informe técnico levantamiento topográfico y georreferenciación
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2014 INFORME TÉCNICO LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO Y GEORREFERENCIACIÓN DE LA QUEBRADA SAHUANAY – ETAPA N° 1 – ETAPA N° 2. Alfonso Díaz C. Centro de Estudios y Prevención de Desastres - PREDES Informe Técnico Levantamiento Topográfico de la Quebrada Sahuanay – Etapa N° 01 Etapa N° 02 Pag. 1 Informe Técnico Levantamiento topográfico de la quebrada Sahuanay – Etapa N° 1 – Etapa N° 2. Elaborado por: Ing. Alfonso Díaz C. – Coordinador de estudio Bach. Julio Cesar Hurtado S. – Técnico Topógrafo Lima, Febrero 2014 Informe Técnico Levantamiento Topográfico de la Quebrada Sahuanay – Etapa N° 01 Etapa N° 02 Pag. 2 Informe Técnico Levantamiento topográfico de la quebrada Sahuanay – Etapa N° 1 – Etapa N° 2. Nombre del solicitante CENTRO DE ESTUDIOS Y PREVENCION DE DESASTRES - PREDES Calle Martín de Porres 161 San Isidro - Lima Web: http://www.predes.org.pe CENTRO DE ESTUDIOS Y PREVENCION DE DESASTRES Arq. Msc. José M. Sato O Presidente del Concejo Directivo – PREDES Ing. Juvenal Medina R. Coordinador del Proyecto DIPECHO Soc. Felipe Parado P. Coordinador del proyecto DIPECHO - Cusco Financiamiento: Proyecto DIPECHO PLAN DE ACCIÓN 2013 - 2014 Ejecución: EQUIPO CONSULTOR Ing. Alfonso Díaz C. – Coordinador de estudio Bach. Julio Cesar Hurtado S. – Técnico Topógrafo Elaboración del presente documento: Alfonso Díaz Calero, Ingeniero geógrafo © PROYECTO DIPECHO – Marzo 2014 Queda terminantemente prohibido su impresión o difusión sin permiso expreso de los socios DIPECHO. Informe Técnico Levantamiento Topográfico de la Quebrada Sahuanay – Etapa N° 01 Etapa N° 02 Pag. 3 INDICE 1. MEMORIA DESCRIPTIVA ...................................................................................................... 6 1.1 1.2 1.3 2. GENERALIDADES ....................................................................................................................... 6 UBICACIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO..................................................................... 6 RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN ............................................................................................... 8 GEOREFERENCIACION Y COLOCACION DE PUNTOS DE CONTROL GEODESICOS ........... 8 2.1 ALCANCES DE LOS TRABAJOS DE GEORREFERENCIACIÓN ........................................................... 8 2.2 OBJETIVOS DE LA GEORREFERENCIACIÓN .................................................................................. 8 2.3 ZONA DE TRABAJOS Y DURACIÓN............................................................................................... 8 2.3.1 Punto Base del IGN ............................................................................................................ 8 2.4 EQUIPO DE INGENIERÍA EMPLEADO ............................................................................................. 8 2.4.1 Operadores del GPS .......................................................................................................... 9 2.5 PROCEDIMIENTO Y EJECUCIÓN .................................................................................................. 9 2.5.1 Planeamiento ...................................................................................................................... 9 2.5.2 Trabajos de Campo............................................................................................................ 9 2.5.3 Procedimiento ..................................................................................................................... 9 2.5.3.1 Control Horizontal ....................................................................................................... 9 2.5.3.2 Control Vertical .......................................................................................................... 11 2.5.4 Cálculos de Gabinete ....................................................................................................... 12 2.6 DESCRIPCIÓN DE LOS DATOS Y EL PROCESAMIENTO DE LA DATA OBTENIDA A TRAVÉS DE GPS DIFERENCIAL. ..................................................................................................................................... 12 2.6.1 Registros del GPS en Campo .......................................................................................... 12 2.6.2 Parámetros para el Post Proceso .................................................................................... 13 2.6.3 Post Proceso .................................................................................................................... 13 2.7 RESULTADOS .......................................................................................................................... 13 2.7.1 Coordenadas UTM WGS-84 ............................................................................................ 13 2.7.2 Factores de Escala ........................................................................................................... 13 3. LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO ..................................................................................... 14 3.1 OBJETIVO Y ALCANCES DEL LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO ..................................................... 14 3.2 METODOLOGÍA........................................................................................................................ 14 3.3 TRABAJOS DE CAMPO.............................................................................................................. 15 3.3.1 Reconocimiento del Área de estudio ............................................................................... 15 3.3.2 Equipo y Personal de Ingeniería empleado..................................................................... 15 3.3.3 Enlace con el Sistema de Control Horizontal del IGN ..................................................... 16 3.3.4 Medición de Ángulos Horizontales y Verticales .............................................................. 16 3.3.4.1 Cálculo del Angulo Horizontal .................................................................................. 17 3.3.4.2 Cálculo del Angulo Vertical ....................................................................................... 17 Informe Técnico Levantamiento Topográfico de la Quebrada Sahuanay – Etapa N° 01 Etapa N° 02 Pag. 4 3.3.4.3 Medición Electrónica de Distancias ......................................................................... 17 3.3.4.4 Corrección del Error de Refracción y Curvatura ...................................................... 17 3.3.4.5 Corrección Atmosférica ............................................................................................ 18 3.3.5 Enlace con el Sistema de Control Vertical del IGN ......................................................... 18 3.3.5.1 Nivelación Geométrica ............................................................................................. 18 3.3.5.2 Precisión de la Nivelación......................................................................................... 19 3.3.6 Replanteo de estructuras existentes................................................................................ 20 4. TRABAJOS DE GABINETE .................................................................................................. 20 4.1 4.2 4.3 EQUIPO EMPLEADO ................................................................................................................. 21 COMPENSACIÓN DE LA POLIGONAL BÁSICA .............................................................................. 21 PLANO TOPOGRÁFICO DE LA ZONA CRITICA. ............................................................................. 21 Informe Técnico Levantamiento Topográfico de la Quebrada Sahuanay – Etapa N° 01 Etapa N° 02 Pag. 5 INFORME TÉCNICO LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO DE LA QUEBRADA SAHUANAY – ETAPA N° 1 – ETAPA N° 2. 1. MEMORIA DESCRIPTIVA 1.1 Generalidades Para los Servicios de Topografía - georreferenciación, se contrató los servicios de especialistas topógrafos, de gran experiencia en los servicios de Topografía, En ésta oportunidad ha sido contratado, para la determinación de las condiciones topográficas a detalle, en la quebrada Sahuanay, el cual se ubica en el distrito de Tamburco, provincia de Abancay, departamento de Apurímac. A continuación se presenta un informe técnico en el cual se desarrollaron las actividades propias de la Georreferenciación y Levantamiento Topográfico, necesarias para generar la información requerida en los estudios de riesgos y futuros estudios hidráulicos. 1.2 Ubicación y Descripción del Área de Estudio El proyecto se encuentra ubicado en: Cuadro N° 1 ubicación política Apurímac Abancay Tamburco Tamburco Tamburco, Sahuanay y Mancacalle Departamento / Región Provincia Distrito Localidad Cercana Centros Poblados La cuenca de Sahuanay, políticamente se ubica en las provincias de Apurímac, distrito de Tamburco, exactamente en el extremo Norte de la Región Apurímac, limitando por el sur con la ciudad de Abancay y por el Norte con el nevado del Ampay y por los extremos de Oeste y este con áreas naturales, geográficamente se ubica en el sector 18, de la zona horaria del Perú, entre las coordenadas detalladas en el cuadro N° 2. Cuadro N° 2 Ubicación y coordenadas PUNTO 1 2 3 Coordenadas UTM NORTE ESTE 8499017 727482 8495593 729701 8491711 728938 ALTITUD 4025 3097 2385 Fuente: Mapa base de la cuenca Sahuanay Informe Técnico Levantamiento Topográfico de la Quebrada Sahuanay – Etapa N° 01 Etapa N° 02 Pag. 6 Figura 01: Mapa de la zona de levantamiento topografico Informe Técnico Levantamiento Topográfico de la Quebrada Sahuanay – Etapa N° 01 Etapa N° 02 Pag. 7 1.3 Recopilación de Información Para la elaboración del estudio, se ha obtenido la siguiente información: Instituto Geográfico Nacional (IGN), Perteneciente a Abancay Escala 1:100000. Planos en formato Digital de la ciudad de Huari, facilitados por la Municipalidad de dicha Ciudad. Fichas del Punto Geodésicos de orden “A” monumentado por el Instituto Geográfico Nacional (IGN), con la descripción “An01” de nombre ABANCAY. Vistas aéreas actuales del centro poblado de la cuenca de Sahuanay 2. GEOREFERENCIACION Y COLOCACION DE PUNTOS DE CONTROL GEODESICOS 2.1 Alcances de los Trabajos de Georreferenciación El trabajo consistió en la determinación de las coordenadas geodésicas de los puntos de control, colocados en la zona del proyecto. Éste trabajo tuvo una serie de actividades tales como: 2.2 Procesamiento previo de imágenes de satélite Instalación de la Base en el punto Oficial del IGN de nombre “ABANCAY” y código de identificación An0, para la traslación de coordenadas. Objetivos de la Georreferenciación Determinación de las coordenadas y el control geodésico del levantamiento topográfico (en la etapa N° 1 y etapa N° 2) de orden “C”, con GPS diferencial doble frecuencia, con Base en el Punto de Orden “CERO” en Apurímac. 2.3 Zona de Trabajos y Duración 2.3.1 Punto Base del IGN El Punto base utilizado para enlazarnos a la Red Geodésica, fue el punto “ABANCAY”. 2.4 GPS Equipo de Ingeniería empleado 01 GPS DIFERENCIAL, o Marca: Trimble Navigation. o Modelo: 4800 series o Frecuencia: L1/L2 Informe Técnico Levantamiento Topográfico de la Quebrada Sahuanay – Etapa N° 01 Etapa N° 02 Pag. 8 01 GPS DIFERENCIAL o Marca: o Modelo: o Frecuencia: 2.4.1 Trimble Navigation. R6 Series. L1/l2 Operadores del GPS Cuadro N° 03 Personal de campo 2.5 PERSONAL CARGO Bach. Julio Cesar Hurtado Tec. Marco Arostegui Operador de GPS y Procesador Operador de GPS Procedimiento y Ejecución 2.5.1 Planeamiento En esta etapa se ha recopilado información del punto geodésico “ABANCAY” (Ficha Técnica) con la ubicación y descripción del mismo, el cual fue adquirido en el IGN (Instituto Geográfico Nacional). 2.5.2 Trabajos de Campo Los trabajos se iniciaron los días 10, 11 y 12 de setiembre la primera etapa, y 02, 03, 04 de febrero la segunda etapa, para ello se instaló la base en el punto geodésico denominado “ABANCAY” de orden “CERO” y se procedió a medir los 01 puntos. Los puntos se midieron dos horas y media de observación, determinando de ésta manera los puntos de orden “C”. Para efectuar el posicionamiento de los puntos de control, se mide desde la estación de “Referencia – Base”; en sesiones continuas. Hallándose de ésta manera el vector tridimensional entre la base y el rover. Posteriormente dicho vector es ajustado a las coordenadas de la Estación base, teniendo como marco de referencia el ITRF94. 2.5.3 Procedimiento 2.5.3.1 Control Horizontal Para el control Horizontal, se utilizó el método Diferencial o Estático, el cual consiste en colocar un equipo GPS Master (BASE), en el Punto Geodésico con coordenadas conocidas, para este proyecto se utilizó el punto de la Estación GPS Permanente: ABANCAY, de Orden “0”, perteneciente a la Red Geodésica Nacional del Instituto Geográfico Nacional del Perú. Informe Técnico Levantamiento Topográfico de la Quebrada Sahuanay – Etapa N° 01 Etapa N° 02 Pag. 9 Los valores de las coordenadas y elevaciones, proporcionados por el IGN, en el sistema WGS-84, se muestran en el cuadro siguiente: Cuadro N° 04 Coordenada Generada COORDENADAS UTM : ZONA 18 South Nombre Norte Este ABANCAY 8495593.00 729701.00 Nro 1 Altura Geoidal 3097.00 En este proyecto, se usó 01receptor Diferencial GPS L1/L2, para tener lecturas simultaneas y optimizar la geometría de la red geodésica. Los receptores GPS diferenciales ( Rover), recibieron las ondas de radio emitidas por los satélites simultáneamente. Los parámetros de medición, utilizados para éste trabajo fueron los siguientes: Cuadro N° 05 Parámetros de medición topográficos Sistema Equipos Frecuencias Tiempo Nro Satélites Intervalo de grabación Mascara de elevación Dilución Estático Diferencial GPS 02 GPS Rover L1, L2 03:30 hrs. Continuas, de toma de información por punto como promedio. 4 satélites como mínimo. 3 para la posición y 1 para la altura Cada 10 segundos 13 grados PDOP menor a 6, para considerar buena la información Después de que los receptores GPS captaron la información satelital necesaria, para la determinación de las coordenadas, ésta es transferida a una computadora utilizando el programa TGO v1.63 de Trimble Navigation (Trimble Geomatic Office). La información es analizada, luego se realiza el post proceso de las líneas-base generadas a través de las estaciones GPS con el método estático. Las consideraciones tomadas para el proceso son los siguientes: Examinar los detalles de la solución de línea base que no están disponibles en el resumen de una línea, tales como los errores en NEA (Norte, Este, Altura), o el número de mediciones utilizadas y/o rechazadas. Verificar la información de estación de la solución con respecto a las notas tomadas en el campo. Ponga atención especial a: - Los nombres de estación - Las alturas de antena, tipos y métodos de medición - Los tiempos de inicio y parada Comprobar el resumen de seguimiento de fases del satélite combinado. Comprobar los dibujos residuales de cada satélite. Estos muestran el RMS de cada satélite, utilizado para determinar la solución de línea base, a su vez rechazar en los tiempos donde se genere mayor valor de RMS. Informe Técnico Levantamiento Topográfico de la Quebrada Sahuanay – Etapa N° 01 Etapa N° 02 Pag. 10 Posteriormente se realiza el Ajuste de Redes por el método de Mínimos Cuadrados, basado en la teoría de probabilidades, para la determinación de los valores de las coordenadas. La finalidad de realizar un ajuste por mínimos cuadrados de una red es: Estimar y quitar los errores aleatorios. Proporcionar una solución única cuando existen datos redundantes. Minimizar las correcciones hechas a las observaciones. Detectar equivocaciones y errores grandes. Generar información para el análisis, incluidas las estimaciones de la precisión. Una vez completado y logrado un ajuste por mínimos cuadrados se determinará que: No existen equivocaciones ni errores sistemáticos en las observaciones y puntos de control. Una vez completado y logrado un ajuste por mínimos cuadrados se determinará que: No existen equivocaciones ni errores sistemáticos en las observaciones y puntos de control Cualquier error remanente será pequeño, aleatorio, y adecuadamente distribuido. No existen equivocaciones ni errores sistemáticos en las observaciones y puntos de control Cualquier error remanente será pequeño, aleatorio, y adecuadamente distribuido. Un ajuste por mínimos cuadrados asegura buenos cierres de posiciones y estimaciones de respetabilidad; de esta manera se asegura la fiabilidad de las mediciones actuales y futuras. Para completar un ajuste logrado, una red de mínimos cuadrados debe satisfacer los siguientes criterios: La red debe cerrarse geométrica y matemáticamente. La suma de los cuadrados ponderados de los residuales debe ser minimizada. 2.5.3.2 Control Vertical Para el control vertical, (elevaciones) se ha utilizado la corrección por el modelo de ondulación, utilizando el EGM96. Este modelo Geopotencial EGM96 es uno de los modelos de la Tierra que consta de los coeficientes armónicos esféricos para completar el grado y orden 360. Se trata de una solución compuesta, que consta de: (1) Una combinación solución a grado y el orden 70. (2) Un bloque diagonal solución de grado 71 a 359. (3) La solución de cuadratura en grado 360. Informe Técnico Levantamiento Topográfico de la Quebrada Sahuanay – Etapa N° 01 Etapa N° 02 Pag. 11 Actualmente es el modelo utilizado por el Instituto Geográfico Nacional de nuestro país. 2.5.4 Cálculos de Gabinete La información obtenida en campo en los receptores se transfiere a una computadora para realizar el post proceso con el software TBC (Trimble Bussines Center), obteniendo coordenadas cartesianas. Para el cálculo de las coordenadas en gabinete se ha eliminado los satélites que presentan señales con mucho ruido, así como los saltos de ciclo. Se han mantenido los valores por defecto para el RMS, estando éstos debajo de 0.015m. Las mediciones Diferenciales GPS, están afectadas por errores sistemáticos, cuyos errores son resueltos por el posicionamiento diferencial (relativo) en el modo estático. DATUM Un datum geodésico es una referencia de las medidas tomadas. En geodesia un datum es un conjunto de puntos de referencia en la superficie terrestre en base a los cuales las medidas de la posición son tomadas y un modelo asociado de la forma de la tierra (elipsoide de referencia) para definir el sistema de coordenadas geográfico. Datums horizontales son utilizados para describir un punto sobre la superficie terrestre. Datums verticales miden elevaciones o profundidades. En ingeniería y drafting, un datum es un punto de referencia, superficie o ejes sobre un objeto con los cuales las medidas son tomadas. Datum vertical es el que describe la relación de las altitudes relacionadas con la gravedad de la tierra. En la mayoría de los casos los datums verticales estarán referidos a un nivel medio del mar basado en observaciones del nivel de agua en un largo periodo de tiempo. Las altitudes episódicas son tratadas como relativas a un sistema de coordenadas episódico tridimensional referido a un datum geodésico. 2.6 Descripción de los Datos y el Procesamiento de la Data obtenida a través de GPS Diferencial. 2.6.1 Registros del GPS en Campo Los datos tomados en campo por el GPS, llamados “EPOCAS”, son registrados en intervalos de 10 segundos. Luego de las sesiones de toma de datos, éstos son descargados del receptor, que es un pequeño ordenador, en el cual ha sido grabada la información, a la computadora, para iniciar los cálculos del Post Proceso. Informe Técnico Levantamiento Topográfico de la Quebrada Sahuanay – Etapa N° 01 Etapa N° 02 Pag. 12 2.6.2 Parámetros para el Post Proceso La data GPS, es importada por el Software Trimble Geomatics Office, el cual entiende la información registrada. Son definidos ciertos parámetros para el inicio del cálculo, que determinará las coordenadas que quieren ser halladas. Entre éstos parámetros tenemos los más importantes: El ángulo de corte: el cual define el ángulo sobre el horizonte, sobre el cual se tomará la data. Los modelos Troposféricos y Ionosféricas: los cuales definen los modelos a ser utilizados en el cálculo, debido a que la tropósfera y la ionósfera, retardan la señal enviada por los satélites. 2.6.3 Post Proceso La información es procesada, a través de cálculos interactivos, resolviéndose las ambigüedades. Cada vector ó línea base es post procesada. 2.7 Resultados 2.7.1 Coordenadas UTM WGS-84 Reference ellipsoid Datum Proyección Zona : WGS-84 : WGS-84 : Universal Transversal Mercator : 18 L Cuadro N° 06 Coordenadas de BM generados 2.7.2 Descripción Norte Este BM-01 BM-02 8492521.04 8495939.05 729601.58 729613.11 Elevación Geoidal 2495.01 3219.02 Factores de Escala Cuadro N° 07 Coordenadas de BM generados Informe Técnico Levantamiento Topográfico de la Quebrada Sahuanay – Etapa N° 01 Etapa N° 02 Pag. 13 3. LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO 3.1 Objetivo y Alcances del Levantamiento Topográfico El objetivo del Estudio Topográfico es proporcionar información básica y necesaria basada en informes recopilados y evaluados, en data topográfica tomada en campo y procesada en gabinete de la topografía, cartografía, elementos estructurales, hidráulicos y demás de la zona materia del estudio. El objetivo secundario es obtener Benchs Marks o Puntos de control en un número suficiente como para desarrollar trabajos de verificación de cotas (principalmente Su-rasante) y tener cotas de referencia para los trabajos a licitarse. El objetivo de un levantamiento topográfico es la determinación, tanto en planimetría como en altimetría, de puntos del terreno necesarios para la representación fidedigna de un determinado sector del terreno a fin de: Realizar el levantamiento topográfico, correspondiente al sitio de interés donde se construirán las obras propias de este proyecto. Generar toda la información del terreno, por medio de nube de puntos, detallando las características topográficas de la quebrada, los cambios de pendiente. Aplicar conocimientos básicos de topografía para la generación de información primaria usando equipos de última tecnología. Hacer los amarres en coordenadas y cota, partiendo de dos Puntos Geodésicos de 2do orden, los cuales se encuentran enlazados a la Red Geodésica Nacional y en el Sistema de Coordenadas UTM (Universal Transversa de Mercator), colocados en la cercanías del Proyecto. Elaborar planos topográficos a escalas adecuadas. Proporcionar información de base para los estudios hidráulicos, geológicos, canteras, fuentes de agua, suelos, y de impacto ambiental. 3.2 Metodología La metodología adoptada para el cumplimiento de los objetivos antes descritos es la siguiente: Recopilación y evaluación de la información topográfica existente tales como Cartas nacionales, Fichas del IGN de puntos geodésicos de primer orden, planos topográficos realizados en el área de estudio, etc. Desplazamiento de una brigada de topografía a la zona en estudio Luego de la entrega del terreno, se procedió con el reconocimiento de la zona en campo, verificando el área de trabajo así como las zonas aledañas para su delimitación. Para poder enlazar el área de estudio del Proyecto a la Red Geodésica Nacional Satelital se empleó las coordenadas geodésicas de dos (02) puntos de control de orden “C”, obtenido con los trabajos de Georeferenciacion. Para el levantamiento topográfico del área de estudio se estableció la poligonal básica: que sirvió de apoyo para el levantamiento de los detalles propios del presente estudio. Informe Técnico Levantamiento Topográfico de la Quebrada Sahuanay – Etapa N° 01 Etapa N° 02 Pag. 14 Para el levantamiento topográfico se empleó 01 Estación Total marca TopCom con motor Servo especial para replanteo, con precisión de 3 seg. En ángulo y de 1 mm en distancia, 03 prismas, 02 equipos de radiocomunicación. La automatización del trabajo de campo se efectuó en forma diaria y de la siguiente manera: se efectuó la toma de datos de campo durante el día, la transmisión de la información de campo a una computadora al caer la luz del sol, la verificación en la computadora de la información tomada en campo, el procesamiento de la información para obtener planos topográficos a escala conveniente. Durante y una vez terminado el trabajo en campo de topografía se procedió al procesamiento en gabinete de la información topográfica en el software AutoCAD Civil 3D 2014, elaborando planos topográficos a escala 1/1,000, perfiles longitudinales y vías principales, curvas de nivel al metro a escala conveniente Se incluye el presente Informe de Topografía, que contiene información general de los trabajos realizados para la elaboración de este informe, tal como, la descripción detallada de los procedimientos llevados a cabo tanto en campo como en gabinete, información técnica, memorias de cálculo, panel de fotografías, planos topográficos, entre otros relativos al levantamiento topográfico. 3.3 Trabajos de Campo El Levantamiento Topográfico se refiere al establecimiento de puntos de control horizontal y vertical, los cuales tiene que ser enlazados a un sistema de referencia, en este caso al Sistema de control Horizontal y Vertical del IGN, y a la toma de una cantidad adecuada de puntos de levantamiento a fin de representar fidedignamente el terreno existente en planos topográficos. La automatización del trabajo se efectuó de la siguiente manera: Toma de datos de campo durante el día Bajada de información al caer la luz del sol Verificación en la computadora de la información tomada en campo Procesamiento de la información 3.3.1 Reconocimiento del Área de estudio Como primer trabajo se ubicó los Puntos de Control BM-01 y BM-02, puntos de control establecidos a partir de la Georeferenciación, enlazados con un Punto Geodésico de orden “A” establecido por el IGN (instituto Geográfico Nacional), con la descripción “ABANCAY”. Para que a partir de ellos poder enlazar la Poligonal Básica que se establecieron para el Levantamiento Topográfico con la Red Geodésica Horizontal Nacional. Para la Zona de estudio se estableció la Poligonal Básica, con una línea base de inicio BM01 – BM-02 3.3.2 Equipo y Personal de Ingeniería empleado El control topográfico fue llevado a cabo en forma diaria desde el 17 de Marzo al 28 de Marzo de 2012, mediante el uso de: Informe Técnico Levantamiento Topográfico de la Quebrada Sahuanay – Etapa N° 01 Etapa N° 02 Pag. 15 Personal Empleado: 01 Ingeniero Geógrafo responsable del trabajo 01 Bachiller de Ingeniería Civil, encargado de realizar el trabajo de topografía 01 topógrafo 02 Prismeros Recursos Empleados: 01 Estación total TopCom 02 Prismas. 02 Prismeros 01 Entre otros accesorios como trípodes, baterías, wincha, pintura, cemento, etc. 3.3.3 Enlace con el Sistema de Control Horizontal del IGN El enlace con el sistema de control horizontal del IGN consistió en definir las coordenadas UTM en el Sistema WGS-84 de los vértices de las Poligonal Básica para lo cual se usó los puntos de control BM-01 (Referencia) y BM-02 (Base - Vértice de la Poligonal Básica) de coordenadas geodésicas de orden “C”, establecidos en la zona del proyecto, los cuales fueron enlazados desde el punto geodésico de orden “A” establecido por el IGN (Instituto Geográfico Nacional). Cuadro N° 08 Coordenadas geografías de la Georreferenciación. RECOMENDACION PUNTO BASE REFERENCIA BM-01 BM-02 3.3.4 COORDENADAS TOTALES TOPOGRAFICAS NORTE (m) ESTE (m) 8492521.04 729601.58 8495939.05 729613.11 ALTURA ORTHO (m) 2495.01 3219.02 Medición de Ángulos Horizontales y Verticales La medición de los ángulos horizontales se efectuó con una (01) Estación Total TopCom System 610S con motor Servo especial para replanteo, la cual elimina los errores del cálculo de ángulos horizontales y verticales que se producen normalmente en los teodolitos convencionales. El principio de lectura está basado en la lectura de una señal integrada sobre la superficie completa del dispositivo electrónico horizontal y vertical y la obtención de un valor angular medio. De esta manera, se elimina completamente la falta de precisión que se produce debido a la excentricidad y a la graduación, el sistema de medición de ángulos facilita la compensación automática en los siguientes casos: Corrección automática de errores del censor de ángulos. Corrección automática del error de colimación y de la inclinación del eje de muñones. Corrección automática de error de colimación del seguidor. Cálculo de la medida aritmética para la eliminación de los errores de puntería. Informe Técnico Levantamiento Topográfico de la Quebrada Sahuanay – Etapa N° 01 Etapa N° 02 Pag. 16 3.3.4.1 Cálculo del Angulo Horizontal La fórmula que a continuación se explica, se emplea para calcular el ángulo horizontal. AH AHS EH 1 1 1 YH V sen V tan V tan V Dónde: AHS EH YH V : : : : Angulo Horizontal medido por el censor electrónico. Error de colimación horizontal Error de nivelado en ángulo recto al telescopio Error de eje horizontal 3.3.4.2 Cálculo del Angulo Vertical La fórmula que a continuación se explica, se emplea para calcular el ángulo vertical. AV AVS EV YV Donde AVS EV YV : : : Angulo vertical medido por el círculo electrónico Error de colimación vertical Desviación en el vertical, medida por el compensador automático del nivel. 3.3.4.3 Medición Electrónica de Distancias La medición electrónica de distancias se ha ejecutado con el distanciómetro incorporado de la Estación Total. El módulo de medición de distancia de Geodimeter System 610S opera dentro del área de infrarroja del espectro electromagnético. Transmite un rayo de luz infrarroja, el rayo de luz reflejado es recibido por el instrumento y, con ayuda de un comparador, se puede medir el desfase entre la señal transmitida y recibida. Gracias a un microprocesador incorporado, la medida de tiempo del desfase se convierte en medida de distancia y se almacena en memoria como tal, con precisión de mm. El tiempo de medida para cada punto toma 3.5 segundos. La precisión de la medida de distancia es de (5mm + 3ppm). El factor PPM (partes por millón) puede ser considerado en términos de milímetros por kilómetro. Por ello, 3PPM significa 3 mm/Km. 3.3.4.4 Corrección del Error de Refracción y Curvatura Ya que la proyección de las alturas y las distancias se calcula con sólo multiplicar la distancia medida geométricamente por el seno y el coseno, respectivamente del ángulo cenital medido, le errores de cálculo se pueden deber principalmente a la curvatura de la tierra, y la refracción. Informe Técnico Levantamiento Topográfico de la Quebrada Sahuanay – Etapa N° 01 Etapa N° 02 Pag. 17 A continuación se muestran las dos fórmulas que la estación total Geodimeter 610S emplea para el cálculo automático de los errores de curvatura y refracción. DH DG senZ DG2 sen 2Z K 1 2 RT 2 DV DG cos Z DG2 sen2 Z 1 K 2 RT Dónde: DH DZ DG RT K 3.3.4.5 : : : : : Distancia horizontal Diferencia de altura Distancia geométrica Valor medio del radio de la tierra en Km. = 6 372 Media de la constante de refracción = 0,142 Corrección Atmosférica La velocidad de la luz varía levemente al ir atravesando diferentes presiones y temperaturas de aire, se debe aplicar un factor de corrección atmosférica para obtener la distancia correcta al final de los cálculos. Este factor de corrección atmosférica se calcula con la siguiente fórmula: Dónde: P t : Presión en milibares : Temperatura del aire en grados Celsius El Geodimeter 610S calcula y corrige esto automáticamente, la corrección cero se obtiene con una temperatura ambiente de 20 °C y a una presión atmosférica de 750 mmHg. 3.3.5 Enlace con el Sistema de Control Vertical del IGN El enlace con el sistema de control vertical del IGN, consistió en definir las elevaciones absolutas de los vértices de las Poligonal Básica para lo cual se usó las elevaciones Geoidal de los puntos geodésicos de orden “C” de los puntos de control BM-01 y BM-02 establecidos en la zona del proyecto, los cuales fueron enlazados con el punto geodésico de orden “A” establecido por el IGN (Instituto Geográfico Nacional). Para enlazar la altura de toda la zona del proyecto se utilizó la altura determinada del Punto Geodésico BM-02, el cual se empleó como base para enlazar esta altura con todos los vértices de la Poligonal básica, mediante nivelación geométrica de ida y vuelta. 3.3.5.1 Nivelación Geométrica Es el proceso de determinar la diferencia de elevación de dos puntos, el instrumento se coloca entre los 2 puntos a medir lo más equidistante posible, pero sin preocuparse de que el instrumento se estacione en la línea recta que une los dos puntos. Informe Técnico Levantamiento Topográfico de la Quebrada Sahuanay – Etapa N° 01 Etapa N° 02 Pag. 18 La lectura h1 (vista atrás) se efectúa sobre la mira colocada en el punto BM; Esta mira se transporta enseguida al punto 1 donde a su vez se hace la lectura h2 (vista adelante) y así sucesivamente con el resto de los puntos. La nivelación Geométrica es la más precisa, ya que los errores residuales del ajuste del instrumento compensan recíprocamente con el efecto de la curvatura de la tierra y la refracción. Cuando no es posible hacer una nivelación simple debido a que el terreno no permite la visualización de la mira, ya sea por su forma accidentada o por obstáculos existentes. Se puede tomar una vista atrás y varias vistas adelante. 3.3.5.2 Precisión de la Nivelación Toda nivelación tiene 2 métodos para calcular su precisión: Nivelación de ida y vuelta. Nivelación entre 2 puntos BM. El error de cierre de la nivelación es la diferencia entre la cota de partida y la de llegada, el error es relativo cuando la referencia es relativa, el error es absoluto cuando la referencia es un BM. Existen diferentes tipos precisión en la nivelación: NIVELACIÓN APROXIMADA (TERCER ORDEN) Se utiliza para reconocimientos, levantamientos preliminares, donde las visuales pueden ser de hasta 300 m. Lectura a la mira con la aproximación de 3 cm sin la necesidad de que la distancia de vista atrás y vista adelante sean iguales. ERROR TOLERABLE 0.15 DISTANCIA EN km NIVELACIÓN ORDINARIA Se utiliza para trazos de rutas en camino, visuales de hasta 150 m, lectura en la mira con aproximación de 3 a 5 mm. La distancia de vista atrás aproximadamente igual a la distancia de vista adelante. Puntos de cambio sólidos. ERROR TOLERABLE 0.04 DISTANCIA EN km NIVELACIÓN PRECISA (SEGUNDO ORDEN) Se utiliza para colocar BM. en obras de ingeniería, visuales de hasta 100 m, lecturas en la mira con aproximación de 1 mm. Usar miras de buena calidad, distancia de vista atrás y vista adelante iguales medidas a pasos. Se debe de tener precaución antes de tomar las lecturas empleando para los puntos de cambio estacas con clavos o escogiendo objetos bien fijos. Informe Técnico Levantamiento Topográfico de la Quebrada Sahuanay – Etapa N° 01 Etapa N° 02 Pag. 19 ERROR TOLERABLE 0.02 DISTANCIA EN km NIVELACIÓN DE PRECISIÓN (PRIMER ORDEN) Se utiliza para establecer BM. con gran precisión, niveles de alta calidad, miras de calidad, lecturas en la mira con aproximación de 1 mm, leyendo con los 3 hilos estadimétricos para promediar y corroborar la lectura del hilo medio. El nivel debe estar protegido del sol para que la burbuja de nivel no se desfase. La distancia de vista atrás y vista adelante deben ser iguales y medidos con los hilos estadimétricos. ERROR TOLERABLE 0.01 DISTANCIA EN km Para el presente proyecto se empleó la nivelación Geométrica de ida y vuelta y de un nivel de precisión de orden cero, la cotas bases empleados fueron los obtenidos a partir de la Georreferenciación (BM-01 y BM-02), claro está que debido a la topografía accidentada y vértices de la poligonal ubicados en zonas inaccesibles por su gran elevación no se realizó la nivelación geométrica para estos puntos. 3.3.6 Replanteo de estructuras existentes Se empleó el método de Radiación. A partir de las poligonales básicas se trasladó puntos hacia las estructuras a replantear, estableciéndose los vértices de la poligonal de apoyo para el levantamiento de los detalles de la Estructura. Una vez materializados los vértices de la poligonal en el terreno se procedió a la toma de datos tanto de la poligonal como de la Estructura. Dichos datos fueron tomados con una Estación Total TopCom con motor Servo especial para replanteo, mediante el cual se consigue acceder a puntos que son inaccesibles con el prisma normal. Luego los datos recogidos en campo fueron trabajados en gabinete para su verificación y ajuste. Las estructuras replanteadas fueron las siguientes: Bordes de carreteras, postes de señales, propiedades privadas, viviendas, muros de contención. Puentes existentes, Vados existentes, losa de aproximación Puntos de control, BMs, trincheras, calicatas, hito de kilometraje, pelo de agua o borde de quebrada, trochas carrozables, etc. 4. TRABAJOS DE GABINETE Los trabajos de gabinete consistieron básicamente en: Compensación de la poligonal Básica para el enlace del levantamiento topográfico con el sistema de control Horizontal del IGN. Procesamiento de la información topográfica tomada en campo. Elaboración de planos topográficos a escalas adecuadas. Informe Técnico Levantamiento Topográfico de la Quebrada Sahuanay – Etapa N° 01 Etapa N° 02 Pag. 20 4.1 Equipo empleado Los datos correspondientes al levantamiento topográfico han sido procesados en sistemas computarizados, utilizando los siguientes equipos y herramientas: 01 PC Intel (R) (TM) i7 CPU 2.93 GHz de 4.0 GB de RAM. Software Geodimeter Software Tools 2.0, para transmitir toda la información tomada en el campo a una PC. Software AutoCAD Civil 3D 2014 para el procesamiento de los datos topográficos. Software AutoCAD 2013 para la elaboración de los planos correspondientes. 4.2 Compensación de la Poligonal Básica A continuación se detalla la metodología adoptada para la compensación de la poligonal Básica: Se compensan los ángulos horizontales observados en campo para que cumplan la condición geométrica. Con un azimut de partida conocido y los ángulos horizontales compensados se calculan los azimutes de los lados de la poligonal. Con los azimutes calculados y las distancias observadas se calculan los incrementos en este y norte, los cuales son adicionados a las coordenadas de un vértice para obtener las coordenadas del siguiente, así hasta cerrar la poligonal. La diferencia entre las coordenadas calculadas y las coordenadas del punto de inicio se debe repartir proporcionalmente en toda la poligonal, obteniendo coordenadas topográficas. Debido al Error de Cierre Lineal, las coordenadas calculadas deben corregirse mediante una compensación, que consiste en distribuir ese error proporcionalmente a la longitud de cada lado, se usó la siguiente fórmula: C Donde : d d eN eE : : : : d d eN ó eE Distancia de un lado Suma de las distancias o longitud de la poligonal Error en el Norte Error en el Este Se realizó la compensación de las Poligonales Básicas obteniendo precisiones de primer orden. 4.3 Plano Topográfico de la zona critica. A continuación se muestra el plano topográfico, que detalle las condiciones de las zonas crítica y el áreas del trabajo que considero el proyecto. Informe Técnico Levantamiento Topográfico de la Quebrada Sahuanay – Etapa N° 01 Etapa N° 02 Pag. 21 Grafico N° 02 Levantamiento Topografico Informe Técnico Levantamiento Topográfico de la Quebrada Sahuanay – Etapa N° 01 Etapa N° 02 Pag. 22 Grafico N° 03 Perfil transversales Informe Técnico Levantamiento Topográfico de la Quebrada Sahuanay – Etapa N° 01 Etapa N° 02 Pag. 23 Grafico N° 04 Perfil Longitudina Informe Técnico Levantamiento Topográfico de la Quebrada Sahuanay – Etapa N° 01 Etapa N° 02 Pag. 24 5. CONCLUSIONES Actualmente en la zona del proyecto presenta grande variaciones topográficas, áreas complejas en relación al relieve y sus características de pendiente. El trabajo geodésico está referido al Marco de Referencia Terrestre Internacional 1994 (ITRF94) del servicio Internacional de Rotación de la Tierra (IERS) con datos de la época 1995.4, que es el Sistema Geodésico de Referencia Oficial para el Perú. El DATUM o modelo es el elipsoide WGS84. El modelo geoidal es el EGM96 (Global) Se ha utilizado el elipsoide World Geodetic Systems 1984 (WGS-84) La zona levantada se encuentra enteramente en la Zona 18L. Para el control Horizontal, se utilizó el método Diferencial o Estático, el cual consiste en colocar un equipo GPS Master (BASE), en el Punto Geodésico con coordenadas conocidas, para este proyecto se utilizó el punto de la Estación GPS Permanente: ABANCAY. Para el control vertical, (elevaciones) se ha utilizado la corrección por el modelo de ondulación, utilizando el EGM96. Se ha realizado el enlace a la Estación “Abancay”, la cual tiene orden “A”. La precisión obtenida en los puntos, está por encima de 1/100 000. Lo cual garantiza la confiabilidad de los puntos, para el desarrollo de proyectos de ingeniería. El control topográfico de campo fue llevado a cabo en forma diaria utilizando: Una Estación Total TopCom con motor Servo especial para replanteo, un Nivel Automatico marca WILD modelo NAK1, un GPS navegador Garmin 12 XL, 04 equipo de radio comunicación Kenwood, el Software Geodimeter Software Tools 2.0, para transmitir toda la información tomada en el campo a un Colector de Datos, el software AutoCad Civil 3D 2014, para el procesamiento de los datos tomados en campo, el Software AutoCAD, para la presentación en planos topográficos a escalas convenientes. Los trabajos referentes al levantamiento topográfico están referidos a coordenadas de proyección UTM con datum horizontal y vertical (Elevación Geoidal): WGS-84. La compensación horizontal de la poligonal básica arrojo una precisión de 1/246,000, la compensación vertical de la nivelación geométrica (0.001 y 0.002), arrojo precisiones menores a las permisibles. Se ha elaborado planos topográficos del área de estudio a escala 1:1,000 con equidistancia de curvas de nivel a 1.00 m, la topografía procesada sirvió de base para la elaboración de los estudios de riesgo Cusco, 03 de abril de 2014 Informe Técnico Levantamiento Topográfico de la Quebrada Sahuanay – Etapa N° 01 Etapa N° 02 Pag. 25
