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En los últimos años, los vídeos y fotografías digitales han sustituido a la tecnología analógica basada en el revelado o en las cintas de vídeo que se utilizaban anteriormente. La tecnología digital ha favorecido un abaratamiento de los costes de los equipos y de los del procesado, almacenamiento y distribución de las imágenes. A día de hoy, la filmación en vídeo de las carreteras o la realización de fotografías equiespaciadas a lo largo de su recorrido es uno de los procedimientos más utilizados para la toma de datos de los inventarios. Jalayer et al. realizaron una encuesta entre los departamentos de transporte de los cincuenta estados de Estados Unidos y de siete provincias de Canadá. Indican en su estudio que hasta el 41 % de los organismos consultados lo utilizaban. Entre las ventajas que señalan está una menor exposición al tráfico del personal y la reducción de los tiempos

necesarios para la toma de datos, al trasladar al gabinete algunos de los trabajos que de otra manera habría que hacer sobre el terreno. Jalayer et al. realizaron también una comparativa de los costes de distintos métodos para la toma de datos. El resultado de dicho análisis se muestra en la figura 2.1, donde se puede ver que la toma de datos mediante vídeos o fotografías es el procedimiento más económico

de entre los analizados (Jalayer et al., 2014). Por su parte, Degray y Hancock

señalan algunas ventajas más del procedimiento, como la posibilidad de compartir la información a través de redes informáticas, la facilidad de realizar copias y la posibilidad de utilizar las imágenes en procesos judiciales que involucren las

características de la carretera en determinada fecha (Degray and Hancock, 2002).

Fig. 2.1:Comparación del coste entre distintos métodos de toma de datos para inventarios de carreteras (Jalayer et al., 2014) (En inglés en el original)

Las casas comerciales utilizan vehículos especialmente habilitados para la toma de datos de los inventarios de carreteras. Dichos vehículos van dotados de cámaras para la toma de fotografías y vídeos, ademas de diversos tipos de sensores para la toma de datos. Estos vehículos, en sus versiones más actuales, se denominan

genéricamente comoMobile Mapping Systems, MMS.

Se utilizan cámaras digitales de gama alta con formatos panorámicos y un

ángulo de visión de al menos 120◦. Es habitual que el vehículo que recorre la vía

disponga de más de una cámara, por ejemplo una enfocando en el sentido de la marcha y la otra enfocando hacia atrás, de forma que se puedan recoger imágenes de elementos orientados en el sentido contrario al de la marcha. También se pueden disponer cámaras que filmen directamente el estado de los pavimentos. En cualquier caso, en carreteras de una calzada y doble sentido de circulación, es conveniente realizar una filmación para cada sentido. En algunos casos, los equipos de filmación van dotados de mecanismos que corrigen automáticamente la

orientación de la cámara en las curvas, en función del ángulo de giro del vehículo utilizado para la filmación. Khattak et al. hicieron un estudio comparativo de cuatro

vehículos MMS. La figura 2.2 reproduce la tabla del trabajo de Khattak et al. que

muestra las características del hardware de las cuatro unidades MMS que utilizaron en el estudio. En la tabla se detallan las características de los equipos GNSS, las cámaras, los sistemas de navegación inercial y los dispositivos para medir distancias (Khattak et al., 2000).

Fig. 2.2:Comparación del hardware de cuatro unidades Mobile Mapping System (Khattak et al., 2000) (En inglés en el original)

El último inventario de carreteras estatales de España se realizó en el año 2008 y sus resultados se publicaron en el año 2009. No se utilizaron filmaciones de vídeo, sino fotografías tomadas cada diez metros. Las imágenes frontales se tomaron mediante tres cámaras fotográficas situadas en la parte delantera del vehículo (formato panorámico). En post-proceso estas imágenes se unieron, dando

como resultado una imagen panorámica con un ángulo de visión de 130◦. En este

caso la corrección automática en curvas no fue necesaria, ya que con este sistema se captan las imágenes de la carretera y su entorno, incluso para curvas muy cerradas. La imagen trasera (formato estándar) se tomó mediante una cámara situada en la parte posterior izquierda del vehículo de forma que se pudieran captar las imágenes en sentido opuesto al movimiento del vehículo. De esta forma, la información de la señalización del carril descendente quedó solucionada en el caso de carreteras convencionales, apoyada por la información de audio que suministraba el operador del equipo. En base a digitalización de voz y a un sistema de activación por voz, el operador del vehículo grababa todas aquellas incidencias no visibles en la imagen capturada, por ejemplo las señales en sentido inverso al de circulación, los textos de señales informativas, etc. La resolución de las imágenes fue de 750 x 600 píxeles para el formato estándar y 2200 x 576 píxeles para el formato panorámico (Ministerio de Fomento, 2009a,c).

El vehículo que se utilizó en ese inventario de carreteras fue un monovolumen adaptado. Disponía de cuatro ordenadores conectados a través de una doble red local Ethernet gobernada por un ordenador principal con la misión de controlar el sistema, de proporcionar la interfaz con el usuario y de almacenar y grabar todas las imágenes. Para optimizar el equipo, se destinó un ordenador auxiliar de máximas prestaciones de velocidad a la captación y empaquetado de imágenes JPEG, otro a la grabación digital del audio y un cuarto a la adquisición de las características geométricas de la carretera. Además de las tomas de fotografías ya mencionadas, el vehículo, a través de diferentes sensores y dispositivos, registraba los siguientes

parámetros (Ministerio de Fomento, 2009b):

Medición de distancias de recorrido: las medidas de las distancias en cada tramo se realizaron mediante un odómetro de alta precisión. Los autores del estudio afirman que se cometía un error inferior a 0,7 m/km

Radios de curvatura: se obtuvieron mediante un giróscopo de fibra óptica de alta resolución KVH DSP-3000. Los datos de rumbo se tomaron cada 2 m, presentándose los datos de radios cada 10 m. Los autores del estudio afirman que el error máximo que se cometía era del 0,15 % y que obtenían radios de curvatura con errores sensiblemente inferiores al 5 %

Pendientes longitudinales: para la medición automática de los ángulos verticales, se utilizaron clinómetros de alta precisión de la marca Sensorex. Los datos se tomaron cada 2 m, almacenándolos cada 10 m mediante la media de los 5 datos anteriores. El error máximo de estos equipos, según los

autores del estudio, fue de±0,1 %

Peraltes: al igual que en el caso de las pendientes longitudinales, para la medición de los peraltes se utilizaron clinómetros de alta precisión. El error máximo de estos equipos, siempre según descripción de los autores del

estudio, fue de ± 0,1 %. Los datos se tomaron cada 2 m, almacenándolos

cada 10 m mediante la media de los 5 datos anteriores

Anchuras de calzada y plataforma: se realizó con mediciones reales sobre la carretera y cotejo posterior en gabinete con las fotografías. Asignan un error

máximo de±15 cm.

Coordenadas de la carretera: se utilizó un dispositivo GPS con corrección diferencial que, según afirman los autores del estudio, proporcionaba soluciones con errores máximos de 20 cm en planta. Para el caso de la coordenada Z, se combinaron más de un aparato para obtener un valor de la altura de la carretera en un elevado número de puntos y con una precisión alta. Las posibles carencias de datos del GPS, se subsanaron en gabinete, apoyándose en los datos de rumbo tomados por el giróscopo de fibra óptica cada 2 m.

Sin embargo, como se verá en el capítulo 5, la precisión de las medidas en los tramos de carretera estudiados no es tan alta como se afirma en el informe del inventario. Es posible que los errores nominales de los dispositivos que utilizaron sí fueran los que indican en el informe, pero los resultados del trabajo arrojan errores mayores, ya sea por el postproceso o por la interpretación de los datos de un mismo parámetro hechos a partir de la medida de diferentes dispositivos.

Los vehículos del tipoMMS que se utilizan habitualmente para la realización de

los inventarios fílmicos tienen un coste muy elevado y son complejos de utilizar. Khattak et al. (2000) hacen una comparativa del coste de adquisición de los equipos necesarios para realizar levantamientos topográficos y de los de

adquisición de vehículosMMS. El resultado de la comparación se puede ver en la

figura 2.3, que reproduce la tabla que aparece en el trabajo de Khattak et al. y en la

que indican que el coste de los vehículos MMS es unas diez veces superior al de

los equipos de levantamiento topográfico. El postprocesamiento de los datos que

registran los MMS es complejo. En la misma tabla se puede ver la comparación

entre las horas de trabajo en gabinete que se requieren para el caso de

levantamiento topográfico y para el caso de utilización de los MMS. Según se

indica en la tabla, ambos procedimientos dedican aproximadamente la misma cantidad de horas totales. En el caso del levantamiento topográfico se utilizan más

horas sobre el terreno y en el caso de losMMS se utilizan más horas de gabinete.

Es importante indicar que más horas sobre el terreno implican mayores riesgos laborales para el personal (Khattak et al., 2000).

Aunque actualmente hay equipos de menor tamaño, los vehículos MMS están

pensados mayormente para tomar medidas sobre carreteras pavimentadas y para anchuras de carretera destinadas a vehículos automóviles, lo que dificulta la toma de medidas en otros tipos de vías. Este es el caso de las vías ciclistas, los caminos forestales, las carreteras muy deterioradas, las vías pedestres y las rutas turísticas. En general, su utilización implica unos costes elevados, un amplio número de instrumentos y una detallada planificación. Esto hace difícil su despliegue rápido en situaciones de emergencia. Tampoco se adaptan bien para la realización de inventarios de carreteras no convencionales, como es el caso de las carreteras no pavimentadas, vías ciclistas, las rutas pedestres, los caminos forestales y otros.

En cuanto a los resultados que se obtienen, Khattak et al. analizaron la precisión obtenida en el inventariado de algunos elementos como la señalización vertical, la iluminación, la anchura de los carriles y otros. La comparación de los resultados

globales es favorable al método de levantamiento topográfico frente a losMMS. Los

resultados de la comparación se pueden ver en la tabla que aparece en la figura 2.4, extraida del trabajo de Khattak et al. (Khattak et al., 2000).

Fig. 2.3: Comparación de horas de trabajo en campo y en gabinete y del coste de adquisición de equipos utilizando levantamiento topográfico y utilizando vehículos MMS (Khattak et al., 2000) (En inglés en el original)

Según indican Puente et al., los últimos modelos de sensores montados en los vehículos MMS permiten alcanzar precisiones comparables con las del

levantamiento topográfico (Puente et al., 2013).

A causa de los elevados costes y la necesidad de personal muy especializado

para la utilización de losMMS, algunos organismos internacionales han promovido

la utilización de procedimientos y equipos de bajo coste para la realización de los inventarios de carreteras en los países en desarrollo. Se han realizado algunas experiencias de procedimientos de bajo coste para la realización de inventarios fílmicos de carreteras.

Youssef et al. utilizaron una cámara de vídeo montada en el salpicadero de un vehículo para la realización de una evaluación preliminar del estado de los taludes de las carreteras de Missouri, en Estados Unidos. El objetivo era establecer el orden de prioridad de intervención en las labores de mantenimiento de dichos taludes. A partir de medidas realizadas en gabinete sobre las propias fotografías, determinaron diversos parámetros como el ángulo o la altura de los taludes. En la figura 2.5 se puede apreciar, en la parte izquierda, la fijación de la cámara de vídeo sobre el salpicadero del automóvil, mientras que la imagen de la derecha muestra un fotograma en el que se han marcado determinadas medidas que se tomaron,

Fig. 2.4: Comparación de los resultados obtenidos en el inventariado de diferentes elementos mediante levantamiento topográfico y mediante vehículos MMS (Khattak et al., 2000) (En inglés en el original)

usando el factor de escala que proporcionaba la medición real de la medida de la anchura de la carretera (Youssef et al., 2007).

Por su parte, Kayondo et al. utilizaron dos cámaras montadas en los laterales de un vehículo todo-terreno. Una de las cámaras tomaba imágenes en color real mientras que la otra tomaba imágenes infrarrojas. El objetivo fue hacer una evaluación previa del estado de los firmes en las carreteras del distrito de Jinja en Uganda. En la figura 2.6 se puede apreciar, en la imagen superior, el detalle de la fijación de las dos cámaras en el parachoques del vehículo todo-terreno. En las dos imágenes inferiores se puede observar la imagen de un bache en la carretera, en la parte izquierda tal como se muestra en las imágenes en color real y, en la parte

derecha la imagen en infrarrojo del mismo bache (Kayondo et al., 2011).

En ambos casos, los vehículos iban provistos de GPS y, al menos, un ordenador personal, además de las cámaras de vídeo.

Actualmente existen equipos de filmación estereográfica 3D, sistema de

filmación que ha popularizadoGoogle a través deStreetView. Según indican en su

página web, su último vehículo dispone de quince cámaras que captan fotografías

Fig. 2.5:Imágenes correspondientes a los trabajos de estimación del estado de los taludes en las carreteras de Missouri llevadas a cabo por Youssef et al. (2007)

posición, una unidad de disco duro para almacenar datos, un ordenador pequeño que ejecuta el sistema y láseres que capturan datos 3D para identificar las distancias en las imágenes de Street View. También han desarrollado equipos de filmación que, en lugar de utilizar un automóvil, van montados en una mochila que puede cargar un operador que se desplaza a pie. Esta técnica ha sido utilizada para la filmación estereográfica en entornos especialmente protegidos, como es el caso de las Islas Galápagos en Chile, donde Google, en colaboración con la Fundación Charles Darwing, el Parque Nacional de las Islas Galápagos y la Universidad de Cuenca (Chile) procedió a la filmación de los caminos, y el entorno

marino y submarino del parque natural (Google, 2017;Charles Darwin Foundation,

2014;Google Maps, 2016).