CONCEPTOS BÁSICOS DE CARTOGRAFÍA Y TOPOGRAFÍA

CONCEPTOS BÁSICOS DE CARTOGRAFÍA Y TOPOGRAFÍA

Posted: 6 diciembre, 2011 in Sin categoría

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CONFECCIÓN DE PLANOS

La topografía se ocupa, principalmente, de la representación de una porción de LA TIERRA. Es una ciencia/técnica prima hermana de materias como GEODESIA, CARTOGRAFÍA, FOTOGRAMETRÍA, GIS… Un levantamiento o topografía consiste en dotar de coordenadas a puntos de la superficie para representarlas visualmente; estas coordenadas están referidas a un sistema preestablecido y determinado. Topografiar es, por tanto, diseñar un modelo semejante al terreno, con unas deformaciones y parámetros de transformación perfectamente acotados.

El producto final suele ser un PLANO o un MAPA. El soporte de esta representación solía ser una hoja de papel pero está siendo sustituido por un soporte magnético. Es fundamental el concepto de ESCALA, es el coeficiente de proporcionalidad entre las medidas lineales del mapa y de la realidad.

DEFORMACIONES

La TIERRA no es plana sino curva, sin embargo, se representa en una superficie plana. Es necesario transformar las coordenadas para que esta representación sea posible. La PROYECCIÓN de un mapa permite representar coordenadas de una superficie curva sobre un plano. Como figura de referencia se escoge una cuya formulación matemática esté definida; así, se escoge un plano, una esfera o un elipsoide.

El proceso que lleva desde el terreno al mapa es, primero, tomar coordenadas de puntos del terreno proyectadas sobre una figura de referencia (plano, esfera o elipsoide); segundo, aplicar a estas coordenadas una proyección cartográfica que nos da unas coordenadas sobre el plano. Por último, se vuelcan las coordenadas y ya se puede dibujar el mapa.

Indicar la proyección y la escala en el mapa confeccionado es fundamental para que este sea completo. La proyección utilizada en España es la UTM (Universal Transversa de Mercator); la figura sobre la que se proyectan las coordenadas obtenidas en campo es un elipsoide de revolución. Desde este elipsoide la proyección utiliza un cilindro tangente a la tierra por un meridiano para proyectar los puntos desde el centro de la tierra.

REPLANTEO

A menudo un levantamiento sirve de base para realizar un proyecto complicado (edificio, vial, conducción…) de obra civil. Si este está bien hecho por un topógrafo cualificado para ello, el proyecto estará diseñado sobre un modelo semejante al terreno. Este proyecto estará, pues, en condiciones de ser materializado mediante señales que definan puntos, líneas o planos que sirvan de refencia para la construcción de los elementos. La colocación de estas señales se denomina REPLANTEO.

El replanteo de un proyecto es el primer paso en la ejecución del mismo en el terreno y de él depende que el producto final se corresponda con la definición original.

TÉCNICAS PARA LA OBTENCIÓN DE COORDENADAS

Las técnicas avanzan que es una barbaridad…Ya casi nada es lo que fue aunque en realidad sí lo sea; quiero decir que hasta la más moderna estación total mide los ángulos del primer teodolito. Además, siempre será necesario un topógrafo o topógrafa que diga qué utilidad tienen las medidas.

MEDIDA DE ÁNGULOS

 La medida de ángulos empezó al mismo tiempo que la topografía. Los instrumentos topográficos convencionales miden dos: Orientaciones y Elevaciones. Las orientaciones se miden en un círculo horizontal, paralelo al plano del horizonte. Las elevaciones se miden en un círculo vertical paralelo a la dirección de la gravedad en el punto, perpendicular por tanto al horizonte.

Ocurre que en cada punto de la superficie terrestre existe una gravedad distinta, los planos horizontales y verticales de dos instrumentos estacionados en sitios distintos no son paralelos. Según en qué aplicaciones esto no tiene importancia (escalas grandes en las que la superficie terrestre se asume plana) o tiene mucha (escalas pequeñas en las que se representa una amplia porción de superficie terrestre que no pueda asumirse como plana).

MEDIDA DE DISTANCIAS

Hasta hace unos años se venían empleando métodos estadimétricos para medir distancias, basados en el acortamiento aparente de los objetos al alejarnos de ellos. Actualmente la medida de distancias se realiza mediante distanciómetros electrónicos. Estos aparatos miden la distancia contando el número de longitudes de onda que entran en el segmento definido por los dos extremos del segmento a medir. Se consiguen errores menores que el centímetro a muy largas distancias (varios kilómetros) con los aparatos convencionales y se puede llegar a precisión superior al milímetro con algunos aparatos especiales.

POSICIONAMIENTO POR SATÉLITE

 La siguiente revolución de la topografía después del coche y de los distanciómetros ha sido el posicionamiento global a través de satélites espaciales. El GPS se basa en obtener la posición de un punto mediante la resolución de un problema de poli-intersección inversa de distancias en el espacio. Se conoce la posición de los satélites, se puede medir la distancia a ellos (de forma parecida a los distanciómetros); el problema está mejor determinado cuanto más repartidos estén los satélites en el horizonte.

Hay un sistema soviético (GLONASS) y otro norteamericano (NAVSTAR), lanzados por el ejército para permitir a sus tropas conocer su posición en cualquier lugar del mundo; el uso civil en tiempo real está penalizado con una pérdida de precisión (de treinta a cien metros) suficiente para muchos usos comerciales (deportivos, control de flotas, navegación…) pero insuficiente para la precisión requerida en la mayoría de los casos para usos cartográficos. Se ha inventado un método para permitir, a posteriori y conociendo las coordenadas de un punto calcular las de otro. Mediante el método Relativo se pueden calcular incrementos de coordenadas con precisión de centímetros y mejores.

NIVELACIÓN

Para conocer el desnivel entre dos puntos a través de un instrumento que mida ángulos y distancias se puede calcular el cateto del ángulo rectángulo formado por la proyección sobre la superficie de referencia, el segmento que une a los dos puntos y el desnivel que buscamos. Este método adolece de una pérdida muy rápida de precisión en cuanto las distancias y/o el ángulo de elevación crecen.

Para obtener precisión de milímetros en el desnivel entre dos puntos se emplean los Niveles; estos aparatos nos dan una visual rigurosamente horizontal, la diferencia de lecturas a dos miras o reglas verticales nos dará el desnivel entre los puntos donde se apoyen dichas miras. Si encadenamos desniveles parciales podemos calcular un desnivel total entre dos puntos muy alejados.

Existen métodos para minimizar los errores accidentales de la observación y así conseguir esos errores tan pequeños; se denomina a esto NIVELACIÓN DE PRECISIÓN o NIVELACIÓN DE ALTA PRECISIÓN si además de afinar lo más posible en el plano óptico e instrumental se compensa la desviación de la vertical a lo largo de una medición. Si quieres saber más visita la Página de Mariángeles, una compañera a la que le duelen los pies de nivelar en estas condiciones.

MÉTODOS DE CÁLCULO DE COORDENADAS

RADIACIÓN

El método de radiación dota de coordenadas polares a puntos desde un punto con coordenadas conocidas y una referencia que fije la dirección de la meridiana o Norte.

POLIGONAL

Una Poligonal o Itinerario es un encadenamiento de radiaciones desde un punto inicial con coordenadas conocidas y una referencia hasta otro punto con las mismas características. Los puntos o Vértices intermedios son a los que dotamos coordenadas. Este método tiene comprobación, "cierre" en el argot, puesto que encadenando radiaciones desde el inicio debemos llegar a las coordenadas conocidas del final, salvo los errores accidentales acumulados.

INTERSECCIÓN

Mediante los métodos de intersección podemos conocer las coordenadas de un punto con observaciones solamente angulares. Si se trazan triángulos con un vértice común en el punto que queremos calcular y los otros vértices tienen coordenadas conocidas, en virtud de condiciones geométricas es posible calcular las coordenadas. Según se observen direcciones desde los puntos con coordenadas conocidas o desde el punto a calcular se denomina Intersección Directa o Intersección Inversa. Con los aparatos actualmente disponibles es posible observar la intersección también con distancias, lo que supone un gran avance.

COMPENSACIÓN DE RED

Una red topográfica es un conjunto de series de observaciones (angulares y/o de distancia e incluso GPS) que entrelazan puntos con coordenadas conocidas y puntos a calcular. Si se han realizado más observaciones que las estrictamente necesarias no sólo es posible calcular todas las coordenadas sino que mediante técnicas de compensación, usualmente los Mínimos Cuadrados, se reparten los errores consiguiendo así una configuración más homogénea.

FOTOGRAMETRÍA

La fotogrametría permite obtener un modelo semejante al terreno con imágenes registradas en campo.

Necesita unos puntos (denominados "puntos de apoyo") para efectuar la transformación desde las imágenes a la realidad. Una vez con este modelo es relativamente fácil obtener del mismo las coordenadas de todos los puntos necesarios, con una precisión homogénea y con unos rendimientos que superan con mucho los obtenibles en campo.

Las fotografías pueden cubrir áreas extensas, tomadas desde aviones o incluso satélites para realizar cartografía; también existe la fotogrametría no cartográfica que permite obtener valiosos modelos de objetos medianos (fachadas, pórticos…), pequeños (esculturas, piezas industriales) e incluso microscópicos.

Es una técnica que no para de evolucionar y que tiene multitud de salidas aún todavía incipientes: fotogrametría con video, obtención de imágenes con radiaciones no visibles, arte, industria, realidad virtual…