Estudio de diseño preliminar exacto y costo efectivo con imágenes y modelos de elevación por satélite

Systra, especialistas en ingeniería para transporte urbano y por ferrocarril, realiza el estudio preliminar más exacto y costo efectivo para diseño ferroviario utilizando modelos de elevación de terreno e imágenes por satélite, además de las herramientas convencionales de ingeniería civil.

Ingeniería civil: infraestructura de transportes

La ingeniería civil en el sector de la infraestructura de transportes combina la experiencia de especialistas y diversas tecnologías para planificar, construir, operar y rehabilitar redes viarias y ferroviarias.

Antes de llegar a la fase de construcción, el personal de ingeniería civil debe determinar la mejor ruta, calcular los volúmenes cúbicos de tierra que deben excavarse y/o rellenarse, ubicar estructuras y evaluar los costes.

El personal de ingeniería comienza con el estudio de diseño preliminar, que recopila información geográfica. Esta debe ser de fácil acceso, estar actualizada y ser coherente en una gran cantidad de áreas, además de precisa, para permitir evaluar los costes y la planificación de las operaciones en el emplazamiento.

Los requisitos de Systra para un proyecto ferroviario en Argelia

En diciembre de 2005, SNTF (el operador nacional de ferrocarril de Argelia) abrió una concurso para la construcción de 800 km de una vía ferroviaria, en el que se incluía la planificación, construcción y mantenimiento en toda la fase operativa.

Systra, un grupo de consultoría internacional del campo de la ingeniería para el transporte urbano y de ferrocarril, le pidió a Airbus Defence and Space que ofreciera una solución innovadora para complementar sus fuentes de información y métodos ya existentes como manera de reforzar su propuesta.

Las conversaciones entre Spot Image y SYSTRA revelaron un requisito específico. En la ruta inicial de 800 km, sólo resulta útil una huella de imágenes de satélite y datos MDE de 20 km de ancho.

El requisito principal era proporcionar un estudio de diseño preliminar que proporcionase información geográfica precisa y actualizada de toda la zona de interés.

La solución de Airbus Defence and Space

GEO Elevation y SPOTMaps

Para respaldar los estudios de la ruta de la nueva vía de ferrocarril, Airbus Defence and Space entregó un conjunto de datos que incluía un Modelo Digital de Elevación (MDE) y un mosaico a alta resolución de ortoimágenes SPOT 5 en color natural.
Este conjunto de datos cubría la zona linear de interés únicamente, con una huella mínima acordada de 20 km en la ruta de 800 km. El conjunto de datos completo se entregó en dos semanas.

En la actualidad, ambos productos están disponibles como estándares para más de 40 millones de km² en todo el mundo y pueden entregarse en dos días laborables.

Resultados

Determination of earth excavation/fill volumes - Sysrta case study

The figure above shows the operational area: 27 viaducts (9km), 9 single-tube tunnels (11km), 5 twin-tube tunnels (2x38km), 83 million of earth moving works.

Determination of earth excavation/fill volumes

La imagen superior muestra la zona de trabajo: 27 viaductos (9km), 9 túneles monotubo (11km), 5 túneles bitubo (2x38km), 83 millones de desplazamientos de tierras.

Usando el MDE SPOT, se convirtió la ruta del ferrocarril en una sección longitudinal, con viaductos y túneles situados en un entorno en 3D.

Se determinaron los volúmenes de excavación/relleno tomando como base las secciones transversales perpendiculares que se presentaban a lo largo de la sección longitudinal.

Estos cálculos se habían realizado previamente utilizando mapas a escala 1:10000 con un margen de error del 20%. Con los MDE SPOT, el margen de error se reduce a menos del 10%.

Al utilizar el Modelo Digital de Elevación y el SPOTMaps de Airbus Defence and Space, Systra fue capaz de proporcionar resultados de estudio preliminar más exactos sin enviar ningún equipo al terreno.

Determinación de tamaño más rápida y exacta

El conjunto de MED y ortoimágenes se introdujo en el sistema de software de Systra y también en la herramienta de presentación en 3D que permite que los usuarios se desplacen rápidamente, identifiquen ubicaciones y vean las obras/estructuras existentes.

La combinación de los dos métodos hizo posible optimizar:

  • La ruta según los relieves y gradientes del terreno
  • La ruta según los requisitos de velocidades del tren
  • La incorporación de las obras de desagüe
  • Visualización de terrenos inmuebles
  • Incorporación de otras redes (vial, eléctrica, etc.)
  • Diseño de puntos/unidades de conmutación
  • Ubicación de estaciones

La fase de diseño preliminar, que incluyó la determinación de los volúmenes de excavación/relleno y el cálculo de costes, se completó sin necesidad de enviar equipos al lugar o solicitar autorizaciones por parte de las autoridades locales.

Beneficios

Las imágenes satélites como fuente de información geográfica junto a las herramientas y métodos usuales le permitieron a Systra completar la fase de diseño preliminar en un marco temporal más breve, con menores costes y una propuesta más competitiva

Beneficios clave

  • El estudio se completó sin necesidad de enviar equipos al emplazamiento o solicitar autorizaciones de las autoridades locales.
  • La determinación más exacta y rápida de volúmenes de tierra excavada/rellena e identificación de estructuras. El cálculo de volúmenes de excavación/relleno se hacía previamente usando mapas a escala 1:10000 con un 20% de margen de error. Con el MDE, el margen de error se redujo a menos del 10%. La propuesta de Systra se basó en cifras ajustadas de forma más exacta y finalmente fue más realista.
  • Se ahorraron 75 millones de euros : Trasladar 1m3 de tierra cuesta más de 5 euros. El proyecto de Systra implicaba 150 millones de m3 de tierra a un coste de 750 millones de euros. Al usar el MDE, se consiguió un margen de error de menos del 10%, lo cual equivale a ahorrar más de 75 millones de euros.
  • Refuerzo de la comunicación con la visualización en 3D : El sistema de visualización en 3D permitió a Systra mostrar por adelantado lo que se entregaría finalmente.

El estudio de diseño preliminar se llevó a cabo usando un sistema de realidad virtual, además de con las herramientas de ingeniería civil convencionales.

Estudio de diseño para Systra

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