PATRONES Y PROCEDIMIENTOS DE ACTUALIZACIÓN DE LACARTOGRAFÍA A ESCALAS MAYORES

Esteban Soto MárquezDepartamento de Planificación y Ordenamiento Territorial

Universidad Tecnológica Metropolitana

I.- Introducción

La adopción y aplicación de patrones que regulen la actualización cartográfica es unamateria de singular relevancia para organizaciones que cuenten entre sus actividadesprimordiales el manejo y ordenamiento territorial, en especial de aquellas queresgistren un flujo continuo de información territorial, siendo este el caso demunicipalidades y ministerios.

Conocer las tolerancias y principios vinculados al proceso de actualización, enespecial de aquellos productos que permiten la vigencia del inventario cartográfico, esuna práctica que contribuye en el mediano y largo plazo a la homogeneización ycongruencia de los instrumentos básicos de planificación, como son los planosespecialmente urbanos a escalas mayores.

Bajo esta perspectiva, se analiza en este estudio la posibilidad real de incorporarinformación de carácter no estrictamente cartográfico (como los planos de loteoutilizados en las municipalidades) como una fuente permanente para la actualizaciónde los levantamientos aerofotogramétricos de precisión que necesariamente todomunicipio debiera poseer, así como también las tolerancias esperables yprocedimientos para la georreferenciación de documentos análogos.

II.- Estado esperable de la cubierta cartográfica comunal

Los gobiernos locales idealmente debieran, como se señalara previamente, contar conuna cubierta cartográfica altamente confiable desde el punto de vista métrico (escalas1:1000, 1:2000, 1:5000) ejecutada por alguna organización de alta especialización enla materia. Esta base cartográfica a su vez puede ser actualizada en forma continuahasta el momento que un nuevo levantamiento sea llevado a cabo, lo que en rigorpodría ocurrir en un período bastante significativo. Sin embargo, el problema de laobsolocencia de la información, debido a la falta de fuentes de actualización, induce aque la cartografía base, tenga una vigencia relativamente corta y apunteprincipalmente a zonas territorialmente consolidadas, dejando de lado valiosainformación de tipo planimétrico y altimétrico, principalmente por los motivos que seindican a continuación :

- Los levantamientos de nuevos asentamientos (villas, loteos,etc.) por lo general nopresentan georreferenciación (poseen un sistema relativo de coordenadas), lo cualsu adaptación, hace una tarea compleja a la cubierta comunal.

- Los requerimientos municipales no especifican la entrega de planos en formatodigital, por lo que su digitalización requiere de trabajo extra en la dirección deobras o catastros.

- Existe la práctica permanente de producir planos en donde se establece que elvalor de los acotamientos prevalece sobre la dimensión gráfica de los objetos.

- Las tolerancias métricas, en especial aquellas referidas a la planimetría, no sonconocidas, como asimismo los procedimientos de georreferenciación de planos.

Estas variables inciden ciertamente en la no incorporación de levantamientos locales ala cubierta comunal, perdiendose de esta manera una valiosa fuente de actualizacióncartográfica.

III.- Estimadores estadísticos para la evaluación de precisión cartográfica

Que tan preciso puede ser un plano o mapa, es una pregunta habitualmente formuladapor los usuarios, existiendo un grado de ambiguedad respecto al concepto mismo deprecisión. Precisión, en términos cartograficos, puede ser definida como “laprobabilidad de que una predicción sea la correcta. Para el caso de un plano o mapa,precisión es la probabilidad de que un objeto este en su verdadera posición” (Aronoff,1991), o bien “precisión es el error máximo esperado a un determinado nivel deconfidencia” (Aronoff, 1991).

Para efectos de la determinación de errores planimétricos, el concepto de mayorsimplicidad es aquel que nos indica que tan lejos se encuentra un punto respecto a suposición “verdadera”. Esta posición verdadera es un concepto teórico que implica lano existencia de errores, lo cual en la práctica es ciertamente inviable, dado que sólopueden lograrse aproximaciones certeras al valor buscado. La comparación entre lascifras obtenidas a partir del mapa y las coordenadas “verdaderas” nos entregará lasdesviaciones que nos permitiran juzgar el plano en cuanto a precisión se refiere.Precisión se define de esta forma como se observa a continuación:

Precisión = Valor Z * desviación estándar (F) + valor promedio

Al momento de calificar un producto, una curva normal entre límites 0 y 1 (N(0,1))debe ser utilizada en la determinación de Z al lado derecho de la misma (Figura 1).Ello esta asociado a la idea de que los errores (especialmente en planimetría) varíanentre un valor mínimo de 0 y un valor máximo indeterminado. Los niveles deconfidencia mayormente empleados son :

90% con valor Z = 1.28 95% con valor Z = 1.645

Figura 1.

Analicemos el siguiente caso: el productor de una cartografía evalúa 30 puntos decontrol para emitir un juicio respecto a la precisión de su producto, el cual deberá serposteriormente corroborado por los usuarios. La tabla realizada para estos efectosindica e incluye los valores medidos en terreno (“verdaderos”) y aquellos observadosen el mapa.

Valores Observados Valores “verdaderos”

Coordenadas Planimétricas

Este Norte Este Norte1 2452650.3 6354212.7 245651.7 6354211.82345..30 . . . .

La desviación o vector de error resultante (v) en el punto 1, será igual a la distanciaentre ambas lecturas, definida por :

22 dNdEv +=

(Para el caso presente, v1 será de 1.66 unidades)

Donde: dE = Diferencia de coordenadas Este dN = Diferencia de coordenadas Norte

Con sigma :

1

)(1

2

−

−=

∑=

n

vvn

ii

σ

Asumiendo un valor hipotético en este ejercicio, para sigma de 0.56 m y un valorpromedio para las desviaciones (v) de 0.78 m , podemos afirmar con certeza que el90% de los puntos controlados estará dentro de un rango de error entre 0 y 1.4968 m(1.5 m). Ello significa que la probabilidad de encontrar errores menores o iguales aesta cifra se traducira en 27 puntos de un total de 30. Esta afirmación debiera serverificada por el usuario que evalue cualitativamente esta cartografía, el cual,aleatoriamente analizando puntos característicos, debiera llegar a similares resultadospara la posterior aceptación o rechazo del producto (el tamaño muestral es objeto deun análisis paralelo).

El error medio cuadráticoOtro estimador frecuentemente utilizado para efectos de calificar la precisión de unproducto cartográfico es el error medio cuadrático, definido como:

Esta expresión considera que el 63.21% de las observaciones (Logan, 1991)realizadas, deben estar comprendidas dentro de un valor determinado. Si del ejemploanterior estimáramos un error medio cuadrático de 0.97 m, significaría queaproximadamente 19 puntos no debieran superar tal magnitud.

Cabe señalar, que el denominador de la operación n-1, derivado del numero total de lamuestra, resulta mas adecuado que aquellas experiencias que consideran una cifra depuntos reducidos, tendiendo a igualarse a n si la cantidad de muestras es elevada.

IV.- Precisión de los levantamientos fotogramétricos a escalas 1:1000 y 1:5000

En base al análisis teórico y empírico efectuado sobre diversos levantamientosfotogramétricos nacionales y complementados con experiencias internacionales (SotoEsteban, 1999), puede afirmarse con bastante certeza que la precisión de loslevantamientos fotogramétricos nacionales en términos de planimetria, puedeestimarse en :

1.25 m para el 90% de los puntos a escala 1 : 5000.

0.25 m para el 90% de los puntos a escala 1 : 1000

Este margen es normalmente mayor a aquel registrado en planos de loteos levantadosa través de procedimientos de mayor precisión (topográficos), por lo que éstos últimosse constituyen en un real complemento a la cubierta fotogramétrica digital. Sinembargo, la incorporación de estos documentos pasa ineludiblemente por un cambiode procedimientos en la producción de este tipo de planos, los que se consignaránposteriormente en el acapite de las recomendaciones.

11

2

−=

∑=

n

vRMSE

n

i

V.- Precisión de planos de loteo en formato análogo

Los planos utilizados en forma recurrente por las direcciones de obras municipalespresentan, como se indicara anteriormente, alteraciones métricas producto de la malacalidad del material, trazado de líneas de grosor excesivo y sucesivos dobleces quehacen perder su precisión inicial. Sin embargo, es preciso destacar que planos deantigua data efectuados en papel, constituyen un inestimable apoyo documental alinventario cartográfico, lo que no justifica bajo ningun punto de vista que el manejoactual de la información se realice con procedimientos similares.

Al evaluar la precisión de al menos 30 planos de loteo bajo las circunstancialesalteraciones consignadas, se determinó un valor de 1.6 mm a la escala del mapa parael 90% de las muestras, no siendo ésta una conclusión definitiva, sino sólo unaaproximación a lo que pudiera esperarse como generalidad. No obstante, estainformación puede ser aún rescatada para la actualización cartográfica, si ciertosprocesos son observados para la incorporación de los elementos de los planos a lasplanchetas digitales.

En base a la observaciones realizadas, los planos de loteo efectuados en papel puedentener precisiones esperables de :

Escala plano 1.6 mm (90% de las muestras a la escala del plano)

1 : 100 0.16 m

1 : 250 0.40 m

1 : 500 0.80 m

1 : 1000 1.6 m

Estas cifras podrían reducirse a una mínima fracción si la observaciones realizadas almomento de efectuar el levantamiento se conservaran en formato digital.

VI.- Actualización Cartográfica

La actualización de la cubierta digital es suceptible de ser actualizada preferentementea través de la fuente mas inmediata que un municipio posee, los planos de loteo. Paraestos efectos los planos pueden ser convertidos a formato digital a través de una mesadigitalizadora o bien mediante la digitalización directa en pantalla utilizandoimágenes escaneadas y georreferenciadas.Un ejemplo del primer caso se muestra seguidamente:

1.- Identificación de puntos en común entre las planchetas digitales y el plano de loteo(Figuras 2, 3, 4 y 5)

Figura 2. Seis puntos de control comunes a las planchetas identificados en el plano deloteo y posteriormente en las planchetas digitales.

Figura 3. Los puntos de control 1 y 2 detectados en la plancheta digital a escala1:1000.

Figura 4. Los puntos 3, 4, 5 y 6 detectados en la plancheta digital 1:1000.

2.- Posteriormente debe confeccionarse un archivo de puntos de control para elproceso de georreferenciación del plano de loteo, utilizando algun tipo de SIG o CAD(Arc/Info, Mapinfo, Autocad, etc.). El resultado del ajuste de coordenadas permitirámediante un estimador como el RMSE, conocer la calidad del mismo, teniendo encuenta que en lo posible no debiera superar aproximadamente los dos tercios(aproximadamente 1 mm a escala del plano) del margen observado en ladeterminación de precisión de los planos de loteo (1.6 mm).

3.- Georreferenciado el plano, es posible entonces efectuar la digitalización de loselementos presentes en este, siguiendo la estructura de datos originalmente diseñadaen la plancheta digital, de modo de lograr un resultado similar al presentado en lafigura 5.

Figura 5. Plano digitalizado en Autocad, considerando sus diversos niveles deinformación.4.- Finalmente la plancheta digital podrá ser adecuadamente actualizada utilizando elplano digitalizado (Figura 6)

Figura 6. Plancheta digital IGM actualizada mediante un plano de loteo actualizado.

VII.- Problemas frecuentes en la georreferenciación de planos de loteo

Probablemente el mayor inconveniente que se encuentra al georreferenciar planos deloteo, es la correcta identificación de puntos de control, debido a la presenciarepetitiva de objetos similares (en zonas urbanas, villas, señales de tránsito, etc.). Elresultado puede derivar en un pobre ajuste de coordenadas, dada la existencia deerrores groseros. Un observador poco experimentado tendrá problemas al momento deinterpretar la información del ajuste de coordenadas si la presencia de errores de estanaturaleza se torna frecuente, tal como se expresa en la figura N° 7, en donde esciertamente difícil precisar que punto de control cae dentro de esta categoría.

Figura 7. Ajuste de coordenadas en Arc/Info con la presencia de errores groseros.

Este problema induce a confusiones al operador encargado de la actualización, elcual, de no tener una formación académica al respecto o larga experiencia en este tipode labores, se verá complicado para llevar a cabo la digitalización.

Al este respecto, un algoritmo que permite fijar de antemano la tolerancia gráficamáxima a respetar fue desarrollado e implementado en un programa denominado"Programa para el ajuste planimétrico y eliminación automática de errores groseros"(Esteban Soto, 1998), el cual fue concebido para determinar los parámetros detransformación de documentos cartográficos, considerando previamente unatolerancia gráfica que elimine cualquier punto de control que exceda la cifraingresada, simplificando notoriamente el proceso de ajuste. Posteriormente y en basea este mismo algorítmo se produjo el programa "ROCAM", diseñado parageorreferenciar imágenes registradas en pequeños escáneres y ser digitalizados en elprograma Arcview. En este pequeño programa el usuario sólo debe indicar latolerancia esperable a priori, efectuando el programa el resto de la operación (Figura8).

Figura 8. El programa para la georreferenciación de imágenes en el cual se especificaa priori la tolerancia planimétrica a respetar (en caso descrito 2mm a escala 1:1000).

VIII.- Recomendaciones para la actualización cartográfica a escalas mayores.

Descritos los factores que influyen negativamente en la calidad de los planos, esposible establecer las siguientes consideraciones para la actualización cartográfica delas cubiertas fotogrametricas comunales :

1. La confección de planos de loteo debe ser georreferenciada al mismo sistemaabsoluto de coordenadas que el gobierno local utilice. Para ello es imprescindibleque se provea a los usuarios de redes de puntos geodésicos, base para larealización de esta operación.

2. La actualización debe ser en el futuro exclusivamente efectuada utilizandoformato digital, relegando los planos confeccionados en papel sólo a tareasilustrativas y de análisis visual.

3. Los instrumentos mapeadores de actualización rápida (GPS) deben poseerconcordancia con las precisiones exhibidas por la cartografía digital original, aobjeto de no alterar la calidad original del producto.

4. Cualquier sistema de actualización utilizado debe al menos igualar la precisiónoriginal de la cubierta cartográfica.

5. Los planos de loteo deben erradicar definitivamente la frase "las cotas prevalecensobre el trazado".

IX.- Bibliografia

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