Cálculo del Índice de Regularidad Internacional (IRI) a través de imágenes obtenidas de un Vehículo Aéreo No Tripulado

Abstract

La presente investigación tiene como objetivo desarrollar una metodología para calcular el Índice de Regularidad Internacional (IRI) en pavimentos, empleando imágenes obtenidas del vehículo aéreo no tripulado (VANT) conocido como Dron. El VANT permite registrar la superficie del pavimento mediante la captura de imágenes georreferenciadas que son procesadas para generar un modelo tridimensional, ortomosaico de alta resolución y un modelo digital de superficie. El análisis de estos modelos permite extraer el perfil longitudinal de las huellas de circulación del pavimento a fin de calcular el IRI en cada una de ellas. Para validar el proceso, se establece el equipo de referencia a través de la medición del perfil longitudinal empleando tres equipos de alta precisión: Perfilómetro Laser, Dipstick y Escáner LIDAR. Se capturan imágenes empleando Drones a diferentes alturas y se procesan las imágenes bajo dos escenarios: sin puntos de control y con puntos de control terrestre. Los resultados en comparación con datos del equipo de referencia permiten determinar la resolución optima o GSD de 0.35 cm/pixel para el cálculo del IRI y valores más exactos con un mejor comportamiento del perfil del IRI con el uso de puntos de control. Además, la ejecución de 40 vuelos a la resolución optima en el tramo de prueba procesados con la data original y puntos de control evidenció una mejor correlación con el uso de puntos de control y una regresión lineal con un coeficiente R2=0.791, mientras que, la regresión lineal con la data original presentó un R2=0.644. Además, considerando el promedio de la desviación estándar de los valores de IRI calculados cada 10m en ambas huellas de circulación, se espera con un 95% de confianza que el valor del IRI tenga una precisión de ± 0.091 m/km con el uso de puntos de control y de ± 0.121 m/km con la data original. El proyecto busca innovar el cálculo del IRI a partir de un equipo accesible y de bajo costo, para determinar la condición de la regularidad superficial del pavimento en proyectos nuevos y/o de rehabilitación para aceptación y, en vías existentes para establecer las actividades necesarias de mantenimiento para conservar las vías en óptimas condiciones de operación.

The objective of this research is to develop a methodology to calculate the International Regularity Index (IRI) in pavements, using images obtained from the unmanned aerial vehicle (UAV) known as Drone. The UAV allows the pavement surface to be recorded by capturing georeferenced images that are processed to generate a three-dimensional, high-resolution orthomosaic model and a digital surface model. The analysis of these models allows for extracting the longitudinal profile of the pavement circulation traces to calculate the IRI in each one of them. To validate the process, the reference equipment is established through the measurement of the longitudinal profile using three high-precision equipment: Laser Profilometer, Dipstick, and LIDAR Scanner. Images are captured using Drones at different heights and the images are processed under two scenarios: without control points and with ground control points. The results in comparison with data from the reference equipment allow determining the optimal resolution or GSD of 0.35 cm/pixel for the calculation of the IRI and more exact values with a better behavior of the IRI profile with the use of control points. In addition, the execution of 40 flights at the optimal resolution in the test section processed with the original data and control points showed a better correlation with the use of control points and linear regression with a coefficient R2=0.791, while, the linear regression with the original data presented an R2=0.644. In addition, considering the average of the standard deviation of the IRI values calculated every 10m in both traffic tracks, it is expected with 95% confidence that the IRI value has a precision of ± 0.091 m/km with the use of points. control and ± 0.121 m/km with the original data. The project seeks to innovate the calculation of the IRI from accessible and low-cost equipment, to determine the condition of the superficial regularity of the pavement in new and/or rehabilitation projects for acceptance and, in existing roads, to establish the necessary activities of maintenance to keep the tracks in optimal operating conditions.