FACULTAD DE INGENIERIA CARRERA DE INGENIERIA CIVIL TEMA : PROCEDIMIENTOS BÁSICOS DE MEDICIONES EN TOPOGRAFÍA CURSO : TOPOGRAFIA DOCENTE : ITALO DAVID BENDEZU CHECCLLO ALUMNOS : CHAVEZ LOBATO, Jeiner Gianmarco IZQUIERDO VILLACORTA, Luis Alberto MAURICIO ACEVEDO, Eulogio Apolinar VÁSQUEZ CHÁVEZ, Luis Angel VÁSQUEZ ZELADA, Hector CAJAMARCA – PERÚ 2021 TOPOGRAFÍA INGENIERIA CIVIL I. Contenido II. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 2 III. OBJETIVOS ......................................................................................................................... 2 3.1. Objetivo General ........................................................................................................... 2 3.2. Objetivos Específicos ..................................................................................................... 2 IV. MARCO TEÓRICO ............................................................................................................... 3 4.1. MÉTODOS DE LEVNATAMIENTOS TOPOGRÁFICOS ....................................................... 3 4.1.1. LEVANTAMIENTO PLANIMÉTRICO......................................................................... 3 4.1.2. LEVANTAMIENTO ALTIMÉTRICO ......................................................................... 10 4.1.3. LEVANTAMIENTO TAQUIMÉTRICO...................................................................... 14 V. CONCLUSIONES ................................................................................................................... 18 VI. REFERENCIAS ................................................................................................................... 19 Pág. 1 TOPOGRAFÍA INGENIERIA CIVIL PROCEDIMIENTOS BÁSICOS DE MEDICIONES EN TOPOGRAFÍA II. INTRODUCCIÓN La topografía es muy importante en cualquier área de la ingeniería, y no solo en la ingeniería civil sino también como en agrimonia, hidráulica, arquitectura, etc. Ya que cualquier proyecto está totalmente vinculado con la topografía por ser la base para el inicio de este, por lo que nos conlleva a tener en cuenta el conocimiento desde lo básico para poder realizar un trabajo óptimo. La topografía consiste en realizar una serie de mediciones de tal manera que nos permita representar el terreno natural en un plano, por tal motivo tenemos que conocer los procedimientos básicos de mediciones topográficas, entre estos encontramos a los distintos tipos de levantamientos topográficos tales como planimétricos, altimétricos y planialtimétricos o taquimétricos, ser desarrollaran es el presente informe. III. OBJETIVOS 3.1. Objetivo General Ganar conocimientos sobre los procedimientos básicos de mediciones en topografía. 3.2. Objetivos Específicos • • • Averiguar los procedimientos básicos de mediciones en topografía. Compartir conocimientos de forma grupal para lograr una mejor comprensión del tema en estudio. Realizar un informe con conocimientos adquiridos. Pág. 2 TOPOGRAFÍA INGENIERIA CIVIL IV. MARCO TEÓRICO 4.1. MÉTODOS DE LEVNATAMIENTOS TOPOGRÁFICOS 4.1.1. LEVANTAMIENTO PLANIMÉTRICO 4.1.1.1. DEFINICIÓN: Los levantamientos planimétricos tienen por objetivo la determinación de las coordenadas planas de puntos en el espacio, para representarlos en una superficie plana: plano o mapa. Cada punto en el plano queda definido por sus coordenadas. Estas pueden ser polares (rumbo y distancia) o cartesianas: distancias perpendiculares a ejes cartesianos: X e Y o Norte y Este. Los instrumentos topográficos permiten medir ángulos y distancias con las que se determinan las coordenadas de los puntos del espacio que se desea representar en el plano. Los métodos de levantamiento comprenden todas las tareas que se realizan para obtener las medidas de ángulos y distancias, calcular las coordenadas y representar a escala los puntos en el plano, con la precisión adecuada. Los métodos para el levantamiento planimétrico son los siguientes: triangulación, Poligonación o itinerario, radiación e intersección. Los métodos de intersección son los siguientes: directa, lateral, inversa (Pothenot o resección) y Hansen. 4.1.1.2. MÉTODOS: a. Triangulación La triangulación topográfica como tal ha quedado obsoleta, ya que actualmente cualquier trabajo topográfico de envergadura se realiza empleando técnicas GNSS. b. Método de Poligonación o Itinerario Es el método planimétrico más usado, aunque no es tan exacto como el método de intersección, pero si lo suficientemente exacto para la mayor parte de los trabajos topográficos que se realizan hoy en día. Se denomina poligonal o itinerario al contorno que vamos formando al ir uniendo con segmentos rectilíneos los puntos donde hicimos estación. Las poligonales puede ser de dos tipos; Poligonal cerrada. En este tipo de poligonal el extremo y el origen coinciden, es decir, volvemos al punto de partida. Integrado en la Red Geodesia Pág. 3 TOPOGRAFÍA INGENIERIA CIVIL No Integrado en la Red Geodesia No Orientado, orientado en gabinete: Siempre Integrado en la redgeodésica Poligonal abierta. En estas poligonales el extremo y el original no coinciden. Dentro de este tipo podemos distinguir dos clases: Poligonal abierta encuadrada. Conocemos las coordenadas del origen y del extremo. Poligonal abierta colgada. No conocemos las coordenadas del origen, del extremo o no conocemos las coordenadas de ninguno de los dos puntos. Pág. 4 TOPOGRAFÍA INGENIERIA CIVIL Con todo esto podemos decir que se puede trabajar, sin problema alguno, con poligonales cerradas o abiertas encuadradas, pero no se puede trabajar con poligonales abiertas colgadas, ya que no se pueden compensar linealmente. c. Radiación Representa la forma más sencilla de realizar un levantamiento planimétrico. El observador debe garantizar que desde una única posición de observan todos los detalles que desea levantar. Se establece como línea de referencia el norte (N) para medir directamente el azimut de cada punto. Para la realización del método de radiación en el campo se determina el rumbo o el acimut de la alineación AB, y la distancia existente entre A y B. Lo primero que deberemos de hacer es estacionar el instrumento topográfico en el punto A, orientándonos al Norte magnético, con lo que determinaremos el rumbo de la alineación AB. Una vez en el gabinete topográfico restaremos al rumbo el valor de la declinación y tendremos entonces el valor del acimut de la alineación AB. Otra opción, igualmente válida, es orienta el aparato topográfico al Norte verdadero y leer directamente el valor del acimut. Para calcular la distancia entre A y B deberemos de colocar la mira en B, y aplicar la fórmula del método estadimétrico: D = K H sen^2 ∆ Una vez es conocida la distancia entre los puntos A y B, y el acimut de la alineación AB, las coordenadas del punto B respecto a las del punto A, vendrán dadas por las expresiones: X (B respecto de A) = D sen del acimut AB Y (B respecto de A) = D cos del acimut AB El método de radiación, utilizando aparato y mira, para medir la distancia puede abarcar como máximo un círculo de 250 metros de radio, siempre medido alrededor del instrumento topográfico. En el caso de que utilicemos un distanciómetro, podemos aumentar el radio del círculo hasta el valor del alcance del distanciómetro, y además con este procedimiento la exactitud que vamos a conseguir es mucho mayor de la que podremos conseguir utilizando aparato y mira. Empleado un distanciómetro o una estación total y situando los puntos por coordenadas, el método de radiación tiene una precisión muy aceptable. Debe de tenerse en cuenta que empleando distanciómetro y por tanto midiendo distancias grandes, los ángulos acimutales deben medirse con mucha precisión, pues un error angular, aunque sea muy pequeño, originará a larga distancia un error lineal o desplazamiento notable del punto. Un punto queda caracterizado en planta tras la definición del acimut (o lectura) conociendo la desorientación y la distancia reducida. Pág. 5 TOPOGRAFÍA INGENIERIA CIVIL Caracterización de una radiación Se suele realizar con una estación topográfica o semiestación. También con un taquímetro. Como caso poco usual, con un teodolito y una cinta métrica. Orientada. Siempre Integrada en la red geodésica: UTM No Orientada. No integrada en la red geodésica. La dirección del Ng puede coincidir con el PRef. Orientada en gabinete. Siempre Integrada en la red geodésica Pág. 6 TOPOGRAFÍA INGENIERIA CIVIL d. Intersección De los tres métodos planimétricos existentes, el método de intersección es el más exacto y el que menos errores topográficos presenta. Se diferencia de los otros en que en el campo solo mediremos valores angulares. Procedimiento de posicionamiento a partir de observaciones angulares. A partir de una base se pueden calcular las coordenadas de V. De los datos de la base se obtiene la distancia reducida, AB, y tras la obtención de los ángulos α y β con un teodolito se calculan las distancias reducidas V DA y V DB. Conociendo las distancias y el acimut ya se pueden determinar las coordenadas planimétricas del punto V. Existen diferentes tipos de intersección: Intersección directa. Se caracteriza porque el estacionamiento con el teodolito se realiza en los puntos conocidos, es decir, aquellos puntos de los cuales se conocen sus coordenadas cartesianas. Desde estos puntos se visa a los puntos que se quieren calcular. Asimismo, la intersección inversa se caracteriza, por lo contrario. El estacionamiento tiene lugar en los puntos que se tienen que calcular, a partir de los cuales, se visan los puntos conocidos. Intersección inversa. Cuando las observaciones se realizan estacionando el teodolito en los puntos cuyas coordenadas desconocemos y queremos conocer. Desde ellos visaremos los puntos cuyas coordenadas son conocidas. Intersección mixta o lateral. Cuando estacionamos el teodolito indistintamente en los dos tipos de puntos (de coordenadas conocidas o desconocidas). Las intersecciones, independientemente del tipo las podemos dividir en: Simples. Son aquellas en las que se toman los datos estrictamente necesarios para realizar la determinación de las coordenadas de los puntos. Pág. 7 TOPOGRAFÍA INGENIERIA CIVIL Esto implica que se podrán calcular las coordenadas de los puntos desconocidos, pero sin tener redundancia de datos, es decir, no habrá una comprobación de que los trabajos efectuados sean correctos o no. Múltiples. Son aquellas en las que se toman suficientes puntos para comprobar los resultados obtenidos, algo siempre muy recomendable. 4.1.1.3. Equipos y Materiales a. Cinta Métrica Es utilizada para la medición directa de distancias en todos los lineamientos de un levantamiento. Sé emplea generalmente para medir longitudes en perfiles Transversales. b. Jalones Son tubos de madera o aluminio vienen pintados en franjas alternas de color blanco y rojo de unos 30cm. c. Cuaderno De Campo De Topografía Libreta topográfica usada para dibujar un croquis y anotar los datos halados en el trabajo de campo. Pág. 8 TOPOGRAFÍA INGENIERIA CIVIL d. Estacas Son varillas de acero que se utilizan para indicar los puntos intermedios cuando la distancia es mayor a la longitud de la lienza. e. Yeso Mineral constituido por sulfato cálcico, incoloro, blanco verdoso o castaño, lo usamos en campo de topografía para marcar los límites de un área en estudiar. f. Calculadora Es una maquina electrónica capaz de efectuar cálculos aritméticos. Es utilizada en nuestra área para calcular ángulos, longitudes, etc. Pág. 9 TOPOGRAFÍA INGENIERIA CIVIL g. Cordel Llamada así a una cuerda delgada de gran resistencia que es empleada para determinar la rectitud de una obra. 4.1.2. LEVANTAMIENTO ALTIMÉTRICO 4.1.2.1. DEFINICIÓN: La altimetría (también llamada hipsometría) es la rama de la topografía que estudia el conjunto de métodos y procedimientos para determinar y representar la altura o "cota" de cada punto respecto de un plano de referencia. Es decir, se encarga de estudiar la distancia vertical entre dos puntos, o bien, la diferencia entre los puntos situados en terreno y un plano horizontal arbitrario de comparación a esta diferencia de alturas se las denomina diferencia de nivel. A la altura de un punto determinado se denomina cota del punto. Si la altura está definida con respecto al nivel del mar se dice que la cota es absoluta, mientras que si se trata de cualquier otra superficie de referencia se dice que la cota es relativa. Con la altimetría se determina la tercera coordenada (h), perpendicular al plano de referencia. Para comprender mejor que es la altimetría en sí debemos entender que una superficie de nivel a aquella que en todos sus puntos es normal a la dirección de la gravedad. Entonces el desnivel entre dos puntos será la diferencia de alturas entre las superficies de nivel de dichos puntos, tal como se muestra en la siguiente ilustración: Pág. 10 TOPOGRAFÍA INGENIERIA CIVIL De la misma representamos que las diferencias de alturas y las cotas de los puntos del terreno se obtienen mediante nivelación: La nivelación llamada como tal se puede clasificar de la siguiente forma: La nivelación Directa es la que se ejecuta con los aparatos llamados niveles, de los cuales hay varios tipos empleados en los trabajos de ingeniería: de albañil, fijos o topográficos y de mano. La nivelación Indirecta Es la que se vale de la medición de algunos elementos auxiliares para obtener los desniveles y las cotas. Ejemplos de este tipo de nivelación es la nivelación barométrica, basada en la medida de la presión atmosférica que cambia según las altitudes de los lugares y la nivelación trigonométrica, basada en la obtención de los desniveles a partir de cálculos trigonométricos a partir de distancias y ángulos verticales 4.1.2.2. APLICACIONES DE LA ALTIMETRÍA Con ayuda de la altimetría un topógrafo puede realizar los siguientes trabajos: - Proyectos de carreteras y canales con pendientes predeterminada. Situar obras de construcción con elevaciones predeterminadas Determinar las peculiaridades de drenaje y permeabilidad de superficies Pág. 11 TOPOGRAFÍA INGENIERIA CIVIL - Calcular volúmenes de tierra Crear puntos de control a través del corrimiento de una elevación Medir parcelas Para realizar estos trabajos se emplean diferentes herramientas de las cuales destaca el nivel topográfico, el cual, se utiliza para determinar las diferencias de altura entre los distintos puntos de un terreno. Y más allá de los niveles, los topógrafos emplean otros instrumentos para la altimetría, como los clisímetros, la placa de nivelación, las miras verticales o graduales y por supuesto, los sistemas GPS y drones. 4.1.2.3. Equipos utilizados para realizar Altimetría: En la actualidad existen diversos equipos para realizar altimetría como son: Nivel topográfico: también llamado nivel óptico o equialtímetro es un instrumento que tiene como finalidad la medición de desniveles entre puntos que se hallan a distintas alturas o el traslado de cotas de un punto conocido a otro desconocido. Se utiliza conjuntamente con la mira en la topografía la cual es una regla graduada que permite mediante un nivel topográfico, medir desniveles, es decir, diferencias de altura. Este equipo es quizás el más utilizado en el campo del a ingeniería por si versatilidad para levantar y replantear desniveles de forma directa y con gran precisión. Mira topográfica (izquierda) Lectura en mira topografica (derecha) Pág. 12 TOPOGRAFÍA INGENIERIA CIVIL Nivel de mano: es un instrumento portátil, consistente en un tubo de aproximadamente 15 cm de longitud que sirve de anteojo, donde se encuentra montado un nivel de burbuja para la horizontabilidad del tubo. La burbuja se refleja por un prisma dentro del campo visual del anteojo, la burbuja debe estar al centro al momento de hacer la lectura en el estadal, el cual no debe colocarse a grandes distancias (mayores a 20 m) porque el nivel no tiene aumento; se utiliza este instrumento en nivelaciones rápidas de poca precisión y en secciones transversales. Barómetro: La diferencia de altura entre dos puntos puede medirse de manera aproximada, según sus posiciones relativas bajo la superficie de la atmosfera en relación con el peso del aire, o sea la presión atmosférica, esta presión se determina por medio de un barómetro. Los barómetros utilizados en topografía son instrumentos portátiles, los cuales se calibran previamente en un banco de nivel de cota conocida. Barómetro o Aneroide El barómetro aneroide o altímetro es muy utilizado en la aviación ya que la altimetría se ocupa de determinar la altitud de vuelo de la aeronave h (distancia vertical de la aeronave respecto al nivel del mar). Es un conocimiento de vital importancia para la circulación de las aeronaves en una sección vertical de cualquier aerovía (AWY), puesto que la circulación se distribuye y organiza en niveles de vuelo estrechamente relacionados con la altitud. El Pág. 13 TOPOGRAFÍA INGENIERIA CIVIL instrumento clásico que presenta la altitud al piloto es el altímetro, que obtiene una lectura de altitud partiendo únicamente de la medición de la presión estática que rodea la aeronave. Actualmente se emplean “Radioaltimetros” en las aeronaves, lo cual mejora la precisión de este parámetro. Gps navegador: comúnmente llamado GPS es un sistema de navegación por satélite, también conocido por sus siglas GPS (Sistema de Posicionamiento Global), en realidad se trata de un equipo que emplea el conocido Sistema Global de navegación por Satélite (GNSS) el mismo que en la actualidad abarca los sistemas GPS, GLONASS, BEIDOU y GALILEO entre los principales. A pesar de los avances actuales de los sistemas “GNSS” no se ha logrado tener una precisión buena en lo que se refiere a Altimetría es por ello que muchos de estos equipos vienen acompañados de un Barometro. GPS Navegador 4.1.3. LEVANTAMIENTO TAQUIMÉTRICO 4.1.3.1. DEFINICIÓN: Es el procedimiento topográfico en el que se tiene en cuenta la elevación y depresión del terreno que esta representado por las curvas de nivel, y es utilizado para levantamientos de detalles donde no se requiere gran precisión. 4.1.3.2. Equipos utilizados para realizar Taquimetría: En la actualidad existen diversos equipos para aplicar el método taquimétrico como son: - El teodolito: Es un instrumento de medición mecánico-óptico que se utiliza para obtener ángulos verticales y horizontales, en la mayoría de los casos, ámbito en el cual tiene una precisión elevada. Pág. 14 TOPOGRAFÍA INGENIERIA CIVIL Teodolito, mira y trípode - Estación Total: Es un instrumento electro-óptico utilizado en topografía, cuyo funcionamiento se apoya en la tecnología electrónica. Consiste en la incorporación de un distanciómetro y un microprocesador a un teodolito. Prisma y Estación Total - Gps navegador: El navegador GPS es un sistema de navegación por satélite, también conocido por sus siglas GPS (Sistema de Posicionamiento Global) que viene integrado en algunos vehículos y que por vía satélite nos ubica en un punto del espacio según los mapas que tenga preinstalados. GPS Navegador Pág. 15 TOPOGRAFÍA INGENIERIA CIVIL - Gps diferencial: Un sistema de posicionamiento global diferencial (DGPS) es una mejora del sistema de posicionamiento global (GPS) que proporciona una precisión de ubicación mejorada, en el rango de operaciones de cada sistema, desde la precisión de GPS nominal de 15 metros, hasta aproximadamente 1– 3 centímetros en el caso de las mejores implementaciones. GPS Diferencial - Drones Topográficos: Los drones son equipos aéreos que funcionan por medio de un control remoto, dotados con cámaras de alta resolución y/o sensores LIDAR (“Light Detection And Ranging”), los cuales son una mejora sustancial a la fotogrametría común ya que logran penetrar cierta vegetación y no necesitan de luz ambiente logrando obtener información en zonas sombrías. Funcionan como un complemento fundamental de la topografía, ya que aumentan la productividad en más de un 100%, pues con una sola jornada de trabajo se puede conseguir la reconstrucción de miles de hectáreas de terreno. Pág. 16 TOPOGRAFÍA INGENIERIA CIVIL Equipo Dron dotado con LIDAR Nube de puntos obtenida con Dron dotado de LIDAR 4.1.3.3. Métodos usados en taquimetría: ✓ Método estadimétrico (teodolito): El principio se fundamenta en la determinación de la distancia horizontal entre dos puntos, aprovechando la semejanza de triángulos que se presenta ya sea para visuales horizontales y visuales inclinadas. ✓ Método de la estación total: El principio se fundamenta en la Medición Electrónica de Distancias (MED) el sistema electrónico en la medición de ángulos y el manejo digital de la información para visuales horizontales y visuales inclinadas (el cálculo lo realiza el mismo equipo) 4.1.3.4. Aplicaciones de la taquimetría: ✓ Nivelación trigonométrica: Consiste en determinar el desnivel entre dos puntos con el apoyo de un triángulo rectángulo, en donde los parámetros de medida son el ángulo vertical y la distancia geométrica, apropiado en terrenos con fuerte pendiente (es aplicado por el Método estadimétricos y Método de la estación Total) ✓ Relleno topográfico: Consiste en determinar puntos en el terreno dentro y/o fuera de una poligonal o red de apoyo como es la poligonal abierta y la poligonal cerrada; el método más usado para tal efecto es la radiación (es aplicado por el Método estadimétricos y Método de la estación Total) ✓ Construcción de curvas de nivel: Es un caso particular de Relleno Topográfico. La elección de los puntos a levantar taquimétricamente depende de dos factores: topografía del terreno y criterio del topógrafo. Pág. 17 TOPOGRAFÍA INGENIERIA CIVIL V. CONCLUSIONES ✓ Se afianzo conocimientos de clase sobre los procedimientos básicos de topografía mediante la investigación y discusión en grupo, logrando realizar el presente informe. ✓ Luego de averiguar información sobre método topográfico planimétrico se pudo entender que la importancia de estos radica en que nos permite ubicar con precisión en geográficamente un levantamiento topográfico (tanto la ubicación como su orientación) ✓ La planimetría como tal tiene gran soporte en la trigonometría y esta se puede realizar de tal forma que se formen figuras geométricas las cuales posteriormente pueden recalcularse para obtener la precisión de esta. ✓ La altimetría es el estudio de los desniveles entre puntos en el terreno y debe de entenderse que una superficie a nivel es aquella que en todos sus puntos es normal a la dirección de la gravedad. Usualmente en levantamiento topográficos que no son de gran escala este efecto es despreciable y por ello se emplean métodos ópticos como es el caso del nivel de ingeniero ✓ La taquimetría se emplea en levantamientos a detalle con gran precisión y combina las técnicas anteriores obteniendo tanto la planimetría como la altimetría de los puntos en estudio. ✓ La taquimetría emplea diversos equipos los cuales van desde teodolitos, Estaciones y GPS Diferenciales hasta los últimos y mas sofisticados Drones con LIDAR y RTK haciendo cada vez más fácil el trabajo de obtención de detalles topográficos en campo, esto de la mano por supuesto de el poder computacional es cual se ha incrementado cuantiosamente en los últimos 10 años. Pág. 18 TOPOGRAFÍA INGENIERIA CIVIL VI. REFERENCIAS ANDERSON, J. M. (2012). Introducción a la Topografía. México : McGraw-Hill. México . BANNISTER, A. Y. (2015). Técnicas Modernas en TopografíaTécnicas Modernas en Topografía. México: Representaciones y Servicios de Ingeniería S.A. Bonillo, M. J., & Leon. (s.f.). Universidad de Sevilla. Obtenido de https://personal.us.es/leonbo/teoria/Tema10.pdf Chuecas Pazos, M. (2018). Topografía. , Madrid - España: Dossat, S.A. CODAZZI”, INSTITUTO GEOGRÁFICO “AGUSTÍN. (2010). Manual Técnico de Convenciones. Bogotá –Colombia: Instituto Panamericano de Geografía. Drone Services. (s.f.). Obtenido de ¿Qué es un Dron Topográfico?: https://www.droneservices.com.ar/industria-4-0/que-es-un-dron-topografico/ GeoSpacial. (s.f.). Obtenido de LIDAR: https://www.geospatial.com.co/servicios/tecnologialidar.html Perfil Topografía. (s.f.). Obtenido de QUÉ ES Y CUÁL ES EL PAPEL DE LA ALTIMETRÍA EN LA TOPOGRAFÍA: https://perfiltopografia.es/altimetria-topografia/ Topografia. (s.f.). Obtenido de http://topografiasmn.blogspot.com/2018/07/taquimetria.html Topografía IUPSM Ing. Civil. (s.f.). Obtenido de http://topografiadeobrasciviles.blogspot.com/ Torres Tafur, J. B. (2009). Topografía. 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