Geomonitoreo: ¿Oportunidad para la geomensura y geomática?

Por Ariel Silva y Felipe Carvajal - Soporte Geocom

Con cierta nostalgia recordamos cuando hacíamos competencias con algunos colegas en relación a quien lograba la mejor relación entre puntos observados y tiempo durante la ejecución de levantamiento topográfico o también quien tardaba menos en instalar un instrumento. En aquel entonces, a muchos ingenieros en geomensura nos definían o “nos medían” por la eficiencia en terreno dado que era muy bien visto “medir bien”. Este parámetro de evaluación acompañó a varias generaciones de profesionales de la geomensura, los cuales lograron un alto nivel de especialización en los procedimientos más tradicionales de terreno como la realización de levantamientos topográficos en su más amplio sentido. Sin embargo, esta situación opacó en buena parte una labor tanto o más importante relacionada con el tratamiento de datos, la cual la podemos resumir desde la descarga de datos hasta la generación de productos finales.

Si bien el análisis de datos siempre ha estado presente, hoy en día, el trabajar con datos y generar conclusiones a partir de su procesamiento es una de las actividades con más trascendencia en cualquier especialidad de la ingeniería: desde análisis de precios hasta complejas investigaciones enfocan sus esfuerzos en el tratamiento de datos. En este contexto, la geomensura intrínsecamente posee todas las condiciones para ver en el análisis de datos una importante línea de trabajo que puede ser aún más desarrollada. Esto queda en evidencia al analizar nuestra formación: compensación de nivelaciones o poligonales, problema directo o inverso de la geodesia, variedades de reducciones, ajuste de redes, aerotriangulación en fotogrametría o análisis geoespacial.

En la actualidad, el desarrollo tecnológico ha cambiado el escenario para los profesionales de la geomensura. Un alto grado de automatización en las plataformas de observación geodésica sumado al desarrollo intensivo en el área de las comunicaciones ha cambiado el foco de las tecnologías las cuales ya no apuntan específicamente a una habilidad en quien las opera. Por ejemplo, para los colegas que escanean no creemos que la cantidad de estaciones realizadas en función del tiempo sea un parámetro de eficiencia dado que el objetivo de aquella tarea no es la aplicación de la técnica, sino que la obtención de datos para la resolución de algún problema que presente la industria.

Así, el ser “hábil” con un instrumento si bien es importante, ya no es un factor dominante respecto “al tratamiento de datos”, esto se debe principalmente a eficientes curvas de aprendizaje de los instrumentos de observación geodésica sumado a la automatización de los procedimientos más tradicionales. Pongamos otro ejemplo cotidiano para muchos: observación de ángulos y distancias a partir de un proceso reiterado. El método de reiteración, como se conocía antiguamente, consiste en observar una serie de objetivos en ambas caras de la estación total (o teodolito en muchas ocasiones) primero en directa en orden ascendente y luego en tránsito de forma descendente. La aplicación de esta técnica era muy usada en redes de triangulación donde se observaban cuatro series, mientras que en determinaciones astronómicas se realizaban 16 series. Esta observación dependía plenamente de las facultades y habilidades del operador: en realidad hablamos del arte de medir. Muchos recordarán conceptos como peineteo en instrumentos antiguos o, definitivamente, escoger ciertos espacios de tiempo en los cuales el gradiente térmico no afecta en la observación de una puntería.

Sabiendo esto y en el ejercicio de haber realizado soporte para muchos colegas, hemos comprobado que es realmente imposible ganarle a la máquina (llámese máquina a la estación total). Ahora, en particular nos referimos a una estación total que cuente con puntería automática. En Trimble, los sistemas de puntería automática están divididos en dos tecnologías. La primera se denomina Autolock y tiene utilidad para realizar rondas de observación a prismas donde se sustituye la habilidad del operador por un sistema de rastreo basado en la reflectividad. Por otra parte, Autolock tiene aplicaciones dinámicas dado que permite el seguimiento de un prisma. Finalmente, Finelock es una versión más precisa de Autolock con aplicación directa en ingeniería y geomonitoreo.

En un trabajo realizado en 2014, logramos determinar empíricamente que usando Autolock se logra observar una ronda de prismas en un tercio del tiempo que se emplea en una observación realizada por un humano (ver Validación de puntería automática en levantamientos topográficos, C. Aguilar, F. Carvajal). Si bien es cierto, lo anterior apunta a una optimización del proceso en términos de productividad, también existe un aumento en precisión respecto a una observación manual. Algunos aspectos que mejoran la precisión del proceso de observación mediante estaciones con sistemas de puntería automática se relacionan con las consecuencias de la tecnología. Esto puede sonar contradictorio, pero al analizar técnicamente Autolock o FineLock su utilización elimina errores sistemáticos propios de la observación. Para ejemplificar esto podemos situarnos en un escenario tradicional como el de un levantamiento topográfico. El calor que emana de la superficie terrestre produce un efecto negativo en la observación directa de una puntería con estación total, efecto denominado turbulencia térmica. Lo interesante de esto es que los sistemas de puntería automática de Trimble son, en gran medida, inmunes a esta condición, debido a la frecuencia de funcionamiento del rastreador. En otras palabras, el robot no se cansa y tiene un “ojo” que logra rastrear el prisma en cualquier condición.

Justamente lo anterior es la base de la observación automática con una estación total y nos sitúa en un buen momento para definir geomonitoreo. La definición considera la integración de sensores geodésicos y geotécnicos aplicados al control geoespacial en el tiempo de diversas estructuras artificiales o naturales. Esta definición, en términos tecnológicos, plantea la necesidad de las siguientes cualidades: precisión, reproducibilidad y automatización. Estas características se logran empleando instrumentos como estaciones totales con sistemas de puntería automática sumado a potentes softwares de procesamiento como Trimble Access en campañas periódicas y Trimble 4D Control en campañas continuas. Ejemplificando nuevamente: la estación total puede hacer rondas de observación a una serie de objetivos determinando coordenadas en base a una serie de tiempo de forma automática. Esta tarea es crucial a la hora de comprender la deformación y/o desplazamiento de una estructura dado que se establece una tendencia la cual es contrastada con información geotécnica creando evidencia de suma importancia para tomar decisiones.

Ahora, ¿cuál es el rol de la geomensura y geomática en esta actividad? La verdad, la respuesta puede ser muy amplia. En primer lugar, los enfoques cambian un poco, pensemos que la automatización aborda la observación continua dando espacio para profundizar con más tiempo otras actividades como el aspecto geométrico, es decir, diseñar la red geodésica más idónea que permita, a partir de observaciones automatizadas, identificar desplazamientos de los puntos a controlar. En este mismo sentido, el análisis se ve favorecido a partir de la automatización dado que contamos con un volumen de datos importante que permite no solo la determinación de coordenadas sino que también su calidad mediante el cálculo de la matriz varianza-covarianza posterior a un proceso de ajuste, que es también es automatizado, logrando desarrollar análisis orientados a determinar la deformación de la estructura y generar información para equipos multidisciplinarios.

Actualmente, muchas obras de ingeniería están requiriendo soluciones para geomonitoreo. No obstante, una de las problemáticas que hemos detectado responde a la lejanía entre los profesionales de la geomensura y geomática respecto a la tecnología disponible o su implementación, no tan sólo en términos tecnológicos, sino que también en un sentido teórico. En consecuencia, en GEOCOM trabajamos constantemente en la generación de material que pueda ser una guía para abordar diferentes proyectos de geomonitoreo. Finalmente, no nos cabe duda de que el geomonitoreo es una actividad en donde geomensura y geomática pueden aportar tremendamente siempre y cuando la actividad esté asociada a la creación de valor no a través del instrumento, sino que por medio de sus resultados.