Cálculo determinista de volúmenes: por qué el mismo levantamiento debe dar la misma cifra
Un volumen que cambia al pulsar Calcular dos veces no es una medición: es una disputa en espera. La conciliación mensual, el pago del movimiento de tierras y las auditorías suponen que la misma superficie, contorno y referencia dan la misma cifra, siempre y en cualquier equipo. Este artículo explica qué debe garantizar un cálculo determinista y cómo lo hace el motor de desmonte y terraplén de STREAM.
Qué hace realmente el cálculo
STREAM calcula el desmonte y el terraplén sobre la malla de cotas. Una celda cuenta cuando su centro está dentro del contorno dibujado. En cada celda contada se toma Δz = terreno − referencia, después de aplicar a la superficie las ediciones del terreno y el desplazamiento de cota; un Δz positivo suma Δz × área de celda al desmonte y uno negativo al terraplén. Las celdas sin datos se omiten: nunca se tratan como cero.
Se informa también el área inclinada (3D): cada celda aporta su área en planta × √(1 + gx² + gy²), con el gradiente tomado de sus vecinas sobre la misma superficie corregida.
Las reglas que lo hacen repetible
El determinismo no es automático: sale de unas pocas decisiones deliberadas. Cada una elimina una vía por la que la misma entrada podría dar otra cifra.
| Regla | Qué evita |
|---|---|
| Las celdas se recorren en orden fijo (franjas de filas, fila a fila) hacia un único acumulador | Sumas en coma flotante que cambian con la planificación de hilos |
| Las mallas de muestreo se cuentan con enteros, no sumando un paso repetidamente | Una última fila o columna que aparece en una ejecución y desaparece en la siguiente |
| Una celda cuenta según si su centro está dentro del contorno | Celdas parciales ambiguas decididas de forma distinta cada vez |
| El NoData se omite, nunca se lee como cero | Huecos convertidos en terraplén o desmonte falsos |
| La referencia de «punto más bajo» se lee de la misma superficie corregida | Una referencia tomada de una superficie y el volumen de otra |
| Sin muestreo aleatorio, sin reloj, sin dependencia del orden de archivos | Resultados que dependen de cuándo o dónde se ejecuta |
Velocidad sin cambiar la respuesta
Para medir un acopio de 40 m no hay que recorrer de punta a punta una superficie de 18 GB. Por eso STREAM lee solo una ventana alrededor del contorno: su rectángulo envolvente más una celda, para que la pendiente basada en vecinas conserve sus vecinas. Las celdas fuera del contorno no aportan nada de todos modos, así que la ventana cambia el tiempo, no el resultado.
El mismo principio vale para cualquier optimización de una cantidad: el camino rápido debe devolver exactamente la misma cifra, y la comparación se hace sobre una superficie conocida antes de publicarlo.
Lo que sigue cambiando la cifra, y debe hacerlo
Determinismo significa que las mismas entradas dan la misma salida; no oculta las entradas. La referencia, el contorno, las ediciones del terreno y la versión de la superficie cambian el volumen, y deben figurar en el informe junto a él. Como una celda cuenta por su centro, el contorno se resuelve al tamaño de celda: una malla más fina sigue mejor un contorno curvo.
Puede comprobar cualquier herramienta de volúmenes igual: construya una superficie de prueba plana de respuesta conocida —la plataforma de 40 m × 30 m que sube 2 m, que da 600 m³ de desmonte neto frente a 101,5 m— y ejecútela dos veces. El resultado debe coincidir con el valor analítico y consigo mismo hasta la última cifra.
Preguntas frecuentes
¿Qué es un cálculo determinista de volúmenes?
Aquel en que la misma superficie, contorno, referencia y ajustes producen siempre exactamente el mismo volumen, sin importar cuándo ni en qué equipo se ejecute.
¿Por qué dos ejecuciones de una herramienta de volúmenes pueden dar cifras algo distintas?
Normalmente por sumas paralelas en coma flotante cuyo orden cambia con la planificación de hilos, mallas de muestreo construidas sumando un paso repetidamente o muestreo aleatorio. Cada una hace depender el resultado de algo distinto de la entrada.
¿Cómo compruebo si una herramienta de volúmenes es repetible?
Use una superficie plana de respuesta conocida, como una plataforma de 40 m × 30 m que sube 2 m a lo largo (600 m³ de desmonte neto frente a una cota de 101,5 m), y ejecútela dos veces. Ambas ejecuciones deben coincidir entre sí y con el valor analítico.
Calcule volúmenes repetibles de desmonte y terraplén en STREAM
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