Introducción

La Secretaría de Comunicaciones y Transportes a través de la Dirección General de Servicios Técnicos (DGST) de la Subsecretaría de Infraestructura, realiza de manera continua la medición de distintos parámetros de la infraestructura carretera con la finalidad de conocer y evaluar aspectos como el nivel de servicio, estado físico y seguridad que se ofrece a los usuarios que transitan diariamente por las carreteras federales del país.

Derivado del programa “Auscultación de la Red Carretera Federal”, la DGST ha recopilado datos de indicadores tales como: Índice de Regularidad (o rugosidad) Internacional (IRI), Profundidad de roderas (PR), Porcentaje de agrietamiento, Deflexiones del pavimento, Coeficiente de fricción (CF) y Profundidad de la macrotextura (MAC). Para el almacenamiento digital tanto de los datos correspondientes a los indicadores mencionados, como de la información de nomenclatura de la red y otros datos de estadística vial, se han utilizado bases de datos alfanuméricas en formatos de archivos que de cierta forma limitan su aprovechamiento.

Con la finalidad de potenciar el uso de estos y otros datos que se generan en las distintas direcciones generales de la Subsecretaría de Infraestructura, en la Unidad de Sistemas de Información Geoespacial se planteó un proyecto con el objetivo de diseñar y programar un conjunto de funciones y procedimientos que permiten la integración a la Red Nacional de Caminos (RNC) en su versión 2019 de las bases de datos alfanuméricas para la gestión de la infraestructura de las carreteras federales (Fig.1). Mediante la integración de dichos datos alfanuméricos se obtuvo una base de datos geoespacial de la Red Federal de Carreteras que contiene la referenciación lineal y puntual de aquellos que resultan estratégicos para la gestión, conservación y modernización de dicha infraestructura, es decir, se cuenta con la representación cartográfica de gran precisión y funcionalidad, como plataforma para la administración integral de las carreteras del país.

Figura 1. Georreferenciación de datos

Antecedentes

Actualmente en nuestro sector, es común hablar de la generación de datos geográficos. Estos datos pueden ser transformados en información geoespacial y convertirse en un insumo de los principales procesos y métodos que permiten administrar y operar eficientemente la infraestructura carretera.

Como resultado de un esfuerzo institucional entre la SCT-IMT y el INEGI se creó la Red Nacional de Caminos (RNC), que es la representación cartográfica digital y georreferenciada de la infraestructura vial del país con alta precisión y escala de gran detalle. La Red Nacional de Caminos fue modelada y estructurada con el fin de facilitar el cálculo de rutas. Está conformada bajo estándares internacionales y el riguroso marco normativo del Sistema de Información Estadística y Geográfica.

El propósito de la RNC es proporcionar a las Unidades del Estado y a la ciudadanía, una red única de transporte terrestre que integra las carreteras, vialidades y caminos del país. En su estructura mantiene la conectividad con servicios de interconexión de transporte como aeropuertos, puertos, estaciones de ferrocarril, entre otros.

La Red Nacional de Caminos fue declarada información de Interés Nacional el 6 de octubre de 2014. En dicha declaratoria se determina que será la red oficial y de uso obligatorio para la Federación, los estados y los municipios. Así mismo, se establece que corresponderá a la Secretaría de Comunicaciones y Transportes, al Instituto Mexicano del Transporte y al Instituto Nacional de Estadística y Geografía generarla en forma regular y periódica, así como ponerla a disposición de los usuarios a través de sus sitios Web. Es la fuente oficial, única y de uso obligatorio (D.O.F. 6/X/2014), que contiene los elementos físicos restrictivos y funcionales para la circulación vehicular (número de carriles, pasos a desnivel, distribuidores, camellones, sentidos de vialidad, maniobras prohibidas, etc.) amén de garantizar la conectividad con las 4,553 localidades urbanas y 279,346 localidades rurales y 22,072 sitios de interés, con lo cual la RNC es ya el insumo cartográfico fundamental para aplicaciones para ruteo y visualizadores de mapas vía internet.

En cifras, la RNC en su edición 2019 se compone por 172,809km de carreteras pavimentadas, de las cuales 50,576km corresponden a carreteras federales (Fig. 2), 101,867km a carreteras estatales y 20,366km de otra jurisdicción (municipales o particulares). Se clasifican como carreteras de cuota, 10,699km y se integran un total de 80,219km de vialidades urbanas e infraestructura de enlace. También se incluyen en la RNC, caminos no pavimentados y veredas, contabilizándose 502,577km y 21,735km respectivamente. La longitud total consta de 777,488km.

Figura 2. Red Nacional de Caminos 2019. Carreteras de administración federal

Este nivel de detalle y completitud hace que la RNC sea el insumo cartográfico fundamental para múltiples usos y aplicaciones; sobre todo, en lo que se refiere al sector del transporte, resulta ideal para ser la base de datos por medio de la cual se logre vincular y centralizar toda la información que está relacionada con la operación y gestión de la infraestructura carretera del país.

Dicha información, comprende datos que de manera institucional se generan y utilizan en la SCT. Ejemplo de ellos son los indicadores de desempeño tales como el Índice de Regularidad (o rugosidad) Internacional (IRI), Profundidad de Roderas (PR), Deflexiones del pavimento, Coeficiente de fricción (CF) y profundidad de la Macro textura (MAC), mismos que permiten conocer el estado físico en que se encuentra cada tramo carretero. Todos estos datos se obtienen como resultado de la implementación del programa de auscultación de la Red Federal de Carreteras, por parte de la Dirección General de Servicios Técnicos (DGST). La auscultación de una carretera consiste en la exploración física de los tramos en operación a través de equipos puntuales o de alto rendimiento que generan datos que permiten conocer el estado físico en el que se encuentra cada tramo. En ese sentido, la auscultación es un instrumento de suma importancia para gestionar la conservación y modernización de la infraestructura vial, ya que proporciona información técnica oportuna a los responsables de su planeación y conservación.

En conjunto con los datos de volúmenes y clasificación del tránsito que circula por la red carretera, la información sobre capacidad y niveles de servicio facilitan diversas tareas relacionadas con administración de la red carretera nacional. El grado de calidad de servicio que prevalece en cada tramo de la red carretera es medido cuantitativa y cualitativamente, y publicado en un documento emitido por la Dirección General de Servicios Técnicos.

Para el almacenamiento digital tanto de los datos correspondientes a los indicadores de desempeño mencionados, como de la información de nomenclatura de la red y otros datos de estadística vial, se han utilizado bases de datos alfanuméricas, así como tablas de datos, en formatos de archivos como Excel o CSV, lo cual disminuye las oportunidades de aprovechamiento. Aunado a lo anterior se han identificado ciertas problemáticas en cuanto a la nomenclatura y la manera como cada una de las direcciones de la Subsecretaría de Infraestructura emplean esta información.

Integración geosistémica de datos a la Red Nacional de Caminos

La versión 2019 de la Red Nacional de Caminos, se utilizó como plataforma geoespacial para realizar la vinculación de las bases de datos alfanuméricas en las que se almacena la información correspondiente a datos de estadística vial, capacidades y niveles de servicio. Previo a realizar el proceso de asociación geoespacial de las bases de datos alfanuméricas, se procedió a realizar varias tareas de normalización de los datos tabulares, de manera que se facilitara la implementación de geo procesos para vincular las bases de datos.

Los datos fuente, en formato alfanumérico, se obtuvieron de la Dirección General de Servicios Técnicos y de la Dirección General de Conservación de Carreteras. Gran parte de la información, se encuentra almacenada en archivos con formato de Excel y datos abiertos en formato CSV (Comma Separated Values). El proceso de normalización se requirió principalmente, para realizar una limpieza en las hojas de datos de manera que se facilitarán procesos posteriores de exportación de la información a un formato de datos manejable en el SIG (Sistema de Información Geográfica).

El primer archivo al que se le dio tratamiento, fue al que, en su contenido, lista la jurisdicción de cada uno de los tramos que componen la Red Carretera Federal. Se trata de un archivo en Excel el cual está integrado por una hoja de datos de tramos carreteros por cada estado del país. Esta información se obtuvo de la Dirección de Conservación de Carreras. En la figura 3 se observa la estructura original de las hojas que contienen los datos de jurisdicción.

Además de las columnas ya contenidas en dicho archivo de Excel, fue necesario agregar nuevas columnas para clasificar la información y generar claves y códigos únicos que servirían posteriormente para realizar “joins” entre tablas de datos. Es importante mencionar que, este archivo no cuenta con datos que permitan georreferenciar la información, sino que, sólo se puede tener como referencia los datos contenidos, tales como nombre de las carreteras o los kilómetros de inicio y fin de cada tramo.

Se obtuvo también, como parte de los datos fuente de información que se utiliza en la SCT, un archivo que, en su estructura tabular, cuenta con datos “georreferenciados”, es decir, contiene dos columnas que almacenan coordenadas geográficas que permiten, después de realizar ciertos procesos de formateo, visualizar la información en un software de Sistemas de Información Geográfica (Fig. 4).

La red carretera contenida en este archivo, se encuentra segmentada en tramos de un kilómetro.

El contenido de este archivo se relaciona con los datos de jurisdicción previamente procesados, lo que permitió obtener un primer acercamiento a información georreferenciada, aspecto que facilitaría la asociación de datos alfanuméricos con información geoespacial de mayor calidad y precisión como lo es la Red Nacional de Caminos.

▪         Proceso de normalización de datos del programa de auscultación

Con base en los resultados del programa de auscultación de la red carretera federal correspondiente al 2018, mismos que se encuentran integrados en un conjunto de archivos en formato de Excel, se realizó el análisis detallado de las listas de tramos que fueron sometidos al proceso de auscultación tanto para la red carretera de cuota como para la red libre.

Dichos archivos, cuentan con las coordenadas de ubicación del inicio y fin de cada tramo, de igual manera, cuentan con campos en los que se almacenan los códigos de los tramos y claves de carreteras. Éstos códigos y claves permitieron identificar y acceder de manera rápida a los archivos individuales en formato de Excel que contienen los valores de los indicadores, resultado de la medición realizada en cada carretera.

▪         Proceso de normalización de datos viales

Los archivos que contienen la información referente a los datos viales se obtuvieron de la página Web de la SCT en la sección de datos abiertos que se publican en formato CSV. Se utilizaron también los archivos en formato PDF que se encuentran publicados de igual manera en el sitio Web de la DGST.

En la estructura de la tabla de datos en la que se recopiló la información de volumen de tránsito y composición vehicular, se incluye, mediante dos columnas de coordenadas (latitud y longitud), la ubicación geográfica del punto donde fue instalado el equipo de aforo automático. El hecho de que se cuente con este dato, es de vital importancia a la hora de integrar bases de datos geoespaciales, ya que su procesamiento puede realizarse en un menor tiempo. Las bases de datos que no cuentan con datos de georreferencia, requieren un mayor tiempo de pre-proceso y asociación de datos, así como la generación de rutinas y procedimientos para lograr integrarlas a una base geoespacial.

▪         Proceso de normalización de datos de capacidad y niveles de servicio

Los archivos que contienen la información referente a la capacidad y niveles de servicio se obtuvieron de la página Web de la SCT en formato PDF. Los datos más recientes disponibles a través de este medio, corresponden al año 2017.

Para realizar el procesamiento de los datos contenidos en el archivo obtenido, fue necesario primeramente extraer los datos del archivo en formato PDF para manejarlos en tablas de Excel en las que se realizó un proceso de estandarización de los encabezados de los campos. Es importante resaltar que, en esta base de datos, no se cuenta con información de ubicación o georreferencia, por lo que el campo llave utilizado para hacer el vínculo con la información vectorial fue el nombre de la carretera.

Resultados obtenidos

Se obtuvieron procedimientos y productos que facilitan el uso, análisis, interpretación e integración de información geográfica, estadística y documental de los principales temas que afectan a la red federal de carreteras libres y de peaje. A continuación, se muestran los resultados después de realizar el proceso de vinculación a la red federal (fuente RNC) a los datos en formato alfanumérico.

Se obtuvo el prototipo de una base de datos geográfica de la red federal construida a partir de la Red Nacional de Caminos tomando como base para la delimitación de tramos, los datos de jurisdicción obtenidos de la Dirección General de conservación de Carreteras. En la figura 5 se muestra el despliegue de la red federal de acuerdo a su clasificación por red básica, secundaria, corredor y red registrada como estatal.

Se obtuvieron las capas de datos correspondientes a la georreferenciación espacial de la información contenida en las tablas de datos viales para el año 2018, así como la base de datos resultante de su asociación a la red vial en su clasificación por administración Federal, extraída de la Red Nacional de Caminos. En la figura 6 se muestra la información de ubicación de cada uno de los puntos de conteo vehicular simbolizada de acuerdo al volumen de tránsito registrado en el campo TDPA (Tránsito Diario Promedio Anual).

En la figura 7. se puede observar la red carretera federal simbolizada de acuerdo al nivel de servicio correspondiente a cada carretera.

Después de la revisión y análisis de la manera como se encuentran estructurados los datos producto del programa de auscultación de la red carretera federal para el año 2018, se diseñó una herramienta geoinformática para la representación y análisis de los indicadores de la condición superficial de la red carretera federal.

Los indicadores que se procesaron para esta versión fueron, el del Índice de Regularidad Internacional (IRI), macrotextura (MAC) y profundidad de roderas (PR).

La herramienta diseñada, consiste en un visualizador Web que permite el despliegue gráfico de los datos y que incorpora la posibilidad de visualizar los valores de los indicadores mediante una gráfica.

En la figura 8, se observa un acercamiento una carretera, que permite distinguir la simbología aplicada de acuerdo a los valores que presenta cada segmento registrado, así como la representación de dichos valores mediante una gráfica, en la que además de mostrar el valor de los indicadores del segmento consultado por el usuario, fue programada para mostrar mediante el código de colores de la simbología, el nivel de aceptación/rechazo de acuerdo a los valores establecidos en el programa de auscultación.

Conclusiones

La Subsecretaría de Infraestructura es el área de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT) encargada de preservar la red carretera federal, así como de propiciar el desarrollo de una infraestructura carretera moderna, segura y de calidad para aumentar la competitividad de la economía, impulsar el desarrollo nacional y regional, extender la comunicación y eliminar el aislamiento de las comunidades rurales a través de la correcta y eficaz aplicación de los recursos presupuestales y de esquemas de asociación público – privada para el financiamiento de esta infraestructura, con objeto de prestar un mejor servicio al usuario de las carreteras del país. Por lo anterior, se resalta la importancia que tiene el configurar mecanismos de colaboración con las áreas responsables de la información de las carreteras federales, para la identificación de las características geométricas, estado físico y operativo, para su incorporación sistémica a la Red Nacional de Caminos.

Se considera que con los productos obtenidos se da inicio al proceso de integración de datos alfanuméricos en forma institucional a la información de la Red Nacional Caminos. Esta integración posibilitará contar con información técnico-administrativa fácil de visualizar mediante su despliegue cartográfico de una manera ágil e intuitiva, además de facilitar consultas a las bases de datos que permitan entregar respuestas tabulares y generación de mapas, ya sea desde un Sistema de Información Geográfica de escritorio o Web. Así mismo, se destaca la importancia de la implementación de capacidades de acceso a datos remotos en un entorno Web, lo cual permite que se consiga ampliar el abanico de usuarios potenciales al interior de la SCT y del sector transporte en general. Contar con la posibilidad de visualizar los datos obtenidos como resultado del programa de auscultación mediante la aplicación Web propuesta, incrementa la posibilidad de consulta, así como de la identificación de aplicaciones que coadyuven a las labores de construcción, modernización y conservación de la infraestructura carretera del país.

Referencias

DGST, Programa de Auscultación de la Red Carretera Federal 2013-2018, Memoria documental. (2018) Ciudad de México: Dirección General de Servicios Técnicos, Secretaría de Comunicaciones y Transportes

DGST, Capacidad y Niveles de Servicio en la Red Federal de Carreteras (2017). Ciudad de México: Dirección General de Servicios Técnicos, Secretaría de Comunicaciones y Transportes, 2017

DGST, Datos viales 2019. (2019) Ciudad de México: Dirección General de Servicios Técnicos, Secretaría de Comunicaciones y Transportes

DGST, Términos de referencia: Evaluación superficial de los pavimentos (IRI, PR, MAC, DET), mediante el uso de equipos de alto rendimiento en diversos tramos de la Red Carretera Federal (Autopistas de cuota, Corredores y Red Básica Libre) 2014, Ciudad de México: Dirección General de Servicios Técnicos, Secretaría de Comunicaciones y Transportes, 2014

Fu, P., Sun, J. (2011). Web GIS Principles and Aplications. ESRI Press. Estados Unidos de América.