• Populares (muchas veces únicos…)• Muchísimos atributos (¡cierto!)• Son base para otros mapas derivados (¡muy cierto!)
– ¿Plazos? ¿Costos?
• Alternativa 3: Intentar arreglar
Intentar arreglar… ¿pero cómo?
• Modificar el mapa base para que se parezca más a la realidad– ¿Realidad? Quizá equivalente a GNSS– ¿Cómo hacerlo? ¿A mano?
• ¿Qué hacer con mapas derivados?
– ¿Cómo hacerlo? ¿Automáticamente?• Proceso o programa masivo de mejoraProMEP• ¿Cómo especificarlo?• ¿Cómo contratarlo?
Pero… ¿Qué es un ProMEP?
• Idea: corregir masivamente la planimetría
• Hay antecedentes (pocos)– OS GB– TIGER files USA
• Problema internacional
• Datos digitalizados… o no
Antecedentes…• Pocos (documentados…)
– Quizá realizados informalmente– Quizá documentados… ¡pero inaccesibles!
• Caso más conocido: OS-GB 2001-2006– Cartografía 1:2500– GNSS incompatible– Error inicial ~ 2.8 m
• ¡Pero había casos de hasta 13 m!
– Error final ~ 1.1 m• Mejora (2.8-1.1)/2.8*100=61%
Situación en Uruguay - 2011
Vuelo 1966-67
Plan cartográfico Nacional SGM
1966-1985
Cartografía Catastral CONEAT
1999 SIGNAC (MTOP)
Actualizaciones SGM 1999-2011
2007 CDP IDE-UY
1998 DINAMIGE
– Investigación (¡o concurso!)
• Etapa 1: Modificación geométrica masiva
• Etapa 2: Actualización masiva
Posible plan de acción…• Esfuerzo de capacitación/divulgación
– (¡esta reunión!)
• Definir Proyecto piloto– Toma de datos de campo
Propuesta para Uruguay – ¿2012?
Vuelo 1966-67
Plan cartográfico Nacional SGM 1966-1985
1999 SIGNAC (MTOP)
2007 CDP IDE-UY
Actualizaciones SGM 1999-2011
¿CDP 2.0 IDE-UY?
Cartografía Catastral CONEAT
1998 DINAMIGE
Integración
ProMEP
Requerimientos propuestos(1)
• Servicio WEB público– Sólo modifica geometría– Procesa coberturas a demanda– Resultado uniforme y repetible
• Admite refinamientos posteriores – Dato + ProMEP 1.0 – (Dato + ProMEP 1.0) + ProMEP 2.0 +…
Requerimientos propuestos(2)
• Recopilar objetos homólogos– Puntos, Poligonales, Polígonos– Bien documentados y publicitados
• Transformación matemática– Idealmente bien estudiada– Bien publicitada – Reducción significativa de las discrepancias
¿Y eso existe?
El cómo del ProMEP
Algo de teoría matemática
Transformación matemática
• Usualmente basadas en puntos homólogos– No manejan poligonales homólogas
• Helmert, Transformación afín, Siete parámetros, Ocho parámetros …– Exactas si hay 2, 3 o 4 puntos…– Aproximadas en otros caso
• Típicamente: cientos a miles de puntos
• Se necesitan otros métodos más generales
Enfoque tradicional
• Supóngase que ( , ); ( , )X x u x y Y y v x y • Dados N puntos de control, se deberá cumplir:
( , ); ( , ), 1, 2,...,i i i i i i i iX x u x y Y y v x y i N • Hay multitud de métodos para elegir (u,v)
– Todos son métodos de interpolación– Ej.: Rubber-sheeting, polinomios, etc.
• Los resultados pueden ser buenos, malos, o muy malos. ¿Porqué?
Restricciones cartográficas
• Se consultó a cartógrafos y otros expertos • No cualquier (u,v) es aceptable• Hay restricciones:
• Continuidad• Mantener el sentido del plano• Preservar topología• Mantener ángulos entre objetos• Mantener proporciones de distancia• Alineación mutua de algunos objetos• Dilatación/contracción moderadas• …
Duras
Blandas
Matemática y restriccionesElementos a preservar C0 C1 det(J) Cauchy-Riemmann ¿?
Ángulos entre objetos X X >0 X
Proporcionalidad entre segmentos X X
Colinealidad de algunos objetos X X X
Orientación del mapa X X >0
Posición relativa entre objetos X X >0
Continuidad de líneas X X
Orientación de las curvas X X >0
Continuidad entre mapas adyacentes X X
Áreas (quasi-isométricas) X X ~1.0
Dilatación/contracción acotadas X X [a,b]
Restricciones…
• Las Duras son innegociables• Las Blandas pueden cumplirse no exacta sino
aproximadamente• Ha dado lugar a varias publicaciones• Idea: ¡divide y vencerás!
0 ( , ) ( , )X x u x y u x y • El primer sumando ajusta a los datos• El segundo sumando es a) pequeño y b) hace cumplir las restricciones
Algunos resultados preliminares
Datos disponibles
• Zona de 27x39 km• Suroeste de Lavalleja• Tres datos vectoriales:
– 1:50.000 CDP (en rojo)– Trazas GNSS– Parcelario CONEAT
• Se medirá discrepancia en relación al GNSS
Pre-procesamiento
• Identificar puntos notables en caminería, parcelario y trazas GNSS, y asociarlos
• Construir tramos de alambrado a partir de los frentes de las parcelas
• Identificar tramos de poligonal en caminería y alambrados con trazas GNSS
• Control de calidad:– Detectar y corregir outliers– Asegurarse de la equivalencia de sentidos de
recorrido
6.2 6.4 6.6 6.8 7 7.2
x 105
6.16
6.17
6.18
6.19
6.2
6.21
6.22x 10
6
Caso del 1:50.000
6.2 6.4 6.6 6.8 7 7.2
x 105
6.16
6.17
6.18
6.19
6.2
6.21
6.22x 10
6
• Se identificaron – Puntos de control (89)– Tramos de rutas (323 km)
• Se seleccionaron y separaron 20 puntos de control (rojo)
Resultados preliminares: GNSS vs. 1:50.000
• NSSDA inicial 65 m (~58 m)• Con 69=89-20 puntos dio 41 m
– Mejora: (65-41)/65*100=37%
• ¿Con poligonales?– No es fácilmente comparable
• Los de control son puntos notables de las propias poligonales (cruces, esquinas, etc.)
• Depende de cómo se definieron las poligonales
– Con 69 puntos y 79 poligonales 45 m – Mejora: (65-45)/65*100=31%
6.3 6.35 6.4 6.45 6.5 6.55
x 105
6.175
6.18
6.185
6.19
6.195
6.2
6.205
6.21
x 106
Caso del Catastro
6.3 6.35 6.4 6.45 6.5 6.55
x 105
6.175
6.18
6.185
6.19
6.195
6.2
6.205
6.21
x 106
• Se utilizaron: – Puntos de control (10)– Frentes de parcelas (184
km)
• Se controló con 20 puntos independientes (en rojo)
Resultados preliminares: GNSS vs. Catastro
• NSSDA inicial: 121 m (~128 m)
• Con 10 puntos: 115 m – ¡Son demasiado pocos! (tengo ~70)
• Con 48 puntos: 88 m – Mejora: (121-88)/121*100=27%
• Con 10 puntos y 76 poligonales: 71 m – Mejora: (121-71)/121*100=41%
Esto hace quizá comparable el Catastro post-PRoMEP con el 1:50.000 actual
Conclusiones(1)
• En una IDE hay que asegurar: – Interoperabilidad– Convergencia a exactitud GNSS
• “Tirar todo y comenzar de nuevo” tiene costos indirectos no desdeñables
• Hay alternativas– Recorridas en UK, USA y otros– Aseguran una transición suave
Conclusiones(2)
• Una primer prueba con datos del CDP
• Con un único método, única zona, etc.
• Usando datos de trazas GNSS
• 1:50.000– Mejora del 30-35%, error final 40 m
• Catastro– Mejora del 40%, error final 71 m
