Introducción

INSTRUMENT

OS TOPOGRAFICOS

La evolución de los instrumentos de topografía ha sido especialmente rápida en los últimos 20 años. Hasta los años 80 se usaron las brújulas taquimétricas, los teodolitos y los taquímetros casi exclusivamente. Todos ellos son instrumentos ópticos mecánicos para la medida de ángulos y distancias, y se basan en giros y movimientos de círculos graduados combinados con un anteojo para visar el objeto. Estos instrumentos, junto con mediciones en elementos auxiliares como las miras, no permitían alcances largos, y la precisión en la estimación de distancias era baja. A principios de los años 80 surgen los distanciómetros, instrumentos auxiliares que se acoplaban a los taquímetros basados en la emisión y recepción de ondas electromagnéticas que se generaban en el propio instrumento y que medían la distancia con precisiones de cm y alcances de varios km. Al poco tiempo estos aparatos se compactaron en un único instrumento de medida angular (el teodolito o taquímetro) más el instrumento para medir distancias (distanciómetro), constituyendo las estaciones totales, que siguen vigentes para mediciones en ingeniería. La siguiente revolución, y la más profunda de todas, fue el GPS, que comenzó con costes muy altos y bastantes incertidumbre es en la medida, pero que hoy en día es imprescindible. Hay que distinguir entre el GPS del tipo navegador, que es el usado para aplicaciones de gama baja, y el GPS de tipo geodésico o topográfico, con aparatos y configuraciones mucho más precisas y sofisticadas. Por último, la última generación de instrumentos topográficos la constituyen los escáneres basados en laser, que realizan una medición simultánea de las tres coordenadas del objeto, y por tanto pueden ser utilizados desde el aire, para obtener un modelo digital de elevaciones del terreno de gran exactitud; o desde tierra, para levantamientos de elementos arquitectónicos o de gran detalle. Los instrumentos ‘clásicos’ medían básicamente ángulos, distancias y desniveles, y por tanto, coordenadas polares que pueden transformarse en cartesianas. Se trabajaba en un sistema plano y particular de coordenadas, siempre que las dimensiones del levantamiento o del trabajo no implicasen deformaciones por curvatura terrestre. Como ya se ha dicho, la tendencia actual consiste en utilizar el GPS, tanto en levantamientos como en replanteos, que mide directamente coordenadas sobre el elipsoide (geográficas latitud y longitud) y que se transforman de forma rutinaria en proyectadas (X, Y) UTM. El problema, no obstante, es que los GPS de tipo geodésico o topográfico, que determinan coordenadas con precisiones del orden de cm o mm, tienen un precio elevado y requieren al menos dos equipos un equipo con posibilidad de admitir correcciones directas o post- proceso. Los instrumentos del tipo taquímetro o estación total siguen siendo útiles para trabajos de levantamientos o replanteos, así como los niveles para la obtención de desniveles, perfiles y transferencia de cotas, muy típicos en el ámbito de la ingeniería rural y agrícola. Por ello es necesario conocer las características de los equipos topográficos, tanto de su precisión, como de su importancia.

EQUIPO TOPOGRÁFICO:

Podemos clasificar al equipo en tres categorías: para medir ángulos, para medir distancias y para medir pendientes.

TRÁNSITO

Instrumento topográfico para medir ángulos verticales y horizontales, con una precisión de 1 minuto (1´ ) o 20 segundos (20" ), los círculos de metal se leen con lupa, los modelos viejos tienen cuatro tornillos para nivelación, actualmente se siguen fabricando pero con solo tres tornillos nivelantes.Para diferencia un tránsito de un minuto y uno de 20 segundos, en los nonios los de 1 minuto tienen en el extremo el número 30 y los de 20 segundos traen el número 20.

Este equipo se debe manejar con mucho cuidado para evitar cualquier tipo de golpe y que le provoque alguna falla.

TEODOLITO ÓPTICO

El teodolito es un instrumento de medición mecánico-óptico universal que sirve para medir ángulos verticales y, sobre todo, horizontales, ámbito en el cual tiene una precisión elevada. Con otras herramientas auxiliares puede medir distancias y desniveles.

Es portátil y manual; con ayuda de una mira y mediante la taquimetría, puede medir distancias. 

Este equipo debe manejarse con mucho cuidado para evitar golpes y raspaduras en los lentes.

TEODOLITO ELECTRÓNICOEs la versión del teodolito óptico, con la incorporación de electrónica para hacer las lecturas del circulo vertical y horizontal, desplegando los ángulos en una pantalla eliminando errores de apreciación, es más simple en su uso, y por requerir menos piezas es más simple su fabricación y en algunos casos su calibración.

Las principales características que se deben observar para comparar estos equipos hay que tener en cuenta: la precisión, el número de aumentos en la lente del objetivo y si tiene o no compensador electrónico.

Este equipo debe manejarse con mucho cuidado para evitar golpes y raspaduras en los lentes.

DISTANCIOMETRO Dispositivo electrónico para medición de distancias, funciona emitiendo un haz luminoso ya sea infrarrojo o láser, este rebota en un prisma o directamente sobre la superficie, y dependiendo del tiempo que tarda el haz en recorrer la distancia es como determina esta.En esencia un distanciometro solo puede medir la distancia inclinada, para medir la distancia horizontal y desnivel, algunos tienen un teclado para introducir el ángulo vertical y por senos y cosenos calcular las otras distancias.El alcance de estos equipos puede ser de hasta 5,000 metros, también existen distanciometros manuales, estos tienen un alcance de hasta 200 metros, son muy útiles para medir recintos y distancias cortas en general. Estos equipos deben ser manejados con mucho cuidado.

ESTACIÓN

SEMITOTAL

En este aparato se integra el teodolito óptico y el

distanciometro, ofreciendo la misma línea de vista para el teodolito y el distanciometro, se trabaja

más rápido con este equipo, ya que se apunta al centro del prisma, a diferencia de un teodolito con

distanciometro, en donde en algunos casos se apunta primero el teodolito y luego el

distanciometro, o se apunta debajo del prisma, actualmente resulta más caro comprar el teodolito y

el distanciometro por separado.

En la estación semitotal, como en el teodolito óptico, las lecturas son analógicas, por lo que el

uso de la libreta electrónica, no representa gran ventaja, se recomienda mejor una estación total.

ESTACIÓN TOTAL

Es la integración del teodolito electrónico con un distanciometro integrado, de tal forma que puede medir ángulos y distancias simultáneamente. La distancia horizontal, la diferencia de alturas y las coordenadas se calculan automáticamente. Todas las mediciones e información adicional se pueden grabar.

Se puede determinar la distancia horizontal o reducida, distancia geométrica, el desnivel, la pendiente en %, los ángulos en vertical y horizontal, como las coordenadas en x,y,z.

Este aparato ocupa ser manejado con cuidado, moverlo adecuadamente aflojando sus tornillos y

apretándolos solamente lo necesario.

NIVELESUn nivel es un instrumento que nos representa una referencia con respecto a un plano horizontal. Este aparato ayuda a determinar la diferencia de elevación entre dos puntos con la ayuda de un estadal.El nivel más sencillo es el nivel de manguera, es una manguera trasparente, se le introduce agua y se levantan ambos extremos, por simple equilibrio, el agua estará al mismo nivel en ambos extremos.El nivel de mano es un instrumento también sencillo, la referencia de horizontalidad es una burbuja de vidrio o gota, el clisímetro es una versión mejorada del nivel de mano incorporando un transportador metálico permitiendo hacer mediciones de inclinación y no solo desnivel.El nivel fijo es la versión sofisticada del nivel de mano, este en lugar de sostenerse con la mano se coloca sobre un tripie, la óptica tiene más aumentos y la gota es mucho más sensible.

En el caso del nivel de manguera y de mano no requieren mucho cuidado, pero el nivel fijo si hay que manejarlo con más precaución y evitar golpes.

NIVELES ELECTRÓNICOS

Estos funcionan como los niveles ópticos, y adicionalmente pueden hacer lecturas electrónicamente con estadales con código de barras, esto resulta muy práctico, ya que la medición es muy rápida, y se eliminan errores de apreciación o lectura, incluso de dedo, ya que estos tienen memoria para almacenar y procesar los datos, pueden desplegar en pantalla una resolución de décima de milímetro, y medir distancias con una resolución de un centímetro.Si bien un teodolito o una estación total se puede usar como nivel, las mediciones no serán tan precisas, siendo que el nivel es un instrumento especializado, pero si no requiere gran precisión. Se puede utilizar una estación o un teodolito ajustando el ángulo vertical a 90 grados.

NAVEGADORES GPS.Estos son más para fines recreativos y aplicaciones que no requieren gran precisión, consta de un dispositivo que cabe en la palma de la mano, tienen la antena integrada, su precisión puede ser de menor a 15 mts.Además de proporcionar nuestra posición en el plano horizontal pueden indicar la elevación por medio de la misma señal de los satélites, algunos modelos tienen también barómetro para determinar la altura con la presión atmosférica. Los modelos que no poseen brújula electrónica, pueden determinar la "dirección de movimiento" (rumbo), es decir es necesario estar en movimiento para que indique correctamente para donde está el norte.Este aparato si ocupa ser manejado con cuidado para evitar golpes o afectar la pantalla.

BALIZAEn topografía el término balizar se usa para referirse a la acción de ubicar un sitio en relación a otros, fácilmente ubicables, que aseguran el poder encontrarlo posteriormente. En navegación suele emplearse el término boya o boya de balizamiento.Una baliza puede ser activa si emite una señal (sea del tipo que sea) o pasiva, si no emite.Tipos de balizas activas:

*Emisoras de señales de radio (Satélites GPS).* Emisoras de señales ultrasonido (Sónar).* Emisoras de señales luminosas (Faro).

Las balizas no ocupan de algún cuidado específico.

CINTA MÉTRICA

Una cinta métrica o un flexómetro es un instrumento de medida que consiste en una cinta flexible graduada y se puede enrollar, haciendo que el transporte sea más fácil. También se puede medir líneas y superficies curvasLas cintas métricas se hacen de distintos materiales, con la longitud y pesos muy variables. Se emplea para hacer medidas en el campo, de distancias horizontales. En la topografía la más común es la de acero y mide de 50 a 100 mts.La cinta métrica no ocupa de mucho cuidado porque es un aparato muy manejable y duradero.

PLOMADA METÁLICA

Instrumento con forma de cono, construido generalmente en bronce, con un peso que varía entre 225 y 500 gr, que al dejarse colgar libremente de la cuerda sigue la dirección de la vertical del lugar, por lo que con su auxilio podemos proyectar el punto de terreno sobre la cinta métrica. Tradicionalmente este instrumento se ha construido con una cuerda y una pesa de plomo (que le da nombre). Actualmente este simple mecanismo se suele fabricar en aleaciones metálicas de plomo o bismuto (para uso náutico), de aluminio o latón cromado, con cuerdas retráctiles para otros usos. También hay las que incorporan tecnología láser.

La plomada metálica no ocupa de mucho cuidado porque es un aparato muy manejable y duradero.

BRÚJULAPuede apoyarse en tripié, bastón o una vara cualquiera.Las letras (E) y (W) la caratula están invertidas debido al movimiento relativo de la aguja respecto a la caja. Las pínulas sirven para dirigir la visual, a la cual se va medir el rumbo. Con el espejo se puede ver la aguja y el nivel circular al tiempo que se dirige la visual o con el espejo el punto visado.Se emplea para levantamiento secundarios, reconocimientos preliminares, para tomar radiaciones en trabajos de configuraciones, polígonos apoyados en otros levantamientos más precisos.

EL TRÍPODE

 es un instrumento que tiene la particularidad de soportar un equipo de medición como un taquímetro o nivel, su manejo es sencillo ,pues consta de tres patas que pueden ser de madera o de aluminio, las que son regulables para así poder tener un mejor manejo para subir o bajar las patas que se encuentran fijas en el terreno. El plato consta de un tornillo el cual fija el equipo que se va a utilizar para hacer las mediciones.El tipo de trípode que se utilizó en esta ocasión tiene las siguientes características:

Patas de madera que incluye cinta para llevarlo en el hombro. Diámetro de la cabeza: 158 mm. Altura de 1,05 m. extensible a 1,7 m. Peso: 6,5 Kg.

El trípode tiene un nivel de cuidado medio, porque aunque sus materiales son resistentes, se debe manejar con precaución.

LA MIRA Se puede describir como una regla de cuatro metros de largo, graduada en centímetros y que se pliega en la mitad para mayor comodidad en el transporte. Además de esto, la mira consta de una burbuja que se usa para asegurar la verticalidad de ésta en los puntos del terreno donde se desea efectuar mediciones, lo que es trascendental para la exactitud en las medidas. También consta de dos manillas, generalmente metálicas, que son de gran utilidad para sostenerla. Este instrumento debe manejarse con cuidado para evitar que dañe, de igual manera evitar golpes.

TAQUÍMETROEs un instrumento topográfico que sirve tanto para medir distancias, como ángulos horizontales y verticales con gran precisión. En esencia, un taquímetro consta de una plataforma que se apoya en tres tornillos de nivelación, un círculo graduado acimutal (en proyección horizontal), un bastidor (aliada) que gira sobre un eje vertical y que está provisto de un índice que se desplaza sobre el círculo acimutal y sirve para medir los ángulos de rotación de la propia aliada, y dos montantes fijos en el bastidor, sobre los cuales se apoyan los tornillos de sustentación de un anteojo que, a su vez, gira alrededor de un eje horizontal. Al anteojo está unido un círculo graduado cenital (en proyección

vertical) sobre el cual, mediante un índice fijo a la aliada, se efectúan las lecturas de los ángulos de rotación descritos por el anteojo. Unos tornillos de presión sirven, en caso necesario, para fijar entre sí las diversas partes del instrumento. Se pueden efectuar pequeños desplazamientos de la aliada y del anteojo mediante tornillos micrométricos. Las lecturas sobre dos círculos graduados de los ángulos de desplazamiento acimutal y cenital se realizan por medio de nonios o de microscopios, o bien, en los teodolitos más precisos, por sistemas de tornillos micrométricos. Este instrumento se maneja con cuidado aflojando y apretando los tornillos solo lo necesario para no vencerlos, de igual manera evitar golpes y raspaduras en los lentes.

PLANIMETROEs un instrumento manual utilizado en la determinación del área de figuras planas con forma irregular. El área de una figura cualquiera se determina con el planímetro fijando el anclaje en un punto externo a la figura y recorriendo en sentido horario con el punto trazador su perímetro. Finalmente, se toman las lecturas del número de revoluciones y se multiplica por la constante de proporcionalidad, la cual depende de la longitud del brazo trazador y de la escala de la figura. La constante de proporcionalidad es suministrada por el fabricante del instrumento o puede ser determinada directamente por comparación.El planímetro debe ser manejado con cuidado para evitar golpes.

FICHASSon varillas de acero de 30 cm de longitud, con un diámetro φ=1/4”, pintados en franjas alternas rojas y blancas. Su parte superior termina en forma de anillo y su parte inferior en forma de punta. Generalmente vienen en juegos de once fichas juntas en un anillo de acero. Las fichas se usan en la medición de distancias para marcar las posiciones finales de la cinta y llevar el conteo del número de cintadas enteras que se han efectuado.

Las fichas no necesitan un cuidado especifico ua que se usan para enterrarlas en la tierra la mayoría de las veces, por lo tanto se maltratan y son de uso rudo.