UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU

FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA

SEMESTRE: IV 2015 – I

Ing. Hernán Juan De Dios Baldeón

TOPOGRAFIA APLICADA

TEMA: TOPOGRAFIA SATELITAL

ESTACION TOTAL

ESTACION TOTAL

TOPOGRAFÍALa topografía (del griego Topos, lugar, y graphis, diseño, dibujo) complementa la obra de la Geodesia, pues estudia la configuración del terreno con todos sus detalles, que son los accidentes topográficos que se encuentran en su superficie, así como los procedimientos de medición, que permiten representarlo por un dibujo llamado plano topográfico. Cuando estas mediciones se hacen aplicando sólo procedimientos geométricos exactos, tenemos la topometría.

Definición de Topografía Ciencia que estudia el conjunto de procedimientos para determinar

las posiciones relativas de los puntos sobre la superficie de la tierra y debajo de la misma, mediante la combinación de las medidas según los tres elementos del espacio: distancia, elevación y dirección. Considera la superficie de la tierra como plana, despreciando la forma realmente curva de la misma, motivo por el cual es aplicable a extensiones pequeñas en un área máxima aproximada de 625 kilómetros cuadrados o sea 25 kilómetros de longitud por lado, tomando pare este efecto un cuadrado como referencia.

Es el arte de medir distancias horizontales y verticales entre puntos y objetos sobre la superficie terrestre, medir ángulos entre líneas terrestres y establecer puntos por medio de distancias y ángulos previamente determinados.

ESTACION TOTAL

I PARTE - PRESENTACION

Concepto de Estación Total Funcionamiento Teodolito, Estación Total y

GPS Partes Nomenclatura y

funciones Clases y Tipos

Concepto de Estación Total Se denomina estación total a un instrumento topográfico electro-

óptico cuyo funcionamiento se apoya en la tecnología electrónica. Este instrumento consiste en la incorporación de un distanciómetro

y un microprocesador a un teodolito electrónico.

DISTANCIOMETRO

MICROPROCESADORTEODOLITO

ELECTRONICO

ESTACION TOTAL

circuito integrado que contiene todos los elementos necesarios para conformar una "unidad central de procesamiento" UCP, también es conocido como CPU (por sus siglas en inglés: Central Process Unit). En la actualidad este componente electrónico está compuesto por millones de transistores, integrados en una misma placa de silicio.

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 de el tiempo que tarda el haz en recorrer la distancia es como determina esta.

DISTANCIOMETRO

MICROPROCESADOR

es 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 mas simple en su uso, y por requerir menos piezas es mas simple su fabricación y en algunos casos su calibración

TEODOLITO ELECTRÓNICO

Concepto de Estación Total Algunas de las características que incorpora, y

con las cuales no cuentan los teodolitos, son una pantalla alfanumérica de cristal líquido (LCD), leds de avisos, iluminación independiente de la luz solar, calculadora, distanciómetro, trackeador (seguidor de trayectoria) y la posibilidad de guardar información en formato electrónico, lo cual permite utilizarla posteriormente en ordenadores personales. Vienen provistas de diversos programas sencillos que permiten, entre otras capacidades, el cálculo de coordenadas en campo, replanteo de puntos de manera sencilla y éficaz y cálculo de acimutes y distancias

Funcionamiento Vista como un teodolito se compone de las mismas partes y

funciones que él. El estacionamiento y verticalización son idénticos aunque, para este último se cuenta con niveles electrónicos que facilitan la tarea. Los tres ejes y sus errores asociados también están presentes: el de verticalidad, que con la doble compensación ve reducida su influencia sobre las lecturas horizontales, y los de colimación e inclinación, con el mismo comportamiento que en un teodolito clásico, salvo que el primero puede ser corregido por software, mientras que en el segundo la corrección debe realizarse por métodos mecánicos.

El instrumento realiza la medición de ángulos a partir de marcas realizadas en discos transparentes. Las lecturas de distancia se realizan mediante una onda electromagnética portadora con distintas frecuencias que rebota en un prisma ubicado en el punto y regresa tomando, el instrumento, el defasaje entre las ondas. Algunas estaciones totáles presenta la capacidad de medir a sólido, lo que significa que no es necesario un prisma reflectante.

Funcionamiento Este instrumento permite la obtención de coordenadas de puntos

respecto a un sistema local y/o arbitrario, como también a sistemas definidos y materializados. Para la obtención de estas coordenadas el instrumento realiza una serie de lecturas y cálculos sobre ellas y demás datos suministrados por el operador. Las lecturas que se obtienen con este instrumento son las de ángulos verticales, horizontales y distancias, utilizando en esta ultima Otra particularidad de este instrumento es la posibilidad de incorporarle datos como coordenadas de puntos, códigos, correcciones de presión y temperatura, etc.

La precisión de las medidas es del orden de la diezmilésima de gonio en ángulo y de milímetros en distancias, pudiendo realizar medidas en puntos situados entre 2 y 5 kilómetros según el aparato.

Teodolito, estación total y GPS

Genéricamente se los denomina estaciones totales porque tienen la capacidad de medir ángulos, distancias y niveles, lo cual requería previamente de diversos instrumentos. Estos teodolitos electro-ópticos hace tiempo que son una realidad técnica accesible desde el punto de vista económico. Su precisión, facilidad de uso y la posibilidad de almacenar la información para descargarla después en programas de CAD ha hecho que desplacen a los teodolitos, que actualmente están en desuso.

Por otra parte, desde hace ya varios años las estaciones totales se están viendo desplazadas por el GPS en trabajos topográficos. Las ventajas del GPS topográfico con respecto a la estación total son que, una vez fijada la base en tierra no es necesario más que una sola persona para tomar los datos, mentras que la estación requería de dos, el técnico que manejaba la estación y el operario que situaba el prisma. Por otra parte, la estación total exige que exista una línea visual entre el aparato y el prisma, lo que es innecesario con el GPS.

Sin embargo, la mayor precisión de la estación (pocos milímetros frente a los centímetros del GPS) la hacen todavía necesaria para determinados trabajos, como la colocación de apoyos de neopreno bojo la vigas de los puentes o la colocación de vainas para postensado.

Partes Nomenclatura y Funciones

Colimador

Lente del Objetivo

Perno del Ajuste Horizontal

Tornillo del Mov. Tangencial Horizontal

Perno del Movimiento Horizontal Inferior

Marca Central del Instrumento

Plomada Optica

Pantalla LCD

Tribach

Tornillos de Manija

Nivel Tubular

Tornillo Nivelante

Enfoque Telescopico

Batería

Tornillo Tangencial

Teclas de Función

Nivel Circular

Ocular del Telescopico

Nomenclatura y FuncionesPartes Nomenclatura y Funciones

PARTES

ESTACION

TOTAL

GTS-230W

PARTES

ESTACION

TOTAL

GTS-230W

Clases y tipos

II PARTE - ESPECIFICACIONES

Especificaciones Técnicas Pantalla y Teclado Nombres y Funciones

Especificaciones

Técnicas

Código IPX - Protección Líquidos

No. Descripción Definición

0 Sin protección. -----------------------------

1 Gotas de agua. Gotas en la vertical no afecta el equipo.

2 Gotas de agua.Gotas en la vertical y con inclinación del equipohasta 15 º.

3 Spray de agua.Spray de agua con angulo de 60 º en la lateral delequipo.

4 Spray de agua. Spray de agua en toda la superficie del equipo.

5 Chorro de agua. Chorro de agua en toda la superficie del equipo.

6 Chorro de agua Chorro fuerte en toda la superficie del equipo.

7Inmersióntemporaria

Inmersión a uma profundidad de hasta 1 metro,durante 30 minutos.

8Inmersióncontinua

Inmersión continua, pero sguiendo lasespecificaciones del fabricante.

IMPORTANTE

Especificaciones TécnicasEstación inalámbrica Topcon GTS-230WPrimera estación total en el mundo completamente inalámbrica, usando tecnología bluetooth, integrada internamente 4 diferentes modelos  a escoger de entre 9,6,5 y 3 segundos respectivamente. Display más grande y con más teclas que la GTS-220 series. Doble pantalla en los modelos de 3"y 5". Distanciómetro de largo alcance 3,500 mts. en todos los modelos (2,700 mts. en el modelo de GTS-239W) Batería de larga duración, 10 hrs. con una batería de NiMH Plomada láser standard para fácil centrado y puesta en estación. Memoria de 8,000 puntos en datos de medición y 16,000 puntos en formato de coordenadas. El paquete incluye: estación total serie GTS-230W, batería recargable BT-52QA de 10 hrs. de duración, cargador rápido BC-27BR, kit de herramientas, estuche de plástico de alto impacto, bolsa de silicón para guardar humedad, cubierta para protección, set de plomada, cubierta para telescopio, manual de operación, nuevo software TOPLINK de transferencia con su cable.

Pantalla y Teclado

Símbolos de pantalla

Nombres y

Funciones

III PARTE – PREPARACION PARA MEDICIONES

Preparación de una Estación Total para la medición

Colocación del Instrumento para la Medición

Interruptor de Encendido Corrección de la inclinación del Angulo

y Vertical Nivel de Carga de la Batería Como Introducir Caracteres

Alfanuméricos

Preparación de una Estación Total para la medición

Colocación del Instrumento para la Medición

Instale el instrumento sobre el trípode. Nivele y Centre el instrumento con precisión para garantizar un funcionamiento óptimo. Utilice trípodes con unos tornillos de 5/8 pulgadas de diámetro y 11 pasos por pulgada, como es el trípode de madera de base ancha TOPCON Tipo E

Interruptor de

Encendido

Corrección de la inclinación del Angulo y

Vertical

Nivel de Carga de la Batería

Como Introducir

Caracteres Alfanuméricos

IV PARTE – MEDICION ANGULAR

Medición Ángulos Horizontales y Verticales Colocar Cero Grados en el Horizonte Cambiando Lectura Horizontal a

Derecha/Izquierda Retener Angulo Horizontal o Azimut Ingresar un Angulo por Teclado Modo Angulo Vertical en % o Pendiente Compensación del equipo en Ángulos

Horizontal y Vertical Referencia del Angulo Vertical Señal Acústica del Angulo Horizontal a cada

90° Repetición de Medida Angular

A

B

Medición Ángulos Horizontales y Verticales

V 90° 30’ 40”

Hr 123° 45’ 20”

V 90° 30’ 40”

Hr 00° 00’ 00”

Colocar Cero Grados en el Horizonte

Medición del Angulo Horizontal

A

V 90° 30’ 40”

HR 120° 30’ 40”

V 90° 30’ 40”

HR 120° 30’ 40”

V 90° 30’ 40”

HL 239° 29’ 20”

Cambiando Lectura Horizontal a Derecha/Izquierda

Retener Angulo Horizontal o azimut

Ingresar un Angulo por Teclado

Medición del Angulo Horizontal Requerido

A

c

V 90° 30’ 40”

Hr 20° 00’ 00”

V 90° 30’ 40”

Hr 20° 00’ 00”

B

V 90° 30’ 40”

Hr 00° 00’ 00”

Modo Angulo Vertical en % o Pendiente

Modo Porcentaje

V 90° 30’ 40”

Hr 00° 00’ 00”

V -0.30 %

Hr 00° 00’ 00”

Compensación del equipo en

Ángulos Horizontal y

Vertical

Referencia del Angulo Vertical

Señal Acústica del Angulo Horizontal a cada 90°

Repetición de Medida Angular

Repetición de Medida Angular

Repetición de Medida Angular

Medición del Angulo por Repetición

A

Ht REP 00° 00’ 00”

H 0

B

V 90° 30’ 40”

Hr 120° 30’ 40”

Ht REP 95° 10’ 15”

H 1 AVG 95° 10’ 15” Ht REP 190° 20’ 35”

H 2 AVG 95° 10’ 15”

V PARTE – MEDICION DISTANCIAS

Medida de distancia (Continua) Introducción de la Temperatura, Presión

y Constante de Prisma Modos de Medición

Fino/Tracing/Grueso Estaqueo

Medida de distancia (Continua)

Introducción de la Corrección Atmosférica

Introducción de la Temperatura, Presión y Constante de Prisma

Introducción directa del Valor de la Corrección Atmosférica

Introducción directa del Valor de la Corrección Atmosférica

Introducción de Constante de Prisma

Modos de Medición Fino/Tracing/Grueso

Estaqueo

VI - MEDICION DE COORDENADAS

Medida de Coordenadas Introducción de Altura de Instrumento Introducción de Altura de Prisma Ejecución Medida de Coordenadas NOCIONES DE CARTOGRAFIA

Medida de Coordenadas

Introducción de Altura de Instrumento

Introducción de Altura de Prisma

Ejecución Medida de Coordenadas

Ejecución Medida de Coordenadas

NOCIONES DE CARTOGRAFÍA

Lo que todo el mundo debería saber sobre cartografía y sistemas de

coordenadas

SISTEMA DE COORDENADASPara conocer las coordenadas de cualquier punto en el globo terráqueo se utiliza el sistema de coordenadas geográficas, este sistema divide la tierra en una seria de anillos imaginarios paralelos al ecuador (llamados paralelos) y una serie de círculos perpendiculares a los mismos que convergen en los polos (los llamados meridianos).El origen de las coordenadas se sitúa en el punto donde se corta el ecuador con el primer meridiano, el llamado meridiano de Greenwich (el cual debe su nombre a la ciudad con el mismo nombre situada en Inglaterra).

Así pues y como veremos en la siguiente figura, un punto cualquiera queda delimitado por la distancia a la que se encuentra tanto del ecuador como del meridiano de Greenwich, esta distancia dado que como sabemos la tierra es un cuerpo esférico será una distancia angular formada por dos pares de puntos longitud y latitud.

El concepto de esferoide:Si la tierra fuese una esfera perfecta el problema seria sencillo, pero de todos es sabido que la tierra se ensancha hacia el ecuador y que este ensanchamiento no se produce de una manera uniforme (es irregular) es en este momento donde debemos introducir el concepto de esferoide y asemejar la tierra a un sólido de revolución obtenido a partir de una elipse de referencia (que es elegida por cada país según el que más se asemeje a su forma).

Los parámetros necesarios para definir un elipsoide son tres: Radio polar = b Radio ecuatorial = a Aplastamiento = f = (a - b) / a

La siguiente tabla muestra los elipsoides de referencia utilizados en varios países:

Ellipse a f

 Airy 1830  6377563.396  299.3249646

 Bessel 1841  6377397.155  299.1528128

 Clarke 1866  6378206.4  294.9786982

 Clarke 1880  6378249.145  293.465

 Everest 1830  6377276.345  300.8017

 Fischer 1960 (Mercury)  6378166  298.3

 Fischer 1968  6378150  298.3

 G R S 1967  6378160  298.247167427

 G R S 1975  6378140  298.257

 G R S 1980  6378137  298.257222101

 Hough 1956  6378270  297.0

 International  6378388  297.0

 Krassovsky 1940  6378245  298.3

 South American 1969  6378160  298.25

 WGS 60  6378165  298.3

 WGS 66  6378145  298.25

 WGS 72  6378135  298.26

 WGS 84  6378137  298.257223563

El Datum:

Si como hemos dicho el esferoide define la forma de la tierra, el datum define la posición del esferoide en relación con el centro de la tierra, el datum pues provee un marco de referencia formado por: El elipsoide. El punto fundamental: Punto donde la tierra y el elipsoide son

tangentes y donde se ha de especificar longitud latitud y acimut de una dirección desde él establecida.

Existen dos tipos de Datums centrados y locales, en los centrados el centro de masas coincide con el de latiera mientras que en los locales como su nombre indica solamente son validos en determinadas posiciones geográficas.

De la esfera al planoEl paso de la esfera al plano es un paso indispensable para trabajar con nuestro GPS cuando trabajamos en dos dimensiones lo que hacemos es corresponder cada punto de la tierra con un punto de nuestro mapa, para obtener esta correspondencia se utilizan las proyecciones cartográficas, este paso no es sencillo (pensemos que queremos aplastar la piel de una naranja, lógicamente esta se deforma en área dirección y distancia).

A continuación veremos los principales tipos de proyecciones que se utilizan actualmente:

Las proyecciones se clasifican de acuerdo a:a. La superficie desarrollable que utilizan. Puede ser: • Cónica Cónica, Plana y Cilíndrica• Cilíndrica • Planab. Puntos de tangencia con la esfera. Pueden ser: • Ecuatorial • Polar • Transversal c. Su origen. Pueden ser: • Desarrollables • Matemáticas d. Origen de las proyectables (punto desde donde se visualiza la proyección de los puntos). Pueden ser: Gnomónicas: Si el origen de las visuales es el centro de la tierra. Estereográficas: Si el origen de las visuales está en la superficie de la tierra. Ortográficas: Si el origen de las visuales está en el infinito.

Cónica, Plana y Cilíndrica

Qué es la proyección U.T.M.

PROYECCIÓN UNIVERSAL TRANSVERSAL DE MERCATOR (U.T.M.)

Todas las proyecciones usadas tienen determinadas ventajas y desventajas. Actualmente, en la construcción de las cartas a mediana y gran escala se utilizan, casi exclusivamente, proyecciones conformes. Las proyecciones conformes son aquellas que conservan los ángulos.La proyección U.T.M.: es una proyección conforme y es la adoptada por la mayoría de los países del mundo.

En Principio, la Proyección U.T.M. es un sistema cilíndrico transverso conforme, tangente al globo terráqueo a lo largo de un meridiano, que se elige como mediriano de origen.

Ahora bien, este sistema, aplicado a grandes extensiones de longitud, hace que nos vayamos alejando del meridiano de tangencia, lo cual causa deformaciones considerables.

Por ello, se recurre al artificio de subdividir la superficie terrestre en 60 husos o zonas iguales de 6 grados de longitud, con la cual resultan 60 proyecciones iguales, pero cada una con su respectivo meridiano central

Es importante destacar aquí que a las zonas, también se les llama husos. Por lo que podemos decir que la Tierra esta dividida en 60 husos, y podemos hablar del huso 30, del huso 31, etc.

Cada zona UTM está dividida en 20 bandas (desde la C hasta la X)

Las bandas C a M están en el hemisferio sur Las bandas N a X están en el hemisferio norte. Una regla útil es acordarse de que cualquier banda que esté por encima de N (de norte) está en el hemisferio norte. Las primeras 19 bandas (C a W) están separadas o tienen una altura de 8° cada una. La banda 20 o X tiene una altura de 12°

PERU está incluida en las zonas/husos 17, 18 Y 19

LAS COORDENADAS UTM NO CORRESPONDEN A UN PUNTO, SINO A UN CUADRADO• Siempre tendemos a pensar que el valor de una coordenada UTM corresponde a un

punto determinado o a una situación geográfica discreta.  • Esto no es verdad. Una coordenada UTM siempre corresponde a un área

cuadrada cuyo lado depende del grado de resolución de la coordenada.  • Cualquier punto comprendido dentro de este cuadrado (a esa  resolución en

particular) tiene el mismo valor de coordenada UTM.

• El valor de referencia definido por la coordenada UTM no está localizado en el centro del cuadrado, sino en la esquina inferior IZQUIERDA de dicho cuadrado.

                                                                                       

                                                                                                                                                               • UNA ZONA UTM, SIEMPRE SE LEE DE IZQUIERDA A DERECHA (para dar el

valor del Easting), Y DE ARRIBA A ABAJO (para dar el valor del Northing). Esto quiere decir: • Que el valor del Easting corresponde a la distancia hacia el Este desde la

esquina inferior izquierda de la cuadrícula UTM. • Que el valor de Northing siempre es la distancia hacia el norte al Ecuador (en

el hemisferio norte). • Mientras mayor sea el número de dígitos que usemos en las coordenadas, menor sea

el área representada. • Normalmente, el área que registran los GPS coincide con el valor de un metro

cuadrado, ya que usan 6 dígitos para el valor de Easting y 7 dígitos para el Northing.

VII PARTE – COLECTAR DATOS

Colecta de Datos Menú de Operación de la

Colección de Datos Preparación

Colecta de Datos

Menú de Operación de la Colección de Datos

Menú de Operación de la Colección de Datos

Preparación

VIII PARTE – PROGRAMAS DE APLICACION

Utilización del Menu Programas de Aplicación

Medida de Altura Remota (REM) Medición de Entre Puntos (MLM) Medida de Áreas

Medida de Altura Remota (REM)

Medición de Entre Puntos (MLM)

Medida de Áreas

IX PARTE – REPLANTEO

Replanteo Utilización del Menú

Replanteo Replanteo por Radiación Replanteo por Bisección

Replanteo

Replanteo por Radiación

Replanteo Bisección

GRACIAS POR SU ATENCIÓN