Topografia

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Topografia

  1. 1. TOPOGRAFIA: Topos: lugar, Grafos: descripción.INSTRUMENTOS DE MEDICION.• CINTA METRICA• TEODOLITO: Se usa para medir ángulos horizontales y verticales. se emplea también o paracomparar las direcciones hacia dos o más puntos.• RODETE: Cinta métrica flexible.• AGUJAS: Varillas de acero terminadas en punta cuyo uso es frecuente para marcarsucesivamente los extremos de la cinta en la medición de distancias superiores a la longitud deuna cintada tamaño: 25 a 35 cm.• PLOMADA: Pesa de bronce que pesa entre 250 y 450g con una punta recambiable de unaaleación de acero que pende de una cuerda, sirve para marcar la proyección horizontal de unpunto situado a cierta altura sobre el suelo.• NIVEL DE ANTEOJO: Se emplea para determinar diferencias de altura.• ESTACAS: Una estaca es un objeto largo y afilado que se clava en el suelo. Tiene muchasaplicaciones, como demarcador de una sección de terreno• BRUJULA DE AGRIMENSOR: Brújula magnetica montada en un trípode y provista de visor ,sirve para determinar el rumbo de las alineaciones.• BALIZAS: En topografía el término balizar se usa para referirse a la acción de ubicar un sitioen relación a otros, fácilmente ubicables, que aseguran el poder encontrarlo posteriormente• ESTACION TOTAL: Funciona de manera electrónica se compone por un distanciometroelectromagnético y un dispositivo de almacenamiento.• TRIPODE: Soporte de equipo como taquímetro o nivel.• NIVEL: Mide diferencias de altura entre dos puntos• TAQUIMETRO: Sirve para medir distancias, ángulos horizontales y verticales.• GPS: funciona mediante una red de 24 satélites en órbita sobre el globo y con el podemosobtener la posición de un objeto, persona etc.La Cadena.- La cadena de topógrafo fue un instrumento muy antiguo y por tanto muyprobable que fuera usado por los romanos en la antigüedad clásica de una manera algosimilar al que se desarrolló en el siglo XVII por el matemático inglés Edmund Gunter.Hecho de varios eslabones de barras sólidas de hierro y bronce. Al ser hechas a mano,raramente medían exactamente lo que se suponía, por lo que se debía usar un factorcorrector cuando se pasaban las notas a los dibujos.El sistema de la cadena de Gunter trabaja de esta forma:
  2. 2. • 1 percha = 25 eslabones = 5.03 metros• 4 perchas = 1 cadena = 100 eslabones = 20.12 metros• 80 cadenas = 1 milla = 1609.34 metros• 10 cadenas cuadradas = 1 acre = 4046.86 m².zoom: CADENA_DE_GUNTER_9x4.jpgLa Cuerda.- Es probablemente el instrumento más rudimentario y antiguo de medición,siendo usadas desde la edad prehistórica. Sin embargo, sabemos por Herón que lostopógrafos antiguos preparaban una mezcla de cera y resina donde sumergían la cuerda,para luego dejarla colgada con un peso en su extremo inferior por un tiempo; dandocomo resultado un instrumento de medición con pocas deformaciones y una longitudconstante durante mucho tiempo, haciéndole así mucho más preciso y duradera.Decempeda- Fue una herramienta simple pero brillante, cada decempeda de 10 piesestaba hecho de una madera dura como el roble y en los extremos tenían aplicaciones debronce. Representaba una de las magnitudes de medidas más típicas del sistema romanoel cual fue utilizado hasta la Edad Media en gran parte de Italia noroccidental.Los “topógrafos” romanos para alcanzar la medida deseada, juntaban variasdecempedas por los extremos para poder crear una de mayor dimensión y así medirdistancias mayores.En el sistema métrico decimal equivale aproximadamente a 2,964 m.Dioptra.- Fue un dispositivo de medición de distancia y ángulo heredado de los griegos.Consistía en una alidada con una tablilla con una abertura circular o longitudinal quepodía desplazarse sobre un limbo graduado.Probablemente este mecanismo le permitía el empleo de la técnica estadimétrica,consiguiendo así calcular distancias por métodos indirectos. La estadía basada en este
  3. 3. sistema ha sido empleada con éxito en la topografía moderna, pero podemos decir queHiparco fue el inventor del método dado que es la primera referencia que tenemos de unuso semejante de las pínulas.Herón de Alejandría escribió sobre el uso de la dioptra:“Es un instrumento que sirve para el levantamiento de planos, nivelaciones, medicionesde campos sin necesidad de entrar en ellos, medir ángulos, hallar el área de triángulo,atravesar una montaña siguiendo la línea recta, medir distancias y alturas de lugaresinaccesibles, entre otros”.En el siglo XVI, en Europa se desarrollaron distintos instrumentos de medición ovariantes de la dioptra. Entre estas variantes tenemos las siguientes:Cuadrante Geométrico,Fue una dioptra instalada en un limbo cuadrado y que permitía la resolución deoperaciones simples mediante la técnica de la semejanza de triángulos.PantómetroPodía resolver las principales operaciones topográficas que en su época venían anecesitarse. Este instrumento, ciertamente complicado, a medio camino entre la dioptray el cuadrante geométrico, alcanza sin embargo mayor complejidad de construcción yuso.Respecto a la precisión inherente a estos instrumentos, podemos apuntar que para laapreciación de las fracciones de ángulo, el cosmógrafo Pedro Núñez, (Nonius 1502-1578) inventó un mecanismo que permite medir con precisión ángulos pequeños, perodada su difícil construcción tardó mucho en ser aplicado con regularidad en los limbos yreglas graduadas. Este mecanismo fue bautizado como el Nonio.Vincent y Schone propusieron modelos de dioptras que se han popularizadoposteriormente entre otros autores que se han ocupado de ella.Adam propuso también otro modelo con el que no consta que experimentasepersonalmente.Posteriormente fue sustituido por lo que ahora conocemos como teodolito.
  4. 4. zoom: Dioptra.jpgLa groma.- Fue un instrumento en forma de T de poca precisión utilizado sobre todopara trazar líneas rectas y los ángulos rectos a grandes distancias. Principalmente erauna vara vertical que en uno de los extremos tenía un pívot que soportaba dostravesaños de madera que podía girar en el plano horizontal. En cada extremo de estostravesaños pendía una plomada donde se podía alinear cualquier objeto haciéndolecoincidir con dos hilos de la groma.zoom: groma.jpgLa Escuadra de Agrimensor.- Es un cilindro ranurado verticalmente de forma que laspínulas que forman las ranuras se sitúan de forma precisa en planos perpendiculares.Las alineaciones que a través de ellas se pueden establecer son normales entre sí o de 45grados lo que permitía establecer las dimensiones de diferentes ángulos en variasdirecciones. Este instrumento fue muy usado en agrimensura a mediados del siglo XVI.
  5. 5. ELEMENTO DE LOS INSTRUMENTOSTOPOGRAFICOSLa medida de los ángulos se hace en Topografia con unos instrumentos que se llamangenéricamente "goniómetros" (que quiere decir "que mide ángulos"). La mayor parte delos aparatos utilizados se incluyen en esta denominación: teodolito, taquímetro, brújula,estación total.. Además de la medida de ángulos acimutales y cenitales los goniómetrosnos dan casi siempre las distancias calculadas por métodos indirectos.V.1 ESQUEMA GENERAL DE UN GONIÓMETRO.
  6. 6. Prescindiendo del trípode y fijándonos en el aparato propiamente dicho podemosdistinguir una plataforma de nivelación y unión con el trípode por un lado y el cuerpo
  7. 7. del aparato por otra, con una parte fija y otra móvil La parte móvil que gira sobre un ejevertical V V se le llama alidada acimutal.En el cuerpo del aparato están los limbos y un anteojo que báscula sobre un eje E E. Laplataforma de nivelación realmente es una doble plataforma con tornillos para nivelar ~medio, 3 en los aparatos europeos y 4 en los aparatos americanos.En un goniómetro se distinguen 3 ejes:- Eje vertical o eje de giro V V.- Eje de basculación del anteojo E E, también fumado a veces eje de muñones o ejesecundario.- Eje de colimación C C -línea que sigue la visual del anteojo.Para que un aparato esté bien, estos tres ejes deben ser perpendiculares entre sí.V.2 ELEMENTOS ACCESORIOS Y ELEMENTOS FUNDAMENTALES DE UNGONIOMETRO.a) Trípodes
  8. 8. Es el Soporte del aparato, con 3 pies de madera o metálicos, con patas extensibles otelescópicas que terminan en regatones de hierro con estribos para pisar y clavar en elterreno. Deben ser estables y permitir que el aparato quede a la altura de la vista deloperador 140 - 150 m. Son útiles también para aproximar la nivelación del aparato.La parte superior es una meseta metálica, triangular o circular con un orificio centralcuya misión es permitir pequeños desplazamientos para facilitar el estacionamientosobre un punto.
  9. 9. En esta meseta está la sujeción al aparato que normalmente será un tornillo que sedesliza sobre una guía metálica para permitir los desplazamientos del aparato. En laparte inferior de este tornillo estaría la sujeción de la plomada manual.La meseta o plataforma superior del trípode puede ser plana, convexa en algunosaparatos y otras veces tiene una forma especial porque utiliza otros modos de sujeciónentre trípode: - aparato, por ejemplo en los trípodes de bastón centrador que utilizan unapalanca de sujeción.b) Sistema de sujeción trípode -aparato: tomillo, palanca u otros.c) Plomada o plomada óptica para el centrado sobre un punto.La plomada óptica es un prisma de reflexión con un círculo grabado para la puntería.d) Elementos de puntería sobre el anteojo para buscar a los portamiras en una primeraaproximación.e) Plataforma de nivelación del aparato y de unión con el trípode de 3 ó 4 tornillos.f) Tornillos de presión y de coincidencia -también llamados movimientos rápido ymovimiento lento. Por cada movimiento de giro del aparato hay un juego de tornillos depresión y de coincidencia. El primero permite el libre giro o bloquea el movimiento, elsegundo una vez que el primero ha bloqueado permite pequeños desplazamientos paraatinar la puntería con el retículo del anteojo.En los aparatos modernos se procura que el tomillo de presión tenga distinta forma queel de coincidencia para evitar confusiones, a veces es una pinza o tiene otras formas.V.2.2 Elementos fundamentales:Son 4: niveles, anteojo, limbos y elementos de medida.A)NIVELES: Su misión es conseguir que el aparato esté en un plano horizontal. Hay 2tipos fundamentales, el nivel esférico y el nivel tubular (o tórico, o nivel de aire).Nivel esférico o de aproximación: - Se utiliza cuando no se requiere una perfectanivelación. Es una pequeña caja metálica cilíndrica con un liquido poco viscoso en el
  10. 10. interior dejando una burbuja. La parte superior, es de cristal, convexa, con un círculograbado en el centro donde debe colocarse la burbuja.Son rápidos y prácticos, pero tienen poca sensibilidad, entre 1 y 7 sexagesimales.Nivel tubular:Es más preciso que el anterior, es un tubo de vidrio de forma teórica de escasacurvatura, normalmente montado sobre un armazón metálico, con un liquido pocoviscoso, éter o benzina, dejando una burbuja. Lleva unos trazos o divisiones, separadas2 mm frecuentemente.La tangente al ecuador del nivel trazada en el punto central se llama eje del nivel, ydeberá ser horizontal cuando la burbuja esté calada, si no el nivel está descorregido.
  11. 11. Sensibilidad del nivel - El ángulo de giro correspondiente al desplazamiento de laburbuja en una división dado en segundos2 mm = radio de curvatura a en radianes.sensibilidad = alfa en segundos = 206.265"A mayor radio de curvatura mayor sensibilidad a menor ángulo alfa mayor sensibilidad.La sensibilidad de estos niveles oscila entre 1 y 5. No debe ser tampoco muy grandepues seria muy difícil mantener calada la burbuja.MODO DE CALAR LA BURBUJA EN EL APARATOLa burbuja nos señala la parte del aparato que está alta.
  12. 12. Para nivelar un nivel tubular fijo en un aparato se pone primero el nivel alineado en ladirección de 2 tornillos cualesquiera y accionando los 2 tornillos a la vez en sentidoopuesto se cala la burbuja. Después se gira el aparato para que el nivel quede en ladirección perpendicular y ahora moviendo solamente el tercer tornillo se vuelve a calar,así queda nivelado el aparato, el aparato se dice que está "estacionado".Regla del pulgar de ~ mano izquierda. Para saber hacia donde se va a desplazar laburbuja al mover los tornillos, el movimiento del pulgar de la mano izquierda señala ladirección en la que se va a desplazar la burbuja.COMPROBACIÓN Y CORRECCIÓN DE UN NIVEL.
  13. 13. En una dirección del anteojo se comprueba que el nivel esté calado, se gira luego 200° yla burbuja debe seguir calada si está bien el nivel. Si no, habría que corregirlo con lostornillos propios del nivel la mitad del desvío de la burbuja.Es mejor no corregir manualmente los niveles, acaban cogiendo holgura.Nivel de coincidencia:
  14. 14. Un modo de precisar más con un nivel tubular es dividir la imagen del nivel con unaserie de prismas que cortan la burbuja longitudinalmente y transversalmente ysuperpone 2 partes opuestas en un pequeño anteojo.Este nivel duplica la apreciación (la sensibilidad del nivel no cambia), y además aquí nose cometen errores al apreciar las divisiones. Permite hacer nivelaciones con granrapidez.B) ANTEOJO:
  15. 15. En el siglo XVI se difundió el uso del anteojo aunque el invento había sido anterior.Después Kepler en 1611 inventó el "anteojo astronómico", que es el usado entopografía. Este anteojo nos daba una imagen invertida. En los últimos años los avancesde la óptica han permitido conseguir una imagen directa intercalando más lentes y sinque apenas se pierda claridad en la imagen.Un anteojo astronómico consta de 2 lentes convergentes (en la actualidad 2 sistemas delentes convergentes) montadas en un tubo, con separación variable: ocular y objetivo.La primera imagen es real, invertida y más pequeña. M N.La segunda es virtual invertida y ampliada. Para conseguir eSte efecto la lente oculardebe estar situada de forma que la primera imagen se forme entre la lente ocular y sufoco (para que funcione como anteojo astronómico). M "N/El resultado es que el objeto lejano lo vemos invertido y amplificado a la distancia de lavisión distinta, unos 25 cmPosteriormente se añadió el retículo -cristal con 2 hilos de la cruz filar y otros 2 hilospara la medida estadimétrica de distancias. Su imagen debe superponerse con la imagendel objeto.
  16. 16. MONTURA DEL ANTEOJOConsta de 3 tubos, el primero un tubo A de latón ensanchado en un extremo donde famontado el objetivo (normalmente son varias lentes formando un sistema convergente);en el otro extremo entra un segundo tubo B que se desplaza dentro de A mediante unacremallera accionando un tornillo exterior; se le llama tubo ocular. Lleva un retículofijo.Un tercer tubo P, más corto que los otros dos, que lleva la lente ocular entra a presión enB, tiene un pequeño desplazamiento, se llama tubo porta ocular.La primera imagen ha de formarse sobre el retículo y para eso se mueve el tornillo Tdesplazando el tubo B dentro de A (enfoque del objeto).
  17. 17. El desplazamiento permite ajustar a la vista de cada uno la imagen del retículo y la de laprimera lente (enfoque del retículo). Primero se hace siempre el enfoque del retículo.Colimar un punto -en sentido amplio observarlo con el anteojo (más exactamente, hacerque su imagen se forme en el plano del retículo).EJES DE UN ANTEOJO ASTRONÓMICO.Se consideran 3 ejes:Eje óptico -recta que une el centro óptico del ocular y el del objetivo.Eje mecánico -recta que pasa por el centro óptico del objetivo y es paralela almovimiento del tubo ocular.Eje de colimación -recta que une el centro óptico del objetivo y el centro del retículo.Para que un anteojo esté en buen estado deben coincidir los 3.IRREGULARIDADES Y DESCORRECCIONES DE UN ANTEOJO.El eje de colimación es el más importante y no debe variar su posición en el anteojo.Hay 2 causas principales de variaciones de este eje y por tanto de irregularidades.-Descentrado del retículo -se puede corregir, pero puede llegar a ser un error grande, undescentrado de 02 mm puede originar errores angulares de 206".-Irregularidades en el movimiento del tubo ocular, por holguras, o poca presión de lacremallera (inutiliza el anteojo).Un tercer tipo de error - debido sólo al operador - es el error de paralaje, es propio delos principiantes y consiste en que la imagen que llega del objetivo y el retículo no estánsuperpuestas en el mismo plano. Se nota porque al moverse el observador, pequeñosdesplazamientos a izquierda y derecha se desplazan los hilos sobre la imagen ("enfoquedefectuoso").
  18. 18. ANTEOJOS DE ENFOQUE INTERNO.Para evitar las irregularidades del tubo ocular, en los aparatos modernos los tubos A y Bse reducen a uno sólo.El enfoque de la imagen del objetivo para superponerla al retículo se realiza medianteuna lente divergente móvil D pero el desplazamiento de esta lente es muy pequeño, nosuele ser mayor de 2 mm.Además de evitar holguras y evitar el mecanismo de cremallera tiene la ventaja de queal ser más compacto evita la entrada de humedad y polvo que dañan los anteojos.También hay que tener en cuenta que este anteojo a igualdad de aumentos tiene menorlongitud.C) LIMBOS:Discos graduados, metálicos o de vidrio, para medir los ángulos. Van divididos engrados, medios grados o divisiones más pequeñas, con trazos muy finos y regulares.Para medir llevan un índice, o más habitualmente 2 índices opuestos.Actualmente casi todos los limbos son de vidrio.Los aparatos suelen llevar 2 limbos, uno horizontal o "acimutal" para los ánguloshorizontales y otro vertical o "eclímetro" para los ángulos verticales.
  19. 19. Normalmente en los aparatos será el limbo fijo y los índices se desplazaban solidarioscon la alidada.Se dice que la graduación de un limbo es normal si crece en la dirección de las agujasdel reloj, también llamada graduación dextrorsum.En los aparatos electrónicos modernos los limbos utilizados suelen ser los llamadoslimbos incrementales, llevan divisiones pero sin números, van alternando divisionestransparentes y opacas, las trasparentes dejan pasar la luz de un emisor cuya señal esrecogida por un sensor.Las divisiones opacas no dejan pasar la señal. Estas señales son transformadas endigitales mediante un codificador.
  20. 20. Realmente hacen falta 2 sensores, uno fijo y otro móvil, para que el fijo haga dereferencia. Normalmente se añaden otros dos sensores en la parte opuesta del limbo quehacen de segundo Índice; incluso muchos aparatos llevan 4 Índices en lugar de dos.Como las divisiones de estos limbos no suelen ser menores de l para interpolar medidasen medio utilizan algún sistema electrónico adicional con lo que se llega a 205, los 0incluso hasta 2 s. Cada casa comercial tiene su procedimiento de interpolación.Hay aparatos de medida electrónica que en lugar de limbos incrementales tienen limbosabsolutos -con 9 o más pistas codificadas y emisores y sensores en cada una de laspistas.ERRORES DEBIDOS A LOS LIMBOS:-Falta de uniformidad de las divisiones.-Desviación de índices -consiste en que los dos Índices opuestos que tiene el limbo nodan una diferencia exacta de lecturas de 200 ó de 180°. Se nota porque (en los antiguos)al leer los 2 índices hay diferencia en las medidas, esta diferencia es constante si se
  21. 21. hacen otras lecturas. Se corrige este error tomando como lectura la semisuma de laslecturas de los 2 índices, corregida una de ellas en 200.-Excentricidad del limbo.- consiste en que el centro del círculo del limbo no coincidecon el punto por donde pasa el eje de giro del instrumento.Se nota porque la diferencia de lectura de los Índices no es 200 y además el error esvariable según la dirección de la visual. Se corrige también tomando como lectura lamedia de la lectura de los 2 índices.
  22. 22. D) ELEMENTOS DE MEDIDA DE ÁNGULOS Y DE DISTANCIAS:
  23. 23. D.1. NONIOS -Para medir ángulos en los limbos se usarán en lugar de índices, dosnonios, uno a cada lado del limbo. El nonio o vernier" nos aumenta la apreciación delas.medidas angulares con el mismo limbo. Lo que hace es tomar un número entero n de
  24. 24. la menor unidad en que está dividido el limbo y dividirlo en n + 1 partes y superponeresta escalilla al limbo. La sensibilidad del nonio será la menor unidad de división dellimbo dividido por n + l. En la figuraPara saber qué lectura tenemos que leer en el nonio basta fijarse en la división quecoincida con una división del limbo.Actualmente no se usan los nonios.D.2. MICRÓMETROS:Elemento para hacer la lectura de ángulos que consiste en un microscopio para observarampliada la zona del limbo a leer, además este microscopio lleva una escala graduadaque se superpone a la imagen que recibimos del limbo. La graduación del microscopiocoincide con la graduación del limbo.Hay varios tipos, aunque hoy ya sólo se usa el micrómetro óptico de coincidencia.
  25. 25. * Micrómetro de 3 hilos.- Superpone 3 hilos sobre el limbo, son como 3 índices; lalectura es la media de las 3 lecturas.* Micrómetro de estima.- Superpone una escalilla cuyos extremos coinciden con lamenor división del limbo.
  26. 26. * Micrómetro óptico de estima.- Fue un invento de la casa Wild. Consiste en superponera la imagen del limbo que vemos por el microscopio, la imagen de la parte opuesta dellimbo mediante unas lentes. La lectura que tenemos que tomar es la del punto detangencia, además en ese punto la diferencia de lecturas coincide que será 200 ó 180.Realmente para que la imagen no sean 2 escalas curvas unos prismas separadores lacortan ligeramente y nosotros vemos 2 graduaciones rectas superpuestas, una arriba yotra abajo, que crecen en distinto sentido.Este sistema tiene la ventaja de que duplica la apreciación y con una sola lectura dacorregidos los errores de excentricidad y desviación de índices.* Micrómetro óptico de coincidencia.- Con este micrómetro se puede aumentar laapreciación en la medida de ángulos de forma notable. El microscopio sólo lleva uníndice que superpone sobre el limbo, pero en lugar de medir a la estima la que hacemoses desplazar la imagen del índice que nos llega hasta hacerla coincidir con lainmediatamente anterior y medir en una escala ese desplazamiento, o en un tamborasociado al tornillo que desplaza.
  27. 27. El desplazamiento máximo del micrómetro es una división del limbo.Se basa en el principio de la placa de vidrio de caras opuestas y paralelas. Si el rayoentra perpendicular no se desvía, si giramos la placa se va desviando la imagen cada vezmás.D.3 ELEMENTOS DE MEDIDA ELECTRÓNlCA DE DISTANCIAS:No son, estrictamente hablando, elementos de un goniómetro; son propios de la estacióntotal, se verán con más detalle al hablar de la estación total.D.4 ELEMENTOS DE MEDIDA ESTADIMÉTRICA DE DISTANCIAS:
  28. 28. Prácticamente todos los goniómetros incluyen un retículo dentro del anteojo que tieneademás los 2 trazos horizontales para medir distancias, se llama hilos estadimétricos.
  29. 29. Los hilos de la cruz filar a veces adoptan otras formas para facilitar la puntería.Los niveles de precisión tienen el retículo en cuña.

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