RISLO, PLUGIN PARA QGIS QUE PERMITE EL RECONOCIMIENTO DE INTERFERENCIAS EN SUPERFICIES LIMITADORAS DE OBSTÁCULOS DE LOS

(1)

“RISLO”, PLUGIN PARA QGIS QUE PERMITE EL RECONOCIMIENTO DE INTERFERENCIAS EN SUPERFICIES LIMITADORAS DE OBSTÁCULOS DE LOS

PRINCIPALES AEROPUERTOS DE COLOMBIA

VIVIANA GÓMEZ GÓMEZ ELVER DANILO REYES BEJARANO

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE INGENIERÍA

ESPECIALIZACIÓN EN SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA BOGOTÁ 2020

(2)

“RISLO”, PLUGIN PARA QGIS QUE PERMITE EL RECONOCIMIENTO DE INTERFERENCIAS EN SUPERFICIES LIMITADORAS DE OBSTÁCULOS DE LOS

PRINCIPALES AEROPUERTOS DE COLOMBIA

(MONOGRAFIA PARA OPTAR POR EL TÍTULO DE ESPECIALISTAS EN SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA)

VIVIANA GÓMEZ GÓMEZ ELVER DANILO REYES BEJARANO

DIRECTORA:

PhD ALEXANDRA LÓPEZ SEVILLANO

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE INGENIERÍA

ESPECIALIZACIÓN EN SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA BOGOTÁ 2020

(3)

Nota de aceptación:

Observaciones

___________________________________________________________________

____________________________________________________________________

_______________________________

Director Alexandra López Sevillano

Bogotá, junio de 2020

(4)

TABLA DE CONTENIDO

RESUMEN ... 11

ABSTRACT ... 11

INTRODUCCIÓN... 12

1 GENERALIDADES ... 13

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ... 13

1.1.1 Antecedentes del problema ... 15

1.1.2 Pregunta de investigación ... 18

1.1.3 Alcances y limitaciones ... 18

1.2 JUSTIFICACIÓN ... 18

1.3 OBJETIVOS ... 21

1.3.1 Objetivo general ... 21

1.3.2 Objetivos específicos ... 21

2 MARCOS DE REFERENCIA ... 22

2.1 MARCO CONCEPTUAL ... 22

2.2 ESTADO DEL ARTE ... 28

2.3 MARCO TEÓRICO ... 30

2.4 MARCO JURÍDICO ... 32

2.5 MARCO GEOGRÁFICO ... 34

3 METODOLOGIA ... 37

3.1 FASES DEL PROYECTO ... 37

3.2 INSTRUMENTOS O HERRAMIENTAS UTILIZADAS ... 37

3.2.1 Herramientas de Software ... 37

3.2.2 Herramientas de Hardware ... 38

3.3 POBLACIÓN Y MUESTRA... 38

3.3.1 Población ... 38

(5)

3.3.1.1 Segmentación de la población ... 39

3.3.2 Muestra... 39

3.4 RECOLECCIÓN DE DATOS ... 40

3.4.1 Tipos de datos ... 40

3.4.1.1 Datos cuantitativos ... 40

3.4.1.2 Datos cualitativos ... 40

4 DESARROLLO DE LA PROPUESTA ... 41

4.1 ESPECIFICACIONES DEL PRODUCTO ... 41

4.1.1 Definición de actores ... 41

4.1.2 Requerimientos funcionales ... 41

4.1.3 Requerimientos no funcionales ... 41

4.1.4 Diagrama de casos de uso ... 42

4.2 DISEÑO ARQUITECTÓNICO ... 42

4.2.1 Arquitectura lógica ... 43

4.2.1.1 Diagramas de secuencias ... 43

... 43

4.2.1.2 Diagrama de paquetes ... 44

4.2.2 Arquitectura física ... 44

4.2.2.1 Diagrama de componentes ... 44

4.2.3 Arquitectura de hardware ... 45

4.2.3.1 Diagrama de despliegue ... 45

4.3 IMPLEMENTACIÓN ... 45

4.3.1 Definición de parámetros ... 45

4.3.1.1 Clave de referencia del aeródromo ... 45

4.3.1.2 Dimensiones y pendientes de las superficies limitadoras de obstáculos ... 47

4.3.1.2.1 Franja de la pista ... 47

4.3.1.2.2 Superficies limitadoras de obstáculos ... 47

4.3.2 Lógica del plugin ... 49

5 PRODUCTOS A ENTREGAR ... 57

(6)

5.1 RESULTADOS ... 57

5.1.1 Funcionalidad ... 57

5.2 CONCLUSIONES ... 62

5.3 RECOMENDACIONES ... 63

5.4 TRABAJOS FUTUROS ... ¡ERROR!MARCADOR NO DEFINIDO. 6 REFERENCIAS ... 64

(7)

INDICE DE IMÁGENES

Imagen 1 Accidentes fatales y muertes a bordo por fase de vuelo ... 14

Imagen 2 Participación del sector de transporte en el PIB 2000-2014 ... 19

Imagen 3 Transporte aéreo en Latino América y el Caribe - cantidad de pasajeros transportados 2014. ... 20

Imagen 4 Superficie horizontal interna ... 23

Imagen 5 Superficie cónica ... 24

Imagen 6 Superficie de aproximación ... 25

Imagen 7 Superficie de aproximación interna ... 25

Imagen 8 Superficie de transición ... 26

Imagen 9 Superficie de transición interna ... 26

Imagen 10 Superficie de aterrizaje interrumpido ... 27

Imagen 11 Superficie de ascenso en el despegue ... 27

Imagen 12 Superficies limitadoras de obstáculos del Aeropuerto Internacional La Aurora ... 28

Imagen 13 Diseño simulado con las 2 configuraciones de pista ... 29

Imagen 14 Superficies Limitadoras de Obstáculos en 3D ... 30

Imagen 15 Aeropuerto Internacional El Dorado ... 34

Imagen 16 Aeropuerto Internacional José María Córdova ... 35

Imagen 17 Aeropuerto Internacional Rafael Núñez ... 36

Imagen 18. Diagrama de casos de uso ... 42

Imagen 19. Diagrama de secuencias del Caso de Uso - 01 ... 43

(8)

Imagen 20. Diagrama de secuencias del Caso de Uso - 02 ... 43

Imagen 21. Diagrama de paquetes ... 44

Imagen 22. Diagrama de componentes ... 44

Imagen 23. Diagrama de despliegue ... 45

Imagen 24. Interferencias en dos tipos de superficies ... 50

Imagen 25. Superficies sin pendiente ... 51

Imagen 26. Superficies con pendiente ... 51

Imagen 27. Variables para el cálculo de coordenadas desconocidas sobre la superficie de aproximación ... 52

Imagen 28. Representación del radio de buffer para superficies con pendiente .. 55

Imagen 29. Vista en planta y perfil de la distancia empleada para el cálculo de interferencia ... 56

Imagen 30. Instalación del plugin RISLO ... 57

Imagen 31. Tabla de atributos ... 58

Imagen 32. Ejecución del plugin ... 58

Imagen 33. Interfaz de RISLO ... 59

Imagen 34. Resultado de la ejecución del plugin ... 59

Imagen 35. Generación de reporte de interferencias ... 60

Imagen 36. Guardar reporte de interferencias ... 61

Imagen 37. Reporte de interferencias generado ... 61

(9)

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Información del Aeropuerto Internacional El Dorado ... 35

Tabla 2 Información del Aeropuerto Internacional José María Córdova ... 36

Tabla 3 Información del Aeropuerto Internacional Rafael Núñez ... 37

Tabla 4 Principales aeropuertos y su ubicación en las diferentes ciudades ... 39

Tabla 5 Tráfico aéreo de los principales aeropuertos de Colombia ... 40

Tabla 6. Actores del sistema ... 41

Tabla 7. Requerimientos funcionales ... 41

Tabla 8. Requerimientos no funcionales ... 41

Tabla 9. Clave de referencia de aeródromo ... 46

Tabla 10. Anchura mínima de la pista ... 46

Tabla 11. Superficies y dimensiones ... 48

Tabla 12. Dimensiones adoptadas ... 49

(10)

INDICE DE ECUACIONES

Ecuación 1. Función interpoladora ... 31

Ecuación 2.Formula general de la línea recta. ... 31

Ecuación 3. Despeje de variable dependiente. ... 32

Ecuación 4. Ecuación de la recta en forma pendiente- ordenada al origen. ... 32

Ecuación 5. Distancia a la coordenada desconocida ... 53

Ecuación 6. Ley de senos ... 53

Ecuación 7. Cálculo de coordenada Norte ... 53

Ecuación 8. Cálculo proyección norte ... 53

Ecuación 9. Cálculo de coordenada Este ... 53

Ecuación 10. Cálculo de proyección Este ... 54

Ecuación 11. Cálculo apertura ... 54

Ecuación 12. Cálculo radio del buffer ... 54

Ecuación 13. Elevación de la superficie ... 55

Ecuación 14. Cálculo de interferencia ... 56

(11)

RESUMEN

Los organismos de control de aeronavegabilidad, como son la OACI (Organización de Aviación Civil Internacional) y la Aeronáutica Civil de Colombia, han establecido pautas para garantizar la seguridad aérea y terrestres de pasajeros aéreos y población cercana a los aeropuertos, entre estas pautas se encuentran las superficies limitadoras de obstáculos de las pistas de aeródromos y aeropuertos, las cuales son virtuales, y son limitantes para cualquier tipo de infraestructura que se levante cerca de ellas.

Debido a que actualmente algunos encargados del diseño y construcción de obras civiles en inmediaciones de los aeropuertos, no realizan un adecuado análisis de interferencias con dichas superficies limitadoras, se diseña un plugin en QGIS denominado RISLO, que permite la optimización del cálculo de superficies limitadoras de obstáculos y el análisis de interferencias generadas por construcciones cercanas al aeropuerto. Para este caso, se eligieron los tres aeropuertos con mayor tráfico aéreo de Colombia, el Aeropuerto el Dorado en la ciudad de Bogotá, el Aeropuerto José María Córdova en la ciudad de Rionegro y el Aeropuerto Rafael Núñez en la ciudad de Cartagena.

Palabras claves: aeronavegabilidad, seguridad aérea, aeropuerto, modelamiento de superficie, cálculo de interferencia, plugin

ABSTRACT

The airworthiness control bodies, such as ICAO (International Civil Aviation Organization) and the Civil Aeronautics of Colombia, have established guidelines to ensure the air and land safety of air passengers and people close to airports, among these guidelines are the

(12)

obstacle-limiting surfaces of the airfield and airport runways, which are virtual, and are limiting for any type of infrastructure that is built near them.

Due to the fact that currently some people in charge of the design and construction of civil works in the immediate vicinity of the airports do not carry out an adequate analysis of interference with this limiting surfaces, a QGIS plugin called RISLO is designed, which allows the optimization of the calculation of limiting surfaces of obstacles and interference analysis generated by buildings near the airport. In this case, the three airports with the highest air traffic in Colombia were chosen, the “El Dorado” Airport in the city of Bogotá, the “José María Córdova” Airport in the city of Rionegro and the “Rafael Núñez” Airport in the city of Cartagena.

Keywords: airworthiness, air safety, airport, surface modeling, interference calculation, plugin

INTRODUCCIÓN

Cada aeródromo y aeropuerto tiene superficies virtuales que delimitan el espacio aéreo que requieren las aeronaves para realizar maniobras de despegue, aterrizaje y de emergencia.

Estas superficies se componen esencialmente de una superficie horizontal interna, una superficie de transición, superficie cónica y dos superficies de aproximación, las cuales no deberían tener interferencias por intervenciones antrópicas.

Comúnmente existen proyectos de ingeniería, que pueden generar interferencias en estas superficies, como son las construcciones de líneas de alta tensión, antenas de telecomunicación y levantamiento de edificaciones, las cuales aumentan el riesgo en las operaciones aéreas al sobrepasar dicho límite de altura.

(13)

RISLO es el acrónimo de Reconocimiento de Interferencias en Superficies Limitadoras de Obstáculos y es un complemento para QGIS que permite el cálculo de las superficies limitadoras de los principales aeropuertos de Colombia y adicionalmente determina las interferencias presentes en estas, por medio de la información ingresada por el usuario. A continuación, se muestra el desarrollo de la propuesta, desde el análisis de requerimientos, hasta la validación de resultados generados por la herramienta desarrollada.

1 GENERALIDADES 1.1 Planteamiento del problema

El análisis de interferencias con superficies limitadoras de obstáculos en aeropuertos, en varias ocasiones no se toma en cuenta para el diseño de grandes obras civiles en zonas cercanas a los aeropuertos, por lo que suelen generarse inconvenientes en el momento en que la Aeronáutica Civil solicite la verificación de interferencias; en el caso en el que el proyecto no cumpla con la normatividad vigente, esta autoridad puede solicitar el cambio en el diseño, suspensión temporal o demolición de la obra civil, esto debido a que compromete la seguridad aérea y de la población que hará uso de dicha obra.

Según el estudio realizado por estudiantes de la especialización en sistemas de información geográfica del Instituto Geográfico Agustín Codazzi (Estudio de las construcciones que pueden representar obstáculos para el aeropuerto el dorado de acuerdo a la reglamentación aeronáutica de Colombia), dentro del área de influencia de las superficies limitadoras de obstáculos del aeropuerto El Dorado, existen actualmente 3 antenas y 33 construcciones que no cumplen con la altura máxima permitida, lo que evidencia que en la fase de diseño de estos proyectos, no se tuvieron en cuenta las interferencias con el espacio aéreo y actualmente deberían

(14)

considerarse como obstáculos debido a que pueden poner en riesgo las operaciones aéreas o la seguridad de la población que habita dichas construcciones.

Por otra parte, según el informe “Statistical Summary of Commercial Jet Airplane Accidents Worldwide Operations 2008 – 2017” de Boeing Commercial Airplanes, del total de accidentes fatales a nivel mundial, el 14% ha ocurrido durante las fases de despegue y ascenso inicial y el 49% ha ocurrido en las fases de aproximación final y aterrizaje, es decir que el 63% de accidentes fatales en el mundo ocurrieron cuando el avión se encontraba cerca de los extremos de la pista (Imagen 1). En el informe elaborado por la misma entidad “Statistical Summary of Commercial Jet Airplane Accidents Worldwide Operations 1959-2016”, se indica que, en estas mismas fases, ocurrieron el 61% de los accidentes fatales a nivel mundial, lo que muestra que los accidentes en zonas aledañas a los aeropuertos son concurrentes a través de los años, por lo que es necesario que se garantice el cumplimiento de la normatividad en cuanto a interferencias con superficies limitadoras.

Imagen 1 Accidentes fatales y muertes a bordo por fase de vuelo

Fuente: “Statistical Summary of Commercial Jet Airplane Accidents Worldwide Operations 2008 – 2017”

(15)

1.1.1 Antecedentes del problema

Los aeropuertos constituyen infraestructuras imprescindibles para el transporte aéreo, pero su existencia deriva grandes cambios económicos y sociales que afectan a diversos actores en una comunidad, en este caso, la población residente en cercanías a su ubicación y organizaciones empresariales que, al desarrollar sus proyectos, se ven limitados por las restricciones que se derivan de la existencia de un aeropuerto.

Para proteger las fases de vuelo correspondientes al despegue, ascenso, aproximación y aterrizaje, existen las superficies limitadoras de obstáculos que surgen por el crecimiento urbano en la cercanía del aeropuerto, en muchas ocasiones, la población desconoce que existen limitaciones en altura de las diferentes estructuras ubicadas más allá de los límites del aeropuerto y no solo de las que se encuentran más próximas.

Seguido al desarrollo de la ciudad, surge la normatividad para la multiplicidad de obstáculos en los alrededores. La Organización Mundial de Aviación Civil (OACI), en el Anexo 14. Aeródromos, marca los límites hasta donde los objetos pueden proyectarse en el espacio aéreo, según las características de cada aeropuerto. Colombia hace parte del Convenio sobre Aviación Civil Internacional mediante la Ley 12 de 1947, comprometiéndose a que las reglamentaciones, normas y procedimientos estén conformes con lo definido por la OACI. Adicionalmente, el transporte aéreo se rige por los Reglamentos Aeronáuticos de Colombia (RAC) publicados por la Aeronáutica civil.

Teniendo en cuenta que el desarrollo urbano en zonas cercanas a los aeropuertos es inevitable, en Colombia la aeronáutica civil ha establecido un documento guía llamado “El uso de suelos en áreas aledañas a aeropuertos”, en el numeral 7.2 habla de la restricción y eliminación de infraestructura como obstáculos físicos a la aeronavegación. En esta sección se establece que

(16)

la Aerocivil ejerce control sobre el área de despeje y superficies limitadoras de obstáculos, de esta manera, es esta institución la encargada de estudiar los proyectos que incluyan estructuras de altura considerable o que puedan constituirse como obstáculo debido a la presencia de aves, árboles de gran altura, rellenos sanitarios, plantas de tratamientos de aguas residuales y potable, aprovechamiento, procesamiento o venta de carnes o pieles, entre otras.

Es por esto, que la presencia de árboles es uno de los aspectos más importantes a considerar en el tema de seguridad aérea debido a que las aves representan un obstáculo para las operaciones aéreas, según el informe final del accidente “Colisión contra obstáculo durante vuelo rasante” realizado por el Grupo de Investigación de Accidentes e Incidentes de Aviación GRIAA de la Unidad Administrativa Especial de Aeronáutica Civil, el 14 de junio de 2014 en el municipio Comegenes en el Departamento de la Guajira-Colombia, se presentó un accidente aéreo de una aeronave de fumigación HK1740, que fue programada para la aspersión a 49 hectáreas de cultivo de banano, luego de 9 pasadas al cultivo el tripulante observa un obstáculo (árbol) pero la trayectoria para sobrepasarlo fue invadida por una bandada de pájaros ubicada en dicho árbol, que alzó vuelo hacia la aeronave, por lo que el piloto decidió mantener la posición de vuelo para evitar el impacto de la cabina con dichas aves, pero al pasarlas y tratar de recuperar la trayectoria para sobrepasar el obstáculo, fue demasiado tarde y la aeronave colisionó contra la copa del árbol.

Aunque dicho accidente no ocurrió en un aeródromo, si permite evidenciar el riesgo que representan los árboles de altura considerable y las aves que allí se puedan alojar.

Uno de los casos más recientes de construcción de obras civiles que pueden representar obstáculos para las operaciones aéreas, es la obra del Proyecto Puente Atalaya en inmediaciones al Aeropuerto Camilo Daza de Cúcuta, como se informa en el comunicado de prensa No. 16 de la Aeronáutica Civil, en abril de 2015 esta autoridad solicitó a las entidades

(17)

departamentales y municipales los estudios de viabilidad de altura, pero fue hasta el 20 de noviembre del mismo año que el consorcio de la obra presentó ante la Aerocivil el “Concepto Técnico de Obstáculos por Evaluación de Altura”, que al ser evaluado se obtuvo como respuesta que esta obra no cumplía con las condiciones técnicas reglamentarias, por lo que el 18 de diciembre de 2015 se ordenó mediante una resolución la remoción y demolición de dicha obra.

Posteriormente, la constructora se encargó de realizar las modificaciones necesarias para que la obra cumpliera con las condiciones de altura y el 07 de marzo de 2016, la Aeronáutica emitió una resolución donde autorizaba la reanudación de dicha obra por no representar un obstáculo para las operaciones aéreas.

Aunque se pudo terminar la obra civil, dicho inconveniente ocasionó 20 días de retraso en la ejecución de dicha obra, lo que pudo generar un impacto negativo en el presupuesto y cronograma de dicha obra. Este hecho demuestra la importancia del cálculo de interferencias con las superficies limitadoras de obstáculos al diseñar proyectos civiles en las áreas de influencia de los aeropuertos.

Como este, existen varios casos similares en Colombia, por ejemplo, el aeropuerto de Cali, Alfonso Bonilla Aragón, presenta problemas de visibilidad debido a que se encuentra a 4.46 km del estadio Palmaseca y los reflectores encendidos en horas de la noche, no permite la correcta visibilidad de los pilotos. Así mismo sucede en el aeropuerto Matecaña de Pereira, en donde la torre de control se sitúa a poco menos de 2 km del estadio Hernán Ramírez Villegas y en algunas ocasiones se ha tenido que suspender los juegos para permitir el correcto aterrizaje de los aviones. (Opinion, 2016)

(18)

1.1.2 Pregunta de investigación

¿La optimización del cálculo de superficies limitadoras de obstáculos mejoraría el análisis de interferencias generadas por construcciones cercanas al aeropuerto?

1.1.3 Alcances y limitaciones

El plugin debe reconocer datos de geometría tipo punto, que representarán la posible obstrucción, con dos atributos obligatorios que expresen la elevación de la edificación o torre y su identificador único. Dependiendo del aeropuerto elegido por el usuario, el complemento debe crear las superficies que se cruzaran con los puntos de referencia de las edificaciones o estructuras a analizar.

El cálculo de las superficies limitadoras de obstáculos requiere que las capas involucradas en el desarrollo del plugin y los datos ingresados por el usuario se encuentren en el mismo sistema de referencia para la congruencia y exactitud de los resultados.

Las superficies limitadoras varían según las características de cada aeropuerto, esta información puede encontrarse desactualizada o no estar disponible con la especificación que se requiere. Este documento trata los tres aeropuertos con mayor tráfico aéreo de Colombia, el Aeropuerto el Dorado en la ciudad de Bogotá, el Aeropuerto José María Córdova en la ciudad de Medellín y el Aeropuerto Rafael Núñez en la ciudad de Cartagena.

1.2 Justificación

Durante los últimos 15 años, el transporte aéreo ha venido aumentando su participación en el producto interno bruto (PIB) colombiano y se posiciona como un eslabón

(19)

crucial de varias cadenas productivas del país. El transporte por vía aérea constituye el 0.45% del PIB y muestra una tendencia creciente a partir de 2009.

Imagen 2 Participación del sector de transporte en el PIB 2000-2014

Fuente: “Una Visión General del Sector de Transporte Aéreo en Colombia”

El transporte aéreo de pasajeros en Latinoamérica creció 149% entre 2000 y 2014.

En el 2000, el líder del mercado fue Brasil con 31 millones de pasajeros transportados y una participación del 32% en el total del continente, Colombia con aproximadamente 9 millones tuvo una participación de 9%, al comparar la cantidad de pasajeros entre el 2000 y el 2014 la mayoría de los países tuvieron crecimientos representativos mayores a 50%. Colombia logró mayor participación e importancia en el mercado tanto a nivel mundial, pasando de la posición 32 a la 28, como a nivel latinoamericano, logrando pasar de la cuarta a la tercera posición, y con tasas de crecimiento de 192% para los años mencionados.

(20)

Imagen 3 Transporte aéreo en Latino América y el Caribe - cantidad de pasajeros transportados 2014.

Fuente: “Una Visión General del Sector de Transporte Aéreo en Colombia”

Pese a que el transporte aéreo genera efectos positivos a nivel económico, por contribuir al desarrollo de una ciudad, también conlleva efectos negativos a nivel social, específicamente sobre las áreas situadas en las proximidades de un aeropuerto, estas dificultades pueden ser superadas en la medida que se planifique el desarrollo de su entorno con las respectivas autoridades municipales, quienes deben establecer restricciones al uso de suelos como una forma de control del crecimiento urbanístico y de esta manera, prevenir que las construcciones legales e ilegales se intensifiquen en áreas no permitidas.

Debido a que los principales aeropuertos de Colombia se encuentran ubicados dentro del casco urbano de las ciudades, es común que construcciones como torres de alta tensión, de telecomunicaciones o edificaciones se encuentren ubicadas dentro de las superficies limitadoras de obstáculos de dichos aeropuertos, poniendo en riesgo la seguridad de los habitantes de esta zona y de los pasajeros aéreos.

(21)

Por esta razón, se establece la necesidad de realizar un plugin denominado RISLO, con el fin de optimizar el proceso de reconocimiento de dichas interferencias, a partir del diseño de las superficies limitadoras de obstáculos, que permita generar alertas y toma de decisiones sobre el riesgo que implica un obstáculo en cualquiera de las superficies, además de resaltar la importancia de cumplir con la normatividad de los organismos de control de aeronavegabilidad.

El diseño y la ejecución del plugin se realiza en QGIS, un software para implementación de sistemas de información geográfica, libre y de código abierto que está al alcance de cualquier usuario con acceso básico a un ordenador personal. Permite crear, editar, visualizar, analizar y publicar información geográfica, que se emplea en diversos ámbitos, como pueden ser: la ordenación del territorio y urbanismo, gestión de recursos, logística, transporte, desarrollo sostenible, etc. Para este caso, el cálculo de las superficies limitadores de obstáculos y sus interferencias, en los aeropuertos con mayor tráfico aéreo de Colombia.

1.3 Objetivos

1.3.1 Objetivo general

Desarrollar un plugin en QGIS para calcular las superficies virtuales limitadoras de obstáculos y sus posibles interferencias en los aeropuertos de mayor tráfico en Colombia.

1.3.2 Objetivos específicos

 Indagar la normatividad existente nacional e internacional de aeronavegabilidad que

establece los parámetros para el diseño de las superficies limitadoras de obstáculos de aeropuertos.

 Diseñar la arquitectura de software del plugin, que permita su correcta ejecución y el cumplimiento de los requerimientos establecidos.

(22)

 Evaluar la funcionalidad del plugin para el cálculo de las superficies virtuales y las posibles interferencias, a través de un prototipo funcional.

2 MARCOS DE REFERENCIA 2.1 Marco conceptual

OACI: La Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) es un organismo especializado de la ONU, creado por los Estados en 1944 para ejercer la administración y velar por la aplicación del Convenio sobre Aviación Civil Internacional (Convenio de Chicago).

((OACI), 2019).

ARP: Punto de referencia de aeródromo. Punto cuya situación geográfica designa al aeródromo. (Unidad Administrativa Especial de Aeronáutica Civil, 2007)

UAEAC: Unidad Administrativa Especial de Aeronáutica Civil.

Obstáculo: Todo objeto fijo (ya sea temporal o permanente) o móvil, o partes del mismo, que:

a) esté situado en un área destinada al movimiento de las aeronaves en la superficie; o

b) sobresalga de una superficie definida destinada a proteger las aeronaves en vuelo; o

c) esté fuera de las superficies definidas y sea considerado como un peligro para la navegación aérea. (OACI, 2016)

(23)

Aeródromo: Área definida de tierra o de agua (que incluye todas sus edificaciones, instalaciones y equipos) destinada total o parcialmente a la llegada, salida y movimiento en superficie de aeronaves. (Unidad Administrativa Especial de Aeronáutica Civil, 2007)

Aeropuerto: Todo aeródromo especialmente equipado y usado regularmente para pasajeros y/o carga y que, a juicio de la UAEAC, posee instalaciones y servicios de infraestructura aeronáutica suficientes para ser operado en la aviación civil. (Unidad Administrativa Especial de Aeronáutica Civil, 2007)

Superficies limitadoras de obstáculos: áreas imaginarias, oblicuas y horizontales, que se extienden sobre cada aeródromo y sus inmediaciones, con el fin de limitar la altura de los obstáculos a la circulación aérea. Están divididas en superficie horizontal interna, cónica, de aproximación y de transición.

Superficie horizontal interna: Superficie situada en un plano horizontal sobre un aeródromo y sus alrededores (Unidad Administrativa Especial de Aeronáutica Civil, 2007). La finalidad de la superficie horizontal es proteger el espacio aéreo para el circuito visual dentro del cual la aeronave deba volar antes de aterrizar.

Imagen 4 Superficie horizontal interna

Fuente: RAC 14 Aeródromos, Aeropuertos y Helipuertos, más edición propia.

(24)

Superficie cónica: Una superficie de pendiente ascendente y hacia afuera que se extiende desde la periferia de la superficie horizontal interna. Los límites de la superficie cónica comprenderán:

a) un borde inferior que coincide con la periferia de la superficie horizontal interna; y

b) un borde superior situado a una altura determinada sobre la superficie horizontal interna. (OACI, 2016)

Imagen 5 Superficie cónica

Fuente: Roberto Gómez “Aeródromos & Aeropuertos”.

Superficie de aproximación: Superficie centrada longitudinalmente sobre la prolongación del eje de la pista, que se extiende hacia afuera y hacia arriba a partir del extremo del umbral de la pista. La elevación del borde interior será igual a la del punto medio del umbral de la pista. (Unidad Administrativa Especial de Aeronáutica Civil, 2007)

(25)

Imagen 6 Superficie de aproximación

Superficie de aproximación interna: Es una porción rectangular de la superficie de aproximación inmediatamente anterior al umbral de la pista. (Unidad Administrativa Especial de Aeronáutica Civil, 2007)

Imagen 7 Superficie de aproximación interna

Superficie de transición: Es una superficie compleja que se extiende a lo largo del borde de la franja y parte del borde de la superficie de aproximación, tiene una pendiente ascendente y hacia afuera hasta la superficie horizontal interna. (OACI, 2016)

(26)

Imagen 8 Superficie de transición

Superficie de transición interna: La finalidad es servir de superficie limitadora de obstáculos para la ayuda a la navegación, las aeronaves y otros vehículos que deban hallarse en las proximidades de la pista. La pendiente de la superficie de transición interna se medirá en un plano vertical perpendicular al eje de pista. (OACI, 2016)

Imagen 9 Superficie de transición interna

Superficie de aterrizaje interrumpido: Plano inclinado situado a una distancia específica después del umbral, que se extiende entre las superficies de transición internas. La elevación del borde interior será igual a la del eje de pista en el emplazamiento del borde interior.

(Unidad Administrativa Especial de Aeronáutica Civil, 2007)

(27)

Imagen 10 Superficie de aterrizaje interrumpido

Superficie de ascenso en el despegue: Plano inclinado u otra superficie especificada situada más allá del extremo de la pista o una zona libre de obstáculos. (Unidad Administrativa Especial de Aeronáutica Civil, 2007)

Imagen 11 Superficie de ascenso en el despegue

Plugin: Complemento que agrega funcionalidad adicional al software QGIS. Los complementos en QGIS agregan funciones útiles al software. Los complementos están escritos en uno de dos lenguajes: C ++ o Python por desarrolladores de QGIS y otros usuarios independientes que desean ampliar la funcionalidad central del software.

Quantum GIS: Software de código libre y gratuito para plataformas GNU/Linux, Unix, Mac OS y Microsoft Windows. Permite manejar formatos ráster y vectoriales, así como bases de datos, gracias a la herramienta GUI (Graphical User Interface) es posible visualizar, diseñar y explorar los datos espaciales. Utiliza la Licencia Publica General (GPL), es decir este software puede ser modificado de manera autónoma dependiendo de la necesidad de cada usuario.

(28)

2.2 Estado del arte

Las iniciativas que se han desarrollado alrededor del tema sobre el conjunto de superficies que limitan el punto hasta el cual se pueden desarrollar objetos en los alrededores de un aeropuerto, han sido a nivel nacional como internacional, a continuación, se mencionan tres contribuciones que se asemejan al tema a desarrollar durante este documento.

En Guatemala, el programa de Ingeniería Civil de la Universidad de San Carlos, realizó en septiembre de 2016 la “Elaboración y análisis de superficie limitadora de obstáculos del aeropuerto internacional La Aurora”, el documento presenta la superficie limitadora de obstáculo elaborada en el software ArcGIS, así como los obstáculos georreferenciados. El flujo de trabajo consiste en evaluar si el dato analizado se encuentra dentro de la superficie e identificar la altura del mismo, si la altura del obstáculo supera la altura maxima establecida en la superficie limitadora, se procede a limitar la altura de construcción del mismo (y recomendar la altura máxima permitida en esa posición o área). Finalmente se obtiene una herramienta práctica utilizando hojas de cálculo, para determinar la limitación que debe tener cualquier estructura aledaña al aeropuerto y así garantizar que las superficies se encuentren libres de nuevos obstáculos.

Imagen 12 Superficies limitadoras de obstáculos del Aeropuerto Internacional La Aurora

Fuente: “Elaboración y análisis de superficie limitadora de obstáculos del aeropuerto internacional La Aurora”

(29)

En Barcelona, el programa de Ingeniería de Aeropuertos de la Universidad Politécnica de Cataluña, realizó en junio de 2015 la “Automatización del diseño de las superficies limitadoras de obstáculos”, el documento trata el tema de las servidumbres aeronáuticas, cuyo objetivo es proteger el espacio aéreo de las instalaciones del aeropuerto y sus proximidades, aplicando una serie de restricciones que prohíben la construcción o presencia de cualquier objeto, que vulnere la seguridad operacional de las aeronaves.

En este proyecto, se desarrolla una aplicación a partir de la cual se obtiene el diseño de las servidumbres de un aeropuerto de acuerdo con las regulaciones y las normas de la OACI, la aplicación es diseñada en lenguaje C++ mediante Microsoft Visual Studio2012 y la representación de las servidumbres es visualizada en un entorno AUTOCAD. Las principales funciones de la aplicación son: determinar las servidumbres aeronáuticas de un aeropuerto a partir de la introducción de los principales parámetros de la pista del aeropuerto, determinar si existe intersección entre las servidumbres y uno o varios posibles obstáculos introducidos por el usuario, representar y dar al usuario la posibilidad de guardar en un archivo .dwg las servidumbres aeronáuticas.

Imagen 13 Diseño simulado con las 2 configuraciones de pista

Fuente: “Automatización del diseño de las superficies limitadoras de obstáculos”

(30)

En Colombia, la Especialización en Sistemas de Información Geográfica del Instituto Geográfico Agustín Codazzi en convenio con la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, realizó en noviembre de 2017 el “Estudio de las construcciones que pueden representar obstáculos para el Aeropuerto el Dorado de acuerdo a la reglamentación aeronáutica de Colombia”, el documento presenta el diseño de la superficie limitadora de obstáculo en el software ArcGIS y su modelo tridimensional en ArcScene. Los posibles obstáculos en las superficies de aproximación y despegue, se obtuvieron de dos maneras, una la base de construcciones con número de pisos de la Unidad Administrativa Especial de Catastro del año 2013 y dos, la recolección en campo de edificios, bodegas, viviendas, fábricas y antenas, omitiendo obstáculos como árboles, postes, líneas de alta tensión o cables suspendidos. En el modelo tridimensional elaborado en ArcScene, se realizó la validación de los obstáculos y se hallaron 3 antenas con alturas desde los 25 metros y 33 construcciones con alturas desde los 6,6 metros, que interfieren con las superficies limitadoras de obstáculos.

Imagen 14 Superficies Limitadoras de Obstáculos en 3D

Fuente: “Estudio de las construcciones que pueden representar obstáculos para el Aeropuerto el Dorado de acuerdo a la reglamentación aeronáutica de Colombia”

2.3 Marco teórico

Interpolación: Procedimiento mediante el que se determina el valor de una propiedad o función para un valor de la variable que se encuentra comprendido entre los valores

(31)

mayor y menor de la misma en una tabla de datos. En el caso de funciones se dice que una función interpola una tabla cuando pasa por todos los puntos de la misma.

Ecuación 1. Función interpoladora

∀(𝑥, 𝑦) ∈ 𝑇, 𝑦 = 𝑓(𝑥) ⇒ 𝑓 𝑒𝑠 𝑢𝑛𝑎 𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑝𝑜𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑇

Fuente: (Xavier Tomàs, 2006)

Extrapolación: Procedimiento que permite determinar el valor de la propiedad o función para un valor de la variable que no se encuentra entre los valores mayor y menor de la misma en la tabla.

Se denomina interpolación (extrapolación) directa a la determinación de un valor de la propiedad o función a partir de un valor conocido de la variable.

En consecuencia, se entiende por interpolación (extrapolación) inversa la determinación del valor de la variable independiente correspondiente a un determinado valor de la propiedad o función. (Xavier Tomàs, 2006)

Dentro de los métodos de interpolación, el que aplica para la definición de interferencias es la función teórica de la recta, que, al ser conocida, facilitará el cálculo de la variable dependiente (altura de la superficie) en un punto X.

Forma general de la ecuación de una recta: la forma general de la ecuación de una recta contempla tanto a las rectas verticales como a las que no lo son. Dicha forma general se obtiene pasando todos los términos de la ecuación a un miembro, de manera que éste quede igualado a cero.

Ecuación 2.Formula general de la línea recta.

𝐴𝑥 + 𝐵𝑦 + 𝐶 = 0

(32)

Si 𝐴𝑥 + 𝐵𝑦 + 𝐶 = 0 es la educación general de una recta y 𝐵 ≠ 0, entonces la recta tiene pendiente 𝑚 = −^𝐴

𝐵 y ordenada al origen −^𝐶

𝐵, ya que al despejar 𝑦 se obtiene

Ecuación 3. Despeje de variable dependiente.

𝑦 = −𝐴 𝐵𝑥 −𝐶

𝐵

Que es la ecuación de la recta en su forma pendiente-ordenada al origen:

Ecuación 4. Ecuación de la recta en forma pendiente- ordenada al origen.

𝑦 = 𝑚𝑥 + 𝑏

Fuente: (Oteyza, 2005)

El valor 𝑦 o variable dependiente, para el caso de la modelación de la superficie limitadora de obstáculos, será la altura de la superficie a la distancia que se encuentra la posible interferencia, con el fin de operar algebraicamente las alturas implicadas (Altura del obstáculo vs Altura de la superficie) y determinar si existe dicho obstáculo.

2.4 Marco jurídico

Partiendo de los convenios de aviación civil internacional que se han estado realizando desde 1910, donde se establecen acuerdos internacionales que deben seguir los entes de control nacionales (agencias) que son miembros, y que para 1944 durante la conferencia de Chicago ya se dictaminaban medidas de protección de la aviación civil internacional contra los actos de interferencia ilícita, se encuentra para Colombia la ley 12 de 1947 <<Por la cual se aprueba la Convención sobre Aviación Civil Internacional, firmada en Chicago el 7 de diciembre de 1944>>¹, y la Ley 19 de 1992 en el que se aprueba el “Protocolo Relativo a una enmienda al

1 Publicada en el Diario Oficial No. 26.537 de 7 de noviembre de 1947

(33)

Convenio sobre Aviación Civil Internacional (Artículo 83 Bis)”² firmado en Montreal el 6 de octubre de 1980. Adicionalmente se llega a la ley ordinaria 105 de 1993, <<por la cual se dictan disposiciones básicas sobre el transporte, se redistribuyen competencias y recursos entre la Nación y las Entidades Territoriales, se reglamenta la planeación en el sector transporte y se dictan otras disposiciones>> donde se exige la garantía de seguridad a las personas, pues constituye una prioridad del Sistema y del Sector Transporte, y en cuya ley en el título IV contiene más disposiciones sobre el transporte aéreo, otorgando a la Unidad Administrativa de Aeronáutica Civil la potestad de supervisar la seguridad aérea y el control técnico.

Con lo anterior se adoptan las normas y métodos recomendados internacionalmente publicados por la OACI³ y cuyo anexo 14 del convenio, es aplicable para planificación, diseño y operación de aeródromos, incluyendo así, las características físicas y las superficies limitadoras de obstáculos. El homólogo de este anexo aplicado para Colombia es el RAC 14 y fue adoptado mediante Resolución N° 01092 del 13 de marzo de 2007⁴ <<por la cual se adoptan unas normas sobre Aeródromos, Aeropuertos y Helipuertos y se adicionan como Parte Décimo Cuarta a los Reglamentos Aeronáuticos de Colombia>>, allí en el titulo 14.3.3 define las características físicas y se disponen todas las explicaciones y variables técnicas a tener en cuenta para el correcto funcionamiento de un aeródromo.

Como complemento existe la “Guía del uso de suelos en áreas aledañas a aeropuertos”, donde Unidad Administrativa de Aeronáutica Civil busca instruir a las autoridades

2 Publicada en el Diario Oficial No. 40.640 de 26 de octubre de 1992

3 Organización de Aviación Civil Internacional

4 Publicada en el Diario Oficial Número 46.591 de 04 de abril de 2007

(34)

municipales para evitar subutilizar aeródromos y garantizar la seguridad de los usuarios del transporte aéreo y comunidad aledaña a los aeropuertos.

2.5 Marco geográfico

Para este caso, se toman los aeropuertos con mayor volumen de operaciones en Colombia, el Aeropuerto el Dorado en la ciudad de Bogotá, el Aeropuerto José María Córdova en la ciudad de Rionegro y el Aeropuerto Rafael Núñez en la ciudad de Cartagena.

El Aeropuerto Internacional El Dorado, fue inaugurado el 10 de diciembre de 1959, el aeropuerto fue entregado en concesión a Opain S.A. desde 2008, fecha desde la cual se vienen efectuando remodelaciones; es el principal y más importante aeropuerto de Colombia y se encuentra ubicado a 15 kilómetros al oeste del centro de la capital Bogotá, en medio de las localidades de Fontibón y Engativá y el municipio de Funza.

Imagen 15 Aeropuerto Internacional El Dorado

Fuente: Google Maps

Es considerado el primer aeropuerto de Colombia por movimiento de carga y movimiento de pasajeros y ocupa un área aproximada de 900 hectáreas. Cuenta con dos pistas de 45 x 3800metros de longitud. Funcionan 30 Aerolíneas de vuelos internacionales, 6 Aerolíneas de vuelos domésticos y 18 Aerolíneas de carga.

(35)

Tabla 1 Información del Aeropuerto Internacional El Dorado

Nombre Aeropuerto Internacional El Dorado

Ciudad Bogotá

Coordenadas 04 42 05,76 N 074 08 49,00 W Elevación 2548,16 m / 8.360 ft

Temperatura: 20 °C

IATA BOG

OACI SKBO

Administración: Sede Corporativa OPAIN S.A.

Fuente: Aeronáutica Civil de Colombia

El aeropuerto Internacional José María Córdova, fue inaugurado el 30 de junio de 1985, se encuentra ubicado en el municipio de Rionegro, Antioquia a 29 kilómetros al sureste del centro de la ciudad de Medellín. Posee una zona de influencia constituida por el área metropolitana del Valle de Aburrá (Ciudad núcleo Medellín y sus otros miembros; Caldas, La Estrella, Sabaneta, Itagüí, Envigado, Bello, Copacabana, Girardota y Barbosa.) y del Valle de San Nicolás (23 Municipios).

Imagen 16 Aeropuerto Internacional José María Córdova

Es el más importante del departamento de Antioquia, y a nivel nacional es segundo en tráfico de pasajeros luego del Aeropuerto Internacional El Dorado ubicado en la ciudad de Bogotá. Cuenta con una pista de 45 x 3440 metros de longitud, funcionan 8 Aerolíneas de vuelos internacionales, 5 Aerolíneas de vuelos domésticos y 13 Aerolíneas de carga.

(36)

Tabla 2 Información del Aeropuerto Internacional José María Córdova

Nombre Aeropuerto Internacional José María Córdova

Ciudad Medellín

Coordenadas 06 09 52,06 N 075 25 22,80 W Elevación 2.141 m / 7.025 ft

Temperatura: 25 °C

IATA MDE

OACI SKRG

Administración: Operadora de Aeropuertos Centro Norte, AIRPLAN S.A.S

El aeropuerto Rafael Núñez, fue inaugurado el 14 de febrero de 1920, se encuentra ubicado en el barrio Crespo, a 3 kilómetros al noroeste del centro de Cartagena, limita al occidente con el mar caribe y con la autopista 90ª. El aeropuerto fue entregado en 1996 a la Sociedad Aeroportuaria de la Costa S.A. (SACSA).

Imagen 17 Aeropuerto Internacional Rafael Núñez

Es el más importante de la costa Caribe colombiana, y a nivel nacional es tercero en tráfico de pasajeros luego del Aeropuerto Internacional José María Córdova de la ciudad de Medellín. Cuenta con dos pistas de 3.500 metros de longitud, funcionan 18 Aerolíneas de vuelos internacionales, 9 Aerolíneas de vuelos domésticos y 13 Aerolíneas de carga.

(37)

Tabla 3 Información del Aeropuerto Internacional Rafael Núñez

Nombre Aeropuerto Internacional Rafael Núñez

Ciudad Cartagena

Coordenadas 10 26 31,35 N 075 30 46,00 W

Elevación 2 m / 6.6 ft

Temperatura: 32 °C

IATA CTG

OACI SKCG

Administración: Sociedad aeroportuaria de la Costa - SACSA

3 METODOLOGIA 3.1 Fases del proyecto

Debido a que el proyecto se desarrolla en un periodo de 3 a 4 meses se adoptará una metodología ágil XP (programación extrema) que permita generar productos cada 2 o 3 semanas y así evidenciar el avance del proyecto y poder ejecutar un plan de pruebas para realizar los ajustes necesarios, ya que se podrán identificar errores del complemento y ajustarlos en un tiempo corto. Para que el plugin sea mantenible, es importante contar con una completa documentación del sistema, por lo que este aspecto no se puede apartar del proceso de diseño, sino que debe ir a la par mediante la implementación de una planeación incremental que permita ejecutar las dos tareas de manera paralela, permitiendo así cumplir con los tiempos de entrega sin disminuir la calidad del software.

3.2 Instrumentos o herramientas utilizadas 3.2.1 Herramientas de Software

Para el desarrollo de RISLO se utilizó el software para implementación SIG de código abierto, Quantum GIS y de este, se utilizaron dos bindings: PyQGIS de QGIS y PyQt de la biblioteca gráfica Qt, ambos para el lenguaje de programación Python, así como Qt Designer, una

(38)

herramienta para el desarrollo de aplicaciones con Interfaces Gráficas de Usuario con las bibliotecas Qt.

3.2.2 Herramientas de Hardware

En el desarrollo de este proyecto se empleó un computador con el software Quantum GIS versión 3 instalado y sistema operativo Windows 10, en el que se desarrolló el código del plugin, así como el diseño de la interfaz de usuario.

3.3 Población y muestra 3.3.1 Población

Los aeropuertos en Colombia tienen una gran importancia para el transporte de pasajeros y de carga, dentro y fuera del país; inclusive en algunas regiones como Leticia el transporte aéreo es el único medio de transporte con el centro del país. En Colombia, existen 202 aeropuertos dentro de los cuales se encuentran aeropuertos comerciales, municipales, militares y privados los cuales se encuentran localizados principalmente en la Región Andina, la Región Caribe y la Orinoquia.

Para el año 2015, 75 de estos aeropuertos se encontraban bajo el control de la Aeronáutica Civil, a través de distintas figuras como de propiedad de la entidad, en comodato o dados en concesión a inversionistas privados. La figura de concesión se empezó a utilizar desde el año 1996, con la concesión de la construcción y operación de la segunda pista del aeropuerto El Dorado, en 2007 se dio en concesión este aeropuerto. En la actualidad hay seis contratos de concesión vigentes con 18 aeropuertos incluidos en ellos, estas concesiones tienen como objeto la construcción o remodelación de las terminales, su operación y administración, así como de las pistas de despegue y aterrizaje y de las plataformas y predios. Excluyen la operación de las torres

(39)

de control que son parte integral de la prestación del servicio de navegación aérea que se encuentran bajo la responsabilidad de la Aeronáutica Civil como área misional de la Entidad.

3.3.1.1 Segmentación de la población

Según lo estipulado por la Aeronáutica Civil, de los 202 aeropuertos que se encuentran en el país, tan sólo 11 son calificados por esta entidad como aeropuertos de carácter internacional.

Tabla 4 Principales aeropuertos y su ubicación en las diferentes ciudades

Ciudad Aeropuerto

Bogotá Aeropuerto internacional El Dorado

Medellín Aeropuerto internacional José María Córdova Barranquilla Aeropuerto internacional Ernesto Cortissoz Cartagena Aeropuerto internacional Rafael Núñez Santa marta Aeropuerto internacional Simón Bolívar Cali Aeropuerto internacional Alfonso Bonilla San Andrés Aeropuerto internacional Gustavo Rojas Leticia Aeropuerto Alfredo Vázquez Cobo Bucaramanga Aeropuerto Palonegro

Pereira Aeropuerto Matecaña

Cúcuta Aeropuerto Camilo Daza

3.3.2 Muestra

El plugin funcionará para los tres aeropuertos internacionales con mayor tráfico aéreo en los últimos años, para esto se toma como referencia el boletín estadístico de la Aeronáutica Civil de Colombia emitido en diciembre de 2018, el cual realiza la comparación de la cantidad de pasajeros y operaciones aéreas entre el 2017 y el 2018 de los principales aeropuertos de Colombia, el primero es el aeropuerto El Dorado que en diciembre de 2018 tuvo un tráfico de 2.920.592 pasajeros y de enero a diciembre 32.716.468 pasajeros, el segundo es el aeropuerto José María Córdova, en diciembre de 2018 tuvo un tráfico de 815.027 pasajeros y de enero a diciembre

(40)

8.036.411 pasajeros y el tercero es el aeropuerto Rafael Núñez, el cual tuvo un tráfico en diciembre de 2018 536.114 pasajeros y de enero a diciembre de 5.405.362 pasajeros.

Tabla 5 Tráfico aéreo de los principales aeropuertos de Colombia

3.4 Recolección de datos 3.4.1 Tipos de datos

3.4.1.1 Datos cuantitativos

Para el planteamiento del problema y de antecedentes, se recolectaron datos de tipo cuantitativo que corresponden a las estadísticas de accidentalidad aérea en el mundo, así mismo, para el desarrollo del plugin se recolectaron datos que, en su mayoría, son cuantitativos, como las dimensiones y parámetros de cada superficie, dependiendo del tipo de aeropuerto y las coordenadas del ARP y de las cabeceras de las pistas, estos datos se extraen del RAC 14 y el anexo 14 de la OACI.

3.4.1.2 Datos cualitativos

Para la construcción de las superficies limitadoras de obstáculos de los aeropuertos, es importante saber a qué categoría pertenece cada uno de los 3 aeropuertos definidos anteriormente como muestra para el desarrollo del plugin, según la reglamentación vigente de la Aeronáutica Civil.

(41)

4 DESARROLLO DE LA PROPUESTA 4.1 Especificaciones del producto

4.1.1 Definición de actores

Tabla 6. Actores del sistema

NOMBRE Analista AC-01

DESCRIPCIÓN

Será cualquier persona que tenga acceso al software para

implementación GIS, QGIS, en el que pueda ejecutar el complemento y tenga la necesidad de realizar el cálculo de superficies limitadoras.

CAPACIDADES

Analizar obstáculos que pueden estar dentro de las superficies

limitadoras y visualizar esta información en un informe o mediante una capa en el lienzo del software.

Fuente: Elaboración propia

4.1.2 Requerimientos funcionales

Tabla 7. Requerimientos funcionales

ÍTEM DESCRIPCIÓN

RF-01 Permitir la selección de la capa que contiene las edificaciones o estructuras que se desean analizar.

RF-02 El analista puede consultar la lista de aeropuertos para seleccionar el que se desea analizar.

RF-03 Mostrar gráficamente las superficies limitadoras de obstáculos y los puntos de análisis en una vista en planta.

RF-04 Generar reporte de interferencia donde muestre cuales estructuras estarían interfiriendo con las superficies limitadoras.

4.1.3 Requerimientos no funcionales

Tabla 8. Requerimientos no funcionales

PRODUCTO Portabilidad

RNF-01 Debe ejecutarse en las versiones 3.0 o mayores del software libre para implementación SIG, Qgis.

RNF-02 El complemento debe estar disponible en el directorio de plugins de Qgis, para que el usuario pueda realizar su respectiva instalación.

Usabilidad

RNF-03 Ser intuitivo para el usuario y mostrar la información de manera fácil de entender.

(42)

RNF-04 Todo el contenido de texto del complemento debe ser implementado en español

RNF-05 El complemento debe tener un botón de ayuda que haga recomendaciones del uso de la herramienta.

RNF-06 Ser de fácil instalación en el software de implementación SIG.

Correcto

RNF-07 Garantizar la correcta construcción de las superficies limitadoras para cada aeropuerto, así como el cálculo de las interferencias.

EXTERNO

RNF-08 El complemento debe regirse por los estándares y reglamentos de la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) RNF-09

Los parámetros usados para la construcción de las superficies limitadoras, deben reflejar lo establecido en el “RAC 14

AERÓDROMOS, AEROPUERTOS Y HELIPUERTOS” de la Unidad Administrativa Especial de Aeronáutica Civil.

4.1.4 Diagrama de casos de uso

4.2 Diseño arquitectónico

El diseño de la arquitectura de software para el plugin RISLO, está representado mediante las siguientes etapas y diagramas.

Imagen 18. Diagrama de casos de uso

(43)

4.2.1 Arquitectura lógica

Con el diseño de la arquitectura lógica, se desea encontrar las relaciones e interacciones necesarias para que el plugin RISLO calcule las superficies limitadoras de obstáculos y las interferencias que allí se encuentran.

4.2.1.1 Diagramas de secuencias

Diagrama donde se logran identificar los objetos que intervienen en cada una de las funcionalidades del sistema RISLO.

Imagen 19. Diagrama de secuencias del Caso de Uso - 01

Imagen 20. Diagrama de secuencias del Caso de Uso - 02

(44)

4.2.1.2 Diagrama de paquetes

Diagrama que agrupa los casos de uso en un solo grupo, que representa la principal funcionalidad del complemento RISLO.

4.2.2 Arquitectura física

4.2.2.1 Diagrama de componentes

Describe los componentes de software que intervienen en el sistema RISLO.

Fuente: Elaboración propia Imagen 21. Diagrama de paquetes

Imagen 22. Diagrama de componentes

(45)

4.2.3 Arquitectura de hardware 4.2.3.1 Diagrama de despliegue

Este modelo presenta los elementos que se ven involucrados en el funcionamiento del sistema, la implementación se hará en un software de escritorio.

4.3 Implementación

4.3.1 Definición de parámetros

4.3.1.1 Clave de referencia del aeródromo

En el apartado “14.3 Aeródromos y Aeropuertos” del RAC 14, se especifica la clasificación de los aeródromos por medio de una clave de referencia asignada por la UAEAC para fines de planificación del aeródromo, esto se lleva a cabo mediante la Tabla 9, debido a que no se encontró información disponible acerca de las longitudes de referencia de los aviones que pueden aterrizar en las pistas de cada aeropuerto seleccionado, se tomó como referencia las dimensiones de las pistas, por lo que los tres aeropuertos de interés tendrían como numero clave el 4.

Imagen 23. Diagrama de despliegue

(46)

Esta clasificación se puede rectificar con la Tabla 10 donde se muestran las anchuras mínimas de las pistas para cada número y letra clave, como se puede ver, el ancho mínimo para los

aeródromos con clasificación 4 es de 45 metros y este es el ancho de las pistas de los 3 aeropuertos de interés.

Fuente: (Unidad Administrativa Especial de Aeronáutica Civil, 2007)

Fuente: (Unidad Administrativa Especial de Aeronáutica Civil, 2007) Tabla 9. Clave de referencia de aeródromo

Tabla 10. Anchura mínima de la pista

(47)

4.3.1.2 Dimensiones y pendientes de las superficies limitadoras de obstáculos 4.3.1.2.1 Franja de la pista

Una vez definida la clave de referencia de cada aeropuerto se procede a evaluar las características de las superficies limitadoras de obstáculos, en el título “14.3.3 Características físicas” del RAC 14, se describen las dimensiones y características que deben tener las pistas, de aquí es importante tener en cuenta la construcción de la franja de la pista, que permite tener una zona de seguridad de parada y que se extenderá antes del umbral y más allá del extremo de la pista, por lo menos 60 metros para la clave número 4, en cuanto al ancho será de 150 metros a cada lado del eje de la pista.

4.3.1.2.2 Superficies limitadoras de obstáculos

En el apartado “14.3.4 Restricción y eliminación de obstáculos” la UAEAC presenta la metodología para la construcción de las superficies limitadoras de obstáculos que se deben aplicar en todos los aeropuertos de Colombia, en la Tabla 11 se muestran las dimensiones y pendientes de cada superficie para cada número clave y categoría (I, II o III), teniendo en cuenta la clasificación anteriormente realizada para los aeropuertos de interés, en la Tabla 12 se muestran las dimensiones adoptadas para la construcción de las superficies limitadoras de obstáculos dentro del plugin.

(48)

Fuente: (Unidad Administrativa Especial de Aeronáutica Civil, 2007) Tabla 11. Superficies y dimensiones

(49)

4.3.2 Lógica del plugin

Para determinar si un objeto interseca las superficies limitadoras de obstáculos del aeropuerto de interés, se realizaron distintos procesos, que requirieron la conceptualización de aspectos aeronáuticos y la aplicación de fórmulas y teoremas geométricas nombradas anteriormente, lo cual, bajo el lenguaje de programación Python 3 y con ayuda de “Plugin builder

SEGUNDA SECCIÓN

SECCIÓN HORIZONTAL CÓNICA

HORIZONTAL INTERNA

APROXIMACIÓN

DE TRANSICIÓN

15000 m

14,3%

Superficies y Dimensiones

15%

3000 m 2%

3600 m 2,5%

8400 m 5%

100 m

45 m 4000 m

300 m 60 m Diivergencia (A cada lado)

Pendiente Longitud Total Longitud Pendiente Longitud Pendiente Longitud

PRIMERA SECCIÓN Pendiente

Altura

Altura Radio

Longitud Borde Interior Distancia desde el Umbral

Aproximación de Precisión Categoria II o III

Número Clave 3,4

Tabla 12. Dimensiones adoptadas

(50)

3”, se definieron métodos vinculados a botones dentro de una interfaz gráfica de usuario (GUI) diseñada en “QT Designer”.

“Plugin builder 3” provee una plantilla que contiene los archivos necesarios para la implementación de un plugin en QGIS, entre ellos se puede encontrar una interfaz gráfica de usuario básica, un constructor, el icono, la lógica del plugin y el metadato, los cuales son totalmente modificables, y donde se desarrollaron métodos que permiten la visualización de las superficies y el análisis de interferencias.

Con el fin de cumplir con los requerimientos y los casos de uso del sistema, se adecuaron dos listas desplegables donde se pueden seleccionar el aeropuerto y los puntos u objetos a analizar, y cinco botones cuyas funcionalidades más importantes son: calcular las interferencias graficándolas junto con las superficies, y generar el reporte que detalla los metros de obstrucción o interferencia que tiene el objeto.

Una interferencia sobre la superficie limitadora de obstáculos es cualquier objeto cuya elevación sea mayor a la elevación de la superficie sobrepuesta en el punto de intersección perpendicular a esta (proyección vertical del objeto en la superficie). En la Imagen 24 se esquematiza como se puede presentar una interferencia.

Imagen 24. Interferencias en dos tipos de superficies

(51)

Como se evidencia en la Imagen 24, las superficies que en conjunto construyen la superficie limitadora de obstáculos se pueden clasificar en dos tipos, superficies sin pendiente y superficies con pendiente, esto con el fin de diferenciar aquellos métodos que se deben aplicar a los objetos que intersecan horizontalmente cada superficie. Las superficies sin pendiente son aquellas que, como el nombre lo indica, tienen una pendiente de 0%, dentro de las cuales se encuentran: la superficie horizontal interna, y la superficie de aproximación sección horizontal (Imagen 25). Las superficies con pendiente oscilan entre el 2% hasta el 14.3% y corresponden a:

la superficie de transición, la superficie cónica, y la superficie de aproximación sección 1 y 2 (Imagen 26).

Fuente: Elaboración propia Imagen 25. Superficies sin pendiente

Imagen 26. Superficies con pendiente