IMPORTANCIA DE LA TOPOGRAFÍA

La topografía se utiliza extensamente, los resultados de los levantamientos topográficos se emplean, ejemplo:

•  Elaborar planos de superficies terrestres, arriba y debajo del mar.
• Trazar cartas de navegación para uso en el aire, tierra y mar.
• Establecer límites de terreno en propiedad pública y privada.

En la ingeniería civil: En ella es necesario realizar trabajos topográficos antes, durante y después de la construcción de obras tales como carreteras, ferrocarriles edificios, puentes, canales, presas, etc.

La topografía se divide en varias partes:

PLANIMETRIA

Consistes en proyectar sobre un plano horizontal los elementos de la cadena o poligonal sin considerar su diferencia de elevación.

MEDIDAS DE DISTANCIAS HORIZONTALES

Estas se pueden determinar por medio de instrumentos y procedimientos, la elección de estos va a depender de los objetivos que se persigan, las longitudes por medir (condiciones de terreno) y los instrumentos de los que se dispone.

Las distancias horizontales se determinan por referencia, a pasos, con cinta métrica, con taquímetro y otros métodos de los cuales no se hará mención.

POR REFERENCIA

En los casos en que se cuenta con los planos, se puede leer directamente las coordenadas de los puntos, utilizando sistemas de coordenadas (x, y); (x, y, z); (n, e); (r, q ), que son distancias a los ejes de referencia contenidos en los planos.

1º Paso: Se debe tomar el plano del terreno puntos de referencia reales como postes, cámaras, grifos, cercos, soleras, ejes de calles, monolitos, esquinas de construcciones existentes, etc.

2º Paso: Elegir el sistema de coordenadas que más se adecue a los datos que el plano entrega. Marcar en el plano los ejes de coordenadas ubicándolos en por lo menos dos puntos de referencia para facilitar el replanteo, lectura de coordenadas, ubicación en terreno, etc.

3º Paso: Para evitar errores en este sistema es necesario realizar una medición cuidadosa y en lo posible del original, ya que en las copias van variando las medidas.

MEDICIÓN A PASOS

Consiste en conocer la distancia promedio de los pasos normales de una persona y el número de ellos cuando se recorre una distancia dada.

1º Paso: se debe medir una línea recta de no más de 30 mts. para no cometer errores por irregularidades del terreno.

2º Paso: Se debe recorrer el trayecto medido a paso normal en ambos sentidos tantas veces se considere necesario, contando el número de pasos.

3º Paso: Se debe calcular el promedio de los pasos sumando el número de pasos totales y dividiéndolos por el número de veces que se hizo el recorrido. para conocer la longitud promedio de los pasos se debe dividir la distancia del trayecto por el número de pasos promedio.

Este procedimiento debe ser utilizado en terrenos planos, y si se desea medir en un terreno inclinado se debe determinar la longitud del paso en esas condiciones. este tipo de medición puede ser utilizado cuando no se cuenta con algún elemento de medición.

MEDICION CON CINTA

Para realizar una medición con cinta, además de ésta, se necesitan otros elementos como plomadas, estacas, jalones, niveles de burbuja u otros.

Para obtener resultados más precisos se debe tener presente:

Que la cinta esté en buen estado, que no esté quebrada, rota, gastada o cualquier otra condición irregular que perjudique la medición.

Que los elementos auxiliares también se encuentren en buenas condiciones, como plomada, jalón, niveles, etc.

Se debe tomar en cuenta el alineamiento, tensión y el peso que tiene la cinta y que impide extenderla en su totalidad, a este último se le llama error por catenaria.

Pasos a seguir para realizar una medición con cinta:

1º Se debe ubicar y limpiar el terreno a medir y observar cuales son las condiciones que éste ofrece.

2º Se deben clavar estacas a distancias máximas de 5 a 10 mts. En terrenos horizontales, y en terrenos inclinados se deben clavar las estacas a distancias menores que permitan tomar la medida en forma horizontal.

3º La medición propiamente tal puede realizarse colocando la medida cero de la cinta en la estaca de mayor nivel y en la estaca siguiente de menor nivel se ubica el plomo en el centro de la estaca y se levanta la cinta hasta que quede horizontal verificando esto con un nivel de mano. Lo anterior se puede realizar con un jalón en lugar del plomo, cuidando su verticalidad con un nivel de jalón.

MEDIDAS EN TERRENO EN PENDIENTE POR ESCALONES

Las medidas se llevan manteniendo la cinta horizontal y aplicando plomada o jalón vertical en uno o ambos extremos.

Pasos a seguir para una medición por resalto:

1º Paso: Se procede a ubicar el lugar a medir y a colocar la primera estaca.

2º Paso: Una persona procede a colocarse con el cero de la cinta en la primera estaca, y una segunda persona se coloca en un segundo punto procediendo a medir la distancia entre puntos, con el jalón a plomo (o con un plomo). el segundo punto se deja indicado con una estaca.

3º Paso: Se debe procurar que la distancia entre puntos no sea mayor a 1.60 mts., para que la primera persona pueda verificar la horizontalidad de la cinta.

ALTIMETRÍA

Estudia las diferencias de elevación de

 los puntos sobre la superficie, dando su posición relativa o absoluta, proyectado sobre un plano vertical y referido a un plano de comparación cualquiera o a una superficie de comparación como el nivel medio del mar.

La altimetría tiene por objeto representar la verdadera forma del terreno, es decir, no sólo su extensión, límites y obras que lo ocupan, sino también la forma se su relieve, haciendo para ello las operaciones necesarias. Este aspecto tiene mucha importancia para las aplicaciones de operaciones en el terreno, o sea, son aspectos de fundamental importancia dentro del contenido de la topografía para el ingeniero de la rama agropecuaria.

Nota: En planimetría no se consideraba la forma real del terreno, ya que solo se consideraba la proyección de la superficie sobre el plano horizontal.

CONCEPTOS FUNDAMENTALES

SUPERFICIE DE NIVEL: Los levantamientos planimétricos para extensiones relativamente pequeñas se puede considerar la Tierra como plana. De esta manera, la posición plana en dos dimensiones queda fácilmente representada sin un error apreciable. Pero los puntos situados sobre el terreno tienen diversas elevaciones o alturas y es necesario además de su localización mapear un sistema que facilite su determinación y representación de sus posiciones altimétrica con relación a una superficie horizontal sino concéntrica a la tierra. A la superficie concéntrica a la tierra que se toma como referencia para la determinación altimétrica se les denomina superficie de nivel, y se define como aquella superficie continua, situada en cualquier posición, pero perpendicular a la gravedad resultando, por lo tanto, una superficie equipotencial. Dentro de los límites propios de la topografía, las superficies de nivel pueden ser consideradas esféricas, y, por consiguiente, equivalentes y paralelas, pero por tal consideración no puede ser aceptada en geodesia, ya que son más elípticas y tienden aproximarse más en los polos que en el ecuador.

LINEA DE NIVEL: Es toda línea perteneciente a una superficie de nivel y por consiguiente, normal a la dirección de la fuerza de gravedad en cada uno de los puntos.

NIVEL MEDIO DEL MAR: La superficie de los mares en clama tiene que ser siempre perpendicular a la gravedad, y por tanto, es por definición una superficie de nivel. Esta condición posibilita que adoptando dicha superficie de nivel como superficie de cota 0 por todos los países, las elevaciones de la corteza terrestre pueden ser comparadas ente sí, cualquiera que sea el lugar en que se encuentren localizados. Ejemplo: tenemos que el monte Everest en el Himalaya, tiene más de 6000m de alto que el pico Cuba. La altura del nivel medio del mar se mide con instrumentos llamados mareógrafos, instalados en aguas razonablemente tranquilas, en las proximidades de la costa. Para los trabajos geodésicos y topográficos, la determinación del nivel medio del mar la realizan instituciones especializadas de cada país y los mismos aparecen indicados en los mapas topográficos nacionales.

SUPERFICIE DE REFERENCIA ARBITRARIA: Cuando se va a realizar un trabajo altimétrico en que se requiere conocer el desnivel relativo entre puntos característicos puede tomarse una superficie de comparación arbitraria, asignándole a un punto bien definido sobre el terreno o establecido con ese fin. Esto debe hacerse cuidando que la altura asignada al punto que vayan a levantarse quede por encima de la superficie de referencia, de manera que sus elevaciones sean positivas.

COTAS ALTIMÉTRICAS: Son las elevaciones de los puntos con respecto a una superficie que se toma como referencia. Las superficies de referencia pueden ser el nivel del mar u otra superficie arbitraria, por eso es necesario distinguirla denominándose cotas altimétricas relativas a las elevaciones de los puntos sobre una superficie de comparación elegida arbitrariamente y cotas altimétricas absolutas o altitudes a las que se encuentran referidas al nivel medio del mar. En los trabajos técnicos se emplean más comúnmente la denominación de cotas absolutas, y en los trabajos y documentos de carácter científicos la denominación de altitudes.

PUNTOS DE COTA FIJA (PCF): Son aquellos puntos cuyas altitudes han sido determinadas y ajustadas, sirviendo estos valores como superficies de nivel de referencia para los diversos trabajos topográficos y su control. Estos puntos se encuentran distribuidos por todo el territorio nacional, en mayor o menor número, en dependencia del grado de desarrollo e importancia técnica-económica de cada zona, constituyendo lo que se denomina redes de apoyo y control altimétrico.

PLANO HORIZONTAL: Es el plano normal a la dirección de la fuerza de gravedad en ese punto, por lo tanto es tangente a la superficie de nivel que pasa por dicho punto. En topografía técnica, el plano horizontal y la superficie de nivel correspondiente pueden considerarse coincidentes dentro de las distancias a las cuales se realizan las visuales de nivelación.

LINEA HORIZONTAL: Es toda línea contenida en el plano horizontal, siendo tangente a la respectiva línea y tiene la misma dirección.

LINEA VERTICAL: Es la línea recta bajada hacia el centro de la tierra, lo cual corresponde a la dirección de la gravedad en dicho punto. Dentro de los límites topográficos se puede considerar como el hilo de una plomada que pende sobre el punto.

EQUIPOS Y MATERIAL USADOS

Los instrumentos utilizados en altimetría buscan perfección a la hora de medir alturas y elevaciones. El instrumento más importante en la materia es el Nivel, instrumento empleado en la nivelación por alturas, consiste en la determinación de la altura de los puntos del terreno, (en realidad de sus puntos característicos), sobre una superficie del nivel que se toma como superficie de comparación de nivel; esta superficie se puede elegir arbitrariamente y puede ser cualquiera, con la única condición de que todos los puntos de la superficie del terreno considerada estén situadas por encima de ellos.

También se usa una mira graduada, aunque para largas distancias pueden utilizarse un teodolito y un blanco. Este último método se denomina nivelación trigonométrica.

MÉTODOS ALTIMETRICOS

Los métodos altimétricos, llamados también métodos de nivelación, tienen como finalidad la determinación del desnivel entre dos o más puntos.

En altimetría se utilizan tres métodos para el cálculo de los desniveles que se denominan:

•      Nivelación geométrica
•    Nivelación trigonométrica
•    Nivelación barométrica.

MÉTODOS GENERALES DE LA NIVELACIÓN

Nivelación por alturas o geométricas: Es el principal y más exacto, se verifica por medio de la diferencia de las distancias de dos puntos a un plano horizontal.

Nivelación trigonométrica: Consiste en determinar las diferencia de altura entre dos puntos, por medio de los elementos que se usan en trigonometría como ángulos y distancias en el triangulo.

 LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO

Las mediciones y recopilaciones de datos suficiente al terreno que desea representar, a ese procedimiento se le conoce como levantamiento topográfico.

Digamos que el levantamiento topográfico es la primera fase del estudio técnico y descriptivo de un terreno. Se trata de examinar la superficie cuidadosamente teniendo en cuenta las características físicas, geográficas y geológicas del terreno, pero también las alteraciones existentes en el terreno y que se deban a la intervención del hombre (construcción de taludes, excavaciones, canteras…).

En realidad, un levantamiento topográfico consiste en un acopio de datos para poder realizar, con posterioridad, un plano que refleje el mayor detalle y exactitud posible del terreno en cuestión. Además de ser vital para la elaboración del plano del terreno, el levantamiento topográfico es una herramienta muy importante durante los trabajos de edificación porque con ellos se van poniendo las marcas en el terreno que sirven como guía la construcción.

Por eso, si vas a realizar cualquier tipo de obra en un terreno, es fundamental que cuentes con un buen levantamiento topográfico. No solo necesitarás un levantamiento topográfico para en el caso de edificaciones, los levantamientos topográficos también son necesarios para marcar los lindes de las parcelas, o señalar los puntos de amojonamiento, por ejemplo.

TIPOS DE LEVANTAMIENTOS TOPOGRÁFICOS

La principal misión en un levantamiento topográfico es, como hemos dicho, llevar a cabo una representación gráfica de un terreno lo más fielmente posible. Para ello, hay que establecer cuáles son las posiciones relativas de varios puntos tanto en el plano horizontal, es decir, lo que se conoce como planimetría, por un lado y por otro determinar la altura entre varios puntos tomando como referencia el plano horizontal, la nivelación directa.

Según sea el terreno donde se realice el levantamiento topográfico se pueden distinguir:

• Levantamientos topográficos urbanos.

• Levantamientos topográficos catastrales.

• Levantamientos topográficos de construcción.

• Levantamientos topográficos hidrográficos.

• Levantamientos topográficos forestales.

INSTRUMENTACIÓN UTILIZADA EN LOS LEVANTAMIENTOS TOPOGRÁFICOS

La instrumentación necesaria para realizar levantamientos topográficos consta de equipos que miden ángulos, desniveles, distancias y coordenadas. Existen instrumentos óptico-mecánicos como las brújulas taquimétricas, los teodolitos y los taquímetros.

Con el avance de la tecnología y la introducción del GPS ha surgido un instrumento electro-óptico con el que se pueden llevar a cabo los distintos tipos de medidas que antes necesitaban equipos diferentes. Se trata de las estaciones totales. Las estaciones totales son el resultado de incorporar un distanciómetro (medidor de distancias) a un teodolito electrónico. Con la estación total se puede calcular a tiempo real distancias, elevaciones o desniveles de distintos puntos.

Además, de la estación total, los receptores con GPS también se han convertido en un instrumento de gran utilidad en los trabajos relacionados con el levantamiento topográfico. Son especialmente útiles para determinar de manera precisa y exacta las coordenadas de los terrenos reduciendo al mínimo los márgenes de error.

TIPOS DE ERRORES

Los errores que contienen las medidas son de dos tipos:

·       Sistemáticos: Estos pueden calcularse y eliminarse sus defectos, aplicando correcciones. Ejemplo: 30m que tiene una longitud mayor en 0,005m, introducirá un error positivo de 0,005m (5mm) Cada vez que se utiliza. El cambio de longitud de una cinta de acero resulta de una diferencia dada de temperaturas.

·         Accidentales: Son los que quedan después de haber eliminado las equivocaciones y los errores sistemáticos, son ocasionados por factores que quedan fuera de control del observador, obedecen las leyes de la probabilidad. Estos errores están presentes en todas las mediciones topográficas.