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1 IV JORNADAS DE ENGENHARIA TOPOGRÁFICA Escola Superior de Tecnologia e Gestão Instituto Politécnico da Guarda (IPG) Aplicação de Sistemas de Inventariação Rodoviária de Baixo Custo Utilizando GNSS Mestre Diogo Alves/ Profª. Doutora Bertha Santos/ Prof. Doutor Pedro Almeida Universidade da Beira Interior Guarda, 23 de Maio de

2 Enquadramento do tema Às entidades responsáveis pela gestão das infra-estruturas rodoviárias compete: Garantir a segurança dos condutores; Prevenir situações de perigo; Analisar as condições de circulação. Devem avaliar, com frequência, as condições de conservação das infraestruturas, incluindo as da sinalização e dos dispositivos de segurança. 2

3 Objectivos e justificação do trabalho Desenvolveu-se um sistema de inventariação da sinalização rodoviária e dos dispositivos de segurança para infra-estruturas rodoviárias, em meio interurbano, que permitisse: Obter resultados com qualidade, de forma rápida e a baixos custos; Efectuar actualizações de forma simples; Apoiar a tomada de decisão. O inventário produzido deveria permitir aos gestores da infra-estrutura: Dispor de informação actualizada, organizada e estruturada; Possibilitar uma melhor e mais sustentada gestão da infra-estrutura. 3

4 Sistema de Informação Geográfica (SIG) O SIG na gestão de redes rodoviárias permite: Integração de cadastros alfanuméricos através de georreferenciação, possibilitando a criação de bases de dados e abrindo horizontes ao nível da visualização espacial, identificação, qualificação e quantificação dos elementos da malha rodoviária. O SIG adoptado é o ArcGis 9.3 (ESRI, 2008). 4

5 Sistema de Referenciação Método Linear (exemplo: Sistema VIZIROAD) Método Espacial (exemplo: Sistema GISMAP) Tecnologia mais avançada e inovadora (GNSS); Uniformização da informação a nível nacional e internacional (Datum global); Método espacial Posições geográficas num sistema cartesiano (x, y, z); Indiferente ao desaparecimento de marcas de referência e/ou alteração do traçado da estrada; Observação por imagem vídeo, associada à recolha de dados por GNSS. 5

6 Base de Dados da Sinalização Rodoviária e Dispositivos de Segurança (BDSRDS) Modelo Relacional. Microsoft Office Excel (Microsoft, 2007). Estruturou-se sob a forma de tabela com o seguinte formato: colunas - contêm informação da mesma natureza; linhas registos de todos os campos de um elemento da lista. Constituída por três tabelas de dados referentes a: rede rodoviária; ocorrências pontuais (exemplo: sinalização vertical); ocorrências lineares (exemplo: sinalização horizontal). 6

7 Caso de estudo: Sub-lanço Covilhã Sul Covilhã Norte (A23) e acessos Acessos: Covilhã Sul M506-1-A23 A23-N18 Covilhã Norte (adaptado de Scutvias, 2008) A23-N18 N18-A23 7

8 Aquisição de dados Equipamento utilizado: Uma webcam (com qualidade de vídeo HD); Um receptor GNSS, com recepção GPS e correcções EGNOS em tempo real (sincronismo temporal); Um receptor GPS em frequência simples L1 (registo de posições em modo relativo); Um computador portátil. 8

9 Aquisição de dados Ajuste da coordenada do veículo para a posição da linha de referência; A segunda linha (de baixo para cima) encontra-se, em linha recta, a 9,5 metros do GPS de posição; É esta que é considerada na referenciação. 9

10 Recolha dos dados de Referenciação da Rede e da Sinalização Rodoviária e Dispositivos de Segurança Recurso a imagem vídeo georreferenciada; Tempo é o factor de sincronismo entre o GPS de posição e a imagem vídeo. Correcção de erro sistemático dos registos do GPS de posição: fenómeno de leap second ( acerto com instante de paragem do veículo. 10

11 Referenciação dos dados relativos à Rede Rodoviária As coordenadas ocupadas pelo veículo (x, y, z) em cada segundo (hh:mm:ss), são registadas pelo GPS de posição; Desenvolvimento da rede viária, em planta, representa-se através de uma sequência de pontos no SIG; Correcção das zonas de falha de sinal do GPS de posição. 11

12 Processamento dos dados relativos à Rede Rodoviária Preenchimento dos campos da tabela da rede rodoviária da BDSRDS: caracterização da rede (Itinerário, Lanço, Sub-lanço, Sentido e Exploração); campanha de inventariação (Data_inv, Vídeo_inv, Hora); localização em coordenadas geográficas (N(veíc.), W(veíc.)); localização linear relativamente a pontos de referência (d_hor(veíc.), d_hor_acum(veíc.), d_orig_ae(veíc.), Pk(veíc.)). 12

13 Processamento dos dados relativos à Rede Rodoviária Importa-se a informação para o SIG e unem-se os pontos representados, formando linhas. Criaram-se routes para georreferenciar as ocorrências relativamente à quilometragem da estrada. Routes calibradas em função da extensão da estrada relativamente ao ponto de origem. Utilizam-se os campos d_hor_acum(veíc.) e d_orig_ae(veíc.). 13

14 Processamento dos dados relativos à Rede Rodoviária No acesso Covilhã Sul há formação de loop; Divisão em duas routes distintas, para cada sentido; Criação de dois novos campos, d_orig_route1(veíc.) e d_orig_route2(veíc.), que substituem d_hor_acum(veic.). 14

15 Processamento de dados a incluir na Base de Dados Rodoviária Ocorrências pontuais: Preenchimento dos campos da tabela das ocorrências pontuais da BDSRDS: campos comuns à rede rodoviária; caracterização do elemento a inventariar (Tipo_elem, Grupo_elem, Cód_elem, Lado da f.r., Est_Conservação, Cond_reflexão, Foto_inv); localização do elemento (d_hor_acum(elem.), d_orig_ae(elem.), Pk(elem.), x(elem.), y(elem.)). Importa-se a informação para o SIG e representam-se os elementos inventariados sob a forma de eventos pontuais ao longo das routes criadas. Utilizam-se os campos d_hor_acum(elem.) e d_orig_ae(elem.). 15

16 Processamento de dados a incluir na Base de Dados Rodoviária Criação de dois novos campos: d_orig_route1(elem.) e d_orig_route2(elem.); Pk(elem.) georreferencia o elemento relativamente à quilometragem da estrada; x(elem.) e y(elem.) são calculados automaticamente pelo programa; Ocorrências representadas sobre o eixo (sem aplicação de offset); Utilização de ícone para cada identificador, Cód_elem. 16

17 Processamento de dados a incluir na Base de Dados Rodoviária Ocorrências lineares: Preenchimento dos campos da tabela das ocorrências lineares da BDSRDS: campos comuns à rede rodoviária; caracterização do elemento a inventariar (Tipo_elem, Grupo_elem, Cód_elem, Lado da f.r., Offset_eixo, Est_Conservação, Cond_reflexão); localização do elemento (di_hor_acum(elem.), di_orig_ae(elem.), Pki(elem.), xi(elem.), yi(elem.), df_hor_acum(elem.), df_orig_ae(elem.), Pkf(elem.), xf(elem.), yf(elem.)). Importa-se a informação para o SIG e representam-se os elementos inventariados sob a forma de eventos lineares ao longo das routes criadas. Utilizam-se os campos di_hor_acum(elem.), di_orig_ae(elem.), df_hor_acum(elem.), df_orig_ae(elem.). 17

18 Processamento de dados a incluir na Base de Dados Rodoviária Criação de quatro novos campos: di_orig_route1(elem.), di_orig_route2(elem.), df_orig_route1(elem.) e df_orig_route2(elem.); Pki(elem.) e Pkf(elem.) georreferenciam o início/fim do elemento relativamente à quilometragem da estrada; xi(elem.), yi(elem.), xf(elem.) e yf(elem.) são calculados automaticamente pelo programa; Ocorrências representadas com afastamento relativamente ao eixo (com aplicação de offset); Utilização de tipo e cor de linha para cada identificador, Cód_elem. 18

19 Discussão de Métodos e Resultados Aspectos a melhorar: PC com maior capacidade de processamento; utilização de câmara Full HD; efectuar campanha em dias de intensidade solar moderada; programa com um factor de correcção actualizado para o sincronismo do relógio do PC com o GPS; representação das ocorrências pontuais com recurso à operação de offset. Método espacial é promissor, em meio interurbano, mas exige: correcção de perdas de sinal GPS; correcção de fenómeno de leap second. 19

20 Discussão de Métodos e Resultados A imagem vídeo deveria ser imobilizada no momento exacto da intersecção do elemento com a linha de referência, o que nem sempre é possível; Utilização do segundo (hh:mm:ss) como unidade temporal, na referenciação, é limitativa; Alinhamento relativo de elementos para ambos os sentidos: ocorrências pontuais sobre o eixo, ocorrências lineares afastadas do eixo (offset). 20

21 Discussão de Métodos e Resultados Comparação com o Google Earth (Google, 2011); A BDSRDS permite a inclusão de novos campos e a actualização dos registos já existentes; O SIG criado, permite efectuar pesquisas e análises de dados (interacção entre interface gráfica e BDSRDS); Os resultados vão de encontro às expectativas e às necessidades das entidades que administram as redes rodoviárias, salientando-se a precisão do posicionamento geográfico que é de qualidade elevada para uma inventariação deste género. 21

22 Conclusões Com um número reduzido de técnicos e a tecnologia normalmente disponível, os objectivos propostos podem ser alcançados. Os resultados obtidos evidenciaram qualidade elevada a preços relativamente baixos. Possibilitam uma melhor e mais sustentada gestão das infra-estruturas rodoviárias por parte das entidades responsáveis pela rede, pois permitem: Obter informação gráfica e alfanumérica relativa aos equipamentos; Actualizações de forma rápida e fácil, potenciando e sustentando a tomada de decisões relativas à implementação de medidas de intervenção; Obter resultados de qualidade diminuindo a necessidade de deslocação, evitando assim o dispêndio de tempo em viagens. No sub-lanço Covilhã Sul Covilhã Norte (A23) e acessos, é possível afirmar que o produto final, proveniente da metodologia desenvolvida, é bastante aceitável para aplicações em meio interurbano. 22

23 Obrigado pela atenção! 23