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Fundamentos básicos de la topográfica. Instrumentación y metodología
Principios básicos de la topografía. Teoría, técnicas y procesos con la instrumentación topográfica y la metodología asociada.
La topografía como un área de la geomática es la ciencia encargada de estudiar, por un lado, el conjunto de principios y procedimientos que tienen por objeto la representación gráfica de la superficie de la tierra, con todas sus formas y detalles, tanto naturales como artificiales, proceso de levantamiento, y por otro lado el proceso inverso, es decir, el marcaje sobre el terreno de elementos referenciados en las representaciones gráficas, proceso de replanteo.
Esquema de las acciones de la topografía en una de sus áreas, los proyectos constructivos.
Ambos procesos se basan en descomponer los elementos a representar en puntos. Su posición se definirá mediante sus componentes planimétricas y altimétricas, pudiendo conllevar metodologías, cálculos e instrumentaciones diferentes para su determinación.
Contenido:
Altimetría. Métodos de nivelación ►
Altimetría. Métodos de nivelación
Las técnicas y procesos de tratamiento de la 'Cota', 'Altura', 'Altitud' o ‘Z’, en topografía se denominan NIVELACIÓN.
Se basa en medir y obtener la distancia desde un punto a la superficie de referencia latimétrica, medida sobre la normal a dicha superficie, no teniendo que ser la misma superficie que para planimetría, tal y como se ha descrito en elk apartado | I. REPRESENTANDO LA REALIDAD | 3. Situando las cosas en su sitio | Sistemas de referencia altimétricos ►
La metodología e instrumentación en Altimetría se clasifica en:
Se caracteriza porque las visuales de los instrumentos son siempre horizontales. Los instrumentos se denominan NIVELES.
Los tipos de niveles que usualmente se encuentran son:
Con estos instrumentos se hacen lecturas sobre unas reglas graduadas denominadas miras o estadías. Dichas miras pueden tener una graduación métrica o un código de barras.
El desnivel existente entre dos puntos se obtiene mediante una resta de lecturas entre la mira situada en el punto denominado referencia u origen, y la mira o miras situadas sobre los distintos puntos a determinar.
Para obtener la máxima precisión, por la metodología a aplicar con estos instrumentos en la nivelación geométrica, nunca se mide la altura de aparato, ni se estaciona sobre un punto de coordenadas conocidas.
Pincha sobre el icono para acceder a los contenidos sobre las instrumentaciones y metodologías de la nivelación geométrica.
En la nivelación trigonométrica las visuales pueden tener cualquier inclinación. Podrán utilizarse todos aquellos aparatos capaces de medir los ángulos de inclinación de dichas visuales, tales como teodolitos, taquímetros, estaciones totales.
Para emplear este método es necesario conocer la distancia entre los dos puntos de los que se pretende obtener el desnivel y la aplicación de fórmulas trigonométricas.
La obtención de la Z por nivelación trigonométrica con Estaciones Totales está desarrollado en más abajo este documento en el apartado Instrumentos de medida angular en el capítulo Instrumentos de medida angular ►
● Nivelación GPS
El GPS es un instrumento que permite obtener las coordenadas planimétricas y altimétricas de los distintos puntos utilizando las señales procedentes de satélites artificiales. La antena GPS recibe la señal de varios satélites simultáneamente, a partir de ellos calcula la posición de la antena o de ésta respecto a otra en el sistema de referencia WGS84.
A partir de la diferencia de altura elipsoidal entre dos puntos observados con el GPS se puede obtener el desnivel elipsoidal, siendo necesaria la realización de transformaciones o conocer un modelo de geoide preciso para obtener el desnivel ortométrico.
La obtención de la Z por nivelación GPS está desarrollado más abajo en este documento en el apartado Instrumentos GPS en el capítulo Instrumentos GNSS ►
Determina la diferencia de altitud de un punto respecto a otro a partir de los valores de la gravedad observados para ese punto. La componente vertical de la gravedad disminuye de manera constante a medida que aumenta la altitud del punto a medir. Es necesario tener en cuenta además su longitud y su latitud, ya que la tierra no es una esfera perfecta y todos los puntos de su superficie no se ven atraídos con la misma fuerza.
El instrumento empleado se llama gravímetro.
Página web ‘www.ign.es’ Ministerio de Fomento. Instituto Geográfico Nacional. Datos geodésicos. Gravímetro A10#006
En España, junto a la nivelación geométrica de alta precisión, son las metodologías utilizadas para obtener la RED NAP (Red de Nivelación de Alta Precisión del IGN).
● Nivelación por métodos expeditos
Existen gran variedad de instrumentos y herramientas que permiten realizar mediciones de desnivel entre dos puntos.
Hay que tener en cuenta que son instrumentos, por tanto, necesitan una metodología adecuada junto con un mantenimiento y calibración. Si no se tiene esto en cuenta, puede ser peor obtener niveles con estos instrumentos que a ojo -valga la exageración-.
Pueden ser:
Goma transparente llena de agua. Qué mejor nivel que el agua, si además está encerrada en una goma transparente se puede usar para pasar niveles.
Imágen de www.hagaloustedmismo.cl
Nivel de mano
Niveletas (ya en desuso)
Otros
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Planimetría
Se define planimetría en topografía, como la parte de la ciencia que mediante determinadas metodologías e instrumentación, permite situar un elemento espacial (un punto como descomposición mínima de cualquier elemento) proyectándolo ortogonalmente a una superficie de referencia y refiriendo la proyección a un sistema de referencia contenido en dicha superficie. Su situación se representa mediante sus dos componentes (X, Y) que definen un plano, tal y como se ha descrito en el apartado | I. REPRESENTANDO LA REALIDAD | 4. La base es la cartografía | Sistemas de representación ►
En topografía los instrumentos que se utilizan para la obtención de la planimetría, permiten en su gran mayoría la obtención de la altimetría. La obtención y manejo de dicha componente con un instrumento u otro vendrá dada por el objetivo perseguido, siendo el nivel geométrico el más utilizado.
Algunas de las técnicas topográficas.
La mayoría de los instrumentos utilizados en topografía para la obtención de la planimetría y/o altimetría se pueden clasificar en:
● Instrumentos de medida angular
En la actualidad los instrumentos utilizados son los Teodolitos y todos aquellos derivados de éste: Taquímetros y Estaciones Totales.
Teodolitos: Ofrecen datos angulares a través de lecturas sobre limbos graduados, si éstos están codificados las lecturas se obtienen de forma digital.
Imágenes obtenidas de dehilter.info y geodeticsac.com
Si además el retículo dispone de hilos estadimétricos, se denomina taquímetro.
Estación Total: Se diferencia de los anteriores por permitir con el mismo instrumento la MED (Medida Electromagnética de Distancias) y poder, mediante software, la gestión combinada de las medidas angulares y de distancias.
Imágenes obtenidas de tienda.tecnitop.com
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● Instrumentos de medida de distancias
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● Instrumentos GNSS
Conocidos de forma genérica por las siglas GPS, son instrumentos utilizados desde no hace mucho tiempo en topografía, aunque puede considerarse un método nuevo debido a los continuos cambios que se producen en el modo de trabajo a medida que aparecen las nuevas tecnologías, ya se han convertido en un instrumento básico para la topografía.
Imágenes obtenidas de leica-geosystems.com
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● Escáner y fotogrametría
Los Escáner son instrumentos de última generación. Permiten la obtención de nubes de puntos muy densas mediante medida indirecta de distancias. Estos equipos tienen un software específico, que a partir de la nube de puntos obtenida, se puede ir modelizando en elementos geométricos matemáticamente definidos, intentando obtener resultados que se asemejen lo máximo posible a la realidad. También permiten proyectar sobre el modelo digital obtenido con los puntos imágenes.
Los instrumentos se pueden montar según las necesidades sobre vehículos terrestres, aéreos o marítimos.
La nube de puntos se puede obtener también mediante fotogrametría estereoscópica y no cartográfica, e incluso combinando con la captura del Escáner.
Sobre vehículos terrestres.
Imágenes obtenidas de grupoacre.com.com
Sobre UAV.
Imágenes obtenidas de grupoacre.es
Escáner terrestre
Imágenes obtenidas de topconpositioning.es
Función de Escáner en una Estación Total
Imágenes obtenidas de topconpositioning.es
GPS y distanciómetro.
Imágenes obtenidas de topconpositioning.es
GPS móvil y Estación Total robótica.
Imágenes obtenidas de topconpositioning.es
Estación Total y GPS base.
Imágenes obtenidas de instop.es
Guiado de maquinaria agrícola o de obra civil combinando GPS, Estación Total robótica y/o nivel.
Imágenes obtenidas de topconpositioning.es
Teoría de errores
Toda operación topográfica lleva consigo una serie de errores, que se transmiten de algún modo al resultado final.
En función del resultado al que se pretenda llegar, se utilizará una instrumentación y metodología específica, para minimizar e incluso eliminar la mayor parte de estos errores.
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