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 mejora  ProMEP ¿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 –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*100=61%

Situación en Uruguay Vuelo Plan cartográfico Nacional SGM Cartografía Catastral CONEAT 1999 SIGNAC (MTOP) Actualizaciones SGM 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 Plan cartográfico Nacional SGM SIGNAC (MTOP) 2007 CDP IDE-UY Actualizaciones SGM ¿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 Dados N puntos de control, se deberá cumplir: 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 restricciones Elementos a preservarC0C0 C1C1 det(J)Cauchy-Riemmann¿? Ángulos entre objetos XX>0X Proporcionalidad entre segmentos XX Colinealidad de algunos objetos XXX Orientación del mapa XX>0 Posición relativa entre objetos XX>0 Continuidad de líneas XX Orientación de las curvas XX>0 Continuidad entre mapas adyacentes XX Áreas (quasi-isométricas) XX~1.0 Dilatación/contracción acotadas XX[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! 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: 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

Caso del 1: 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: 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%

Caso del Catastro 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: 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: –Mejora del 30-35%, error final 40 m Catastro –Mejora del 40%, error final 71 m

¿Preguntas?