¡Descarga Guía didáctica para el manejo de la estación total y más Monografías, Ensayos en PDF de Topografía solo en Docsity!
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ
DE CALDAS
TECNOLOGÍA EN LEVANTAMIENTOS
TOPOGRÁFICOS LEVANTAMIENTOS
PLANIMÉTRICOS
UNIDAD IV
MANEJO DE LA ESTACIÓN TOTAL
GUÍA DIDÁCTICA
Elaborado por: Camilo García Vivas María Segura Díaz TABLA DE CONTENIDO
- PROPÓSITO DE LA GUÍA......................................................... 2
- CONCEPTOS BASICOS............................................................ 3
- ARMADO ESTACIÓN TOPOGRÁFICA................................... 16
- VERIFICACIÓN DE CALIBRACIÓN......................................... 19
- REGISTRO DE DATOS........................................................... 20
- DESCARGA DE DATOS.......................................................... 27
- CÁLCULO DE LA INFORMACIÓN........................................... 35 1. PROPÓSITO DE LA GUÍA La presente guía tiene como finalidad afianzar los conocimientos básicos de planimetría para los estudiantes que inician su vida académica en el área de la topografía, basados en los conocimientos teórico-prácticos empleados en las competencias específicas de cada asignatura que imparte la universidad. Para la correcta aplicación de la guía se encontrarán explicados los términos técnicos detalladamente acompañados de ejercicios básicos, metodologías usadas al interactuar con una estación y el posterior manejo de la información (cabe resaltar que en la presente guía se usan términos y procedimientos de altimetría como lo son las alturas instrumentales o de prisma y Nivelación Trigonométrica, ya que son de vital importancia para el entendimiento de la manipulación y posterior cálculo de la información de la estación). Cada egresado asumirá un rol según su perfil topográfico acorde a su proyección laboral, la cual sirva de apoyo para el desarrollo de sus actividades según sea su función a desempeñar desde oficina o campo, deberá regir bajo los parámetros de las normas técnicas de las entidades reguladoras más influyentes como lo son EAAB-Norma Técnica versión 5.2 del acueducto – EPC. Con base a cada requerimiento establecido, se efectuarán los levantamientos topográficos, la ejecución adecuada del cálculo de datos con las precisiones de acuerdo con su clasificación. La presente guía esta creada con base a las normas anteriormente mencionadas para que el estudiante se familiarice con los parámetros expuestos en ellas, cabe resaltar que estas normas no son públicas ya que son entregadas explícitamente a las empresas contratistas, por ende solamente san mencionadas brevemente a modo de explicación del porqué de los procedimientos expuestos.
Es la nivelación a partir de la medición de ángulos cenitales, de altura o depresión y distancias que posteriormente se usaran para resolver triángulos rectángulos donde el cateto opuesto marcara el desnivel entre el punto de armado y un punto cualquiera (esto con ayuda de la altura instrumental y de prisma). Nivelación satelital Este tipo de nivelación utiliza el sistema de posicionamiento global para triangular la cota de un punto cualquiera. Regla de Bessel Procedimiento por el cual se busca compensar los errores sistemáticos del aparato que se esté usando, por medio de la medición de una lectura directa a un punto fijo y otra (inversa) al mismo punto con el aparato transitado, para posteriormente promediar dichas lecturas. Lecturas directas Son aquellas mediciones que se hacen hacia uno de los puntos de amarre estando el equipo en forma directa, una vez se fija el ángulo cero, la medición angular y la distancia obtenida, se considera como lectura directa la información obtenida en primera instancia desde el punto de armado hacia el punto visado orientado horizontalmente con la posición del tornillo de presión con dirección contraria del punto de amarre. Lecturas inversas Una vez se ha realizado la lectura directa, se transitará el equipo 180º, visando nuevamente al punto de amarre y así se controlará todos los factores sobre los errores de medición con el respectivo chequeo de ángulos y distancias, hallando diferencias para lograr mayor precisión en las observaciones. Lecturas promedio Se calcula el promedio de los valores obtenidos sobre cada uno de los lados de la poligonal para así generar una lectura compensada a partir de los ángulos directos e inversos y también de las distancias inclinadas. Normatividad Conjunto de leyes o reglamentos que rigen conductas y procedimientos según los criterios de una institución u organización privada o estatal. Carteras Libretas utilizadas en los levantamientos topográficos para llevar un control de la información levantada. Carteras electrónicas Los teodolitos modernos, estaciones totales y niveles electrónicos vienen equipados con un dispositivo recolector
automático de datos, que son del tamaño de una calculadora o vienen directamente incorporados al equipo, que guardan magnéticamente los datos, tales como la identificación de puntos, distancias y ángulos horizontales y verticales y algunas anotaciones descriptivas. Estos datos pueden ser transferidos a un archivo de computador vía interfaz directa o vía módem para su posterior procesamiento. Las carteras electrónicas tienen la ventaja de eliminar las equivocaciones en la lectura y registro de ángulos y distancias y reducir el tiempo de digitación y procesamiento, pero existe siempre el riesgo del borrado accidental de los datos. ESTACIÓN TOTAL Se denomina estación total a un instrumento electroóptico utilizado en topografía, cuyo funcionamiento se apoya en la tecnología electrónica. Consiste en la incorporación de un distanciómetro y un microprocesador a un teodolito electrónico. Algunas de las características que incorpora y con las cuales no cuentan los teodolitos, son una pantalla alfanumérica de cristal líquido (LCD), Led 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 eficaz y cálculo de acimuts y distancias.
Figura 1. Altura Instrumental. Fuente: autoría propia. Altura de prisma Altura tomada desde la punta inferior del bastón hasta el centro del prisma (cada bastón tiene señalada la altura a la cual se encuentra, esta cambia a medida que se ajusta cada cuerpo o sección que el mismo posea) es recomendable chequear esta altura con un flexómetro y en dado caso que la altura tomada no corresponda con la señalizada en el bastón es necesario ajustar la tuerca que posee el bastón en la parte superior hasta que ambas alturas sean iguales (Si no es posible ajustar el bastón es importante tener en cuenta esta diferencia en el momento de recolectar los datos). Figura 2. Altura del prisma. Fuente: autoría propia. Cada una de las alturas del prisma junto con las alturas instrumentales tomadas en el levantamiento de detalles y poligonales es de suma importancia para calcular el valor de cota trigonométrica que le corresponde a cada punto (Altimetría). Ángulo vertical Define el grado de inclinación de un alineamiento sobre el terreno. Si se toma como referencia la línea horizontal, el ángulo vertical se llama ángulo de pendiente, el cual puede ser positivo también llamado de elevación o negativo de depresión y este es el ángulo que se conoce como pendiente de una línea, el cual puede ser expresado tanto h. m Medid a desde la punta del bastón Medida tomada hasta el centro del prisma
en ángulo como en porcentaje. En la estación este es medido a partir del horizonte puro. Figura 3. Angulo Vertical. Fuente: autoría propia Ángulo Cenit Define el grado de inclinación de un alineamiento sobre el terreno. Este ángulo a diferencia del ángulo vertical se mide a partir del punto más alto del aparato. Figura 4. Angulo Cenit. Fuente: autoría propia. Cada ángulo vertical nos indica la inclinación del terreno que se presenta entre dos puntos, esta se debe tener en cuenta para diseños civiles que requieran porcentajes de pendientes al igual que es importante para el cálculo de cotas trigonométricas de los puntos levantados. Ángulo horizontal Es el ángulo formado por dos líneas rectas situadas en un plano horizontal que comparten el mismo punto de origen. Su valor se utiliza para definir la dirección de un alineamiento a partir de una línea cuyos puntos de los extremos son conocidos.
Figura 7. Distancia Horizontal. Fuente: autoría propia. Las distancias horizontales se toman para conocer el espacio que hay entre dos puntos , acorde con el cálculo de coordenadas estas nos definen las proyecciones a partir del punto base. Codificación Nomenclatura alfanumérica del punto que se pretende levantar. Normalmente esta descripción o código se expresa por medio de abreviaciones para hacer más rápido la recolección de datos en el aparato. Tabla 1. Descripciones. Fuente: autoría propia. ABREVIATURA DESCRIPCIÓN AND-CON
ANDEN EN
CONCRETO
ARB ARBOL
ABREVIATURA DESCRIPCIÓN
AUX# AUXILIAR
BAR-MET BARANDA METALICA
BV-ASF BORDE VIA ASFALTO
CAB-H HOMBRO CABEZOTE
CABLE CABLE
CAJ CAJA
CAJ-EN CAJA DE ENERGIA
Esta acción genera un trabajo más óptimo y rápido en campo ayudando a finalizar el levantamiento en menor tiempo. Recolección y posterior cálculo de coordenadas En los levantamientos planimétricos es necesario conocer las coordenadas norte, este y cota de 2 puntos, los cuales deben tener visual entre ellos para que de esta manera se den coordenadas de los puntos a levantar. En el índice 4.2.1 de la norma de EAAB V 5.2 se especifica: “ No se permite tomar como señal de azimut elementos tales como la cruz de Monserrate u otros elementos no georreferenciados, únicamente se permite tomar como señal de azimut la relación entre dos vértices previamente materializados y georreferenciados ”. En la norma de la EPC no se menciona nada al respecto.
Para poder entender este procedimiento es importante conocer que son los puntos conocidos, que es un azimut (como se calcula) y como conocer las distancias horizontales a partir de las verticales (este último usado para controlar el levantamiento durante su ejecución). Puntos con coordenadas conocidas Estos son estacas o placas materializadas en campo, las cuales poseen coordenadas determinadas con anterioridad por medio del rastreo de GPS o poligonales de amarre. Estos puntos deben estar en un lugar visible y posicionado de tal manera que perduren durante el tiempo (para futuros trabajos o revisiones). Figura 8. Puntos con coordenadas conocidas. Fuente: autoría propia. Es primordial que el estudiante conozca la importancia de los puntos con coordenadas conocidas para el traslado de coordenadas a los diferentes puntos a levantar. Azimut Ángulo tomado entre dos líneas que comparten el mismo punto de origen, en donde la primera línea siempre está formada entre el punto de intersección de las dos líneas y el norte magnético y la segunda línea está formada por la unión de los puntos conocidos (este ángulo siempre se toma hacia la derecha). Para conocer el azimut entre 2 puntos conocidos primero hay que identificar en que cuadrante del plano cartesiano se encuentra la línea que une los puntos conocidos (siempre teniendo en el norte la segunda línea) para identificar esto tan solo hay que restar las coordenadas del punto conocido donde se está orientando (Coordenadas B) con las coordenadas del punto conocido donde se está armado (Coordenadas A).
Figura 11. Rumbo. Fuente: autoría propia. Al identificar el cuadrante, hay que calcular el Ángulo horizontal entre las dos líneas o el Rumbo utilizando la siguiente formula: Rumbo = Tangente − 1
ESTE 2 − ESTE 1
NORTE 2 − NORTE 1 )
Nota: El Este 1 y Norte 1 corresponden al punto de armado y el Este 2 y Norte 2 al punto visado. Teniendo el rumbo y el cuadrante indicado, se aplica la siguiente tabla para obtener el azimut. Tabla 2. Azimut. Fuente: autoría propia. Cuadrant e Azimut 1 Mismo Rumbo 2 180° - Rumbo 3 180° + Rumbo 4 360° - Rumbo Es importante calcular el azimut para dar orientación al levantamiento que se desea realizar. A continuación se expone un ejemplo del cálculo del azimut y unos ejercicios de práctica. Ejemplo: Se realiza un levantamiento topográfico a partir de dos puntos conocidos denominados GNSS-MOC-01 y 86001003 , en el cual el equipo se encuentra armado en GNSS-MOC- 01 tomando como r eferencia atrás al 86001003, las coordenadas son: Norte Este Cota Descripción
4
1048241.104 591.483 GNSS-MOC-
Diferencia en Norte: -406.306 metros Diferencia en Este: -40.757 metros
Figura 12. Ejemplo de Azimut. Fuente: autoría propia. Rumbo Rumbo = Tangente − 1
Rumbo: SUR 5° 43’ 41.67” OESTE Azimut: 180° + 5° 43’ 41.67” = 185° 43’ 41.67” Ejercicio: Calcular el azimut de los puntos dados e indicar la letra que le corresponde: Ejemplo: NORTE ESTE DESCRIPCIÓN
1 1048022.607 GPS 1 - Orientación
3 1048013.436 GPS 2 - Armado **Respuesta: d. 167°0’18.4”
NORTE ESTE DESCRIPCIÓN**
4 1048006.661 GPS 3- Armado
1 1047986.323 GPS 4 - Orientación **Respuesta: _________
NORTE ESTE DESCRIPCIÓN**
4 1048046.895 GPS 5 - Orientación
1 1048101.741 GPS 6- Armado Respuesta: _________ 3.
Figura 13. Calculo de distancia Horizontal. Fuente: autoría propia. Para este cálculo solo es necesario el ángulo cenit y la distancia inclinada aplicando la siguiente formula. seno ¿Angulo Cenit) * Distancia Inclinada Figura 14. Ejercicio de distancia Horizontal. Fuente: autoría propia. DH : seno ¿)* 13080.71 m Distancia Horizontal: 12251.49 metros Nota: Durante el levantamiento es recomendable chequear las distancias entre el punto de armado y el visado al cambiar de armada (esto garantizara las medidas tomadas desde la nueva armada) para dicho chequeo es importante calcular la distancia horizontal en cada armada y cerciorase que estas sean iguales.
Ejercicio: Unir con una línea la distancia horizontal correspondiente a los datos dados: a. Angulo 86°29’28” dist 66.525 m 137.200 m b. Angulo 82°50’26” dist 138.851 m 65.367 m c. Angulo 88°54’09” dist 196.272 m 137.768 m d. Angulo 86°27’57” dist 39.127 m 106.357 m e. Angulo 78°52’55” dist 108.391 m 36.091 m f. Angulo 91°05’04” dist 137.225 m 49.771 m g. Angulo 91°00’17” dist 53.796 m 39.464 m h. Angulo 84°08’21” dist 65.710 m 66.400 m i. Angulo 88°19’15” dist 51.005 m 40.786 m j. Angulo 88°50’14” dist 49.781 m 196.236 m k. Angulo 88°34’25” dist 63.159 m 22.759 m l. Angulo 89°31’46” dist 36.092 m 53.788 m m. Angulo 90°34’49” dist 28.994 m 39.053 m n. Angulo 91°38’32” dist 39.480 m 63.139 m o. Angulo 87°44’58” dist 40.817 m 28.993 m p. Angulo 89°01’57” dist 22.762 m 50.983 m El ejercicio planteado tiene como finalidad reconocer la diferencia de distancias inclinadas y distancias horizontales.
3. ARMADO ESTACIÓN TOPOGRÁFICA
Nota: Los ítems relacionados con la armada, manipulación y descarga de datos de la guía están basados en la interfaz de la estación Topcon GPT 3000, donde cabe aclarar que los procedimientos de manipulación que se deben aplicar en las diferentes Estaciones que existen actualmente en el mercado son similares a los que se explican durante la guía, la diferencia radica primordialmente en la interfaz o presentación que cada una de estas presente. a. Posicione el trípode de tal forma que el plato quede más horizontal posible y centrado sobre el punto en el terreno (puntilla, placa, etc.) y que este esté a la altura del pecho de la persona que va a operar el equipo. Figura 15. Tripode. Fuente: autoría propia.
h. Verifique con la plomada óptica o laser que la estación no se haya movido del punto, si esto sucede, suelte ligeramente el tornillo del trípode y desplace la estación sin que se salga del plato hasta lograr que esta quede totalmente centrada sobre el punto en el terreno y vuelva a ajustar. i. Ubíquese en frente de dos de los tornillos de nivelación de la base, gire la cabeza de la estación hasta que el tubular quede paralela a los tornillos y centre la burbuja con estos. Figura 18. Nivelacion del Tubular Fuente: autoría propia. j. Gire la estación 90° para alinear el tubular con el tornillo sobrante, ajuste el tornillo hasta que la burbuja quede nuevamente centrada. Figura 19. Nivelacion del Tubular Fuente: autoría propia. k. Revise nuevamente con la plomada laser o óptica que la estación este centrada en el puto correcto (si no es así jústela nuevamente). l. Confirme que el nivel Tubular este dentro de los reparos, si no es así repita los pasos I, J y K. La precisión que se tenga del armado del equipo se verá reflejado en la toma de ángulos y distancias, llevando un acumulado de errores instrumentales, el cual se debe buscar minimizar.
EJERCICIOS DE APLICACIÓN
Con base a la explicación de profesor y los parámetros explicados anteriormente ejecute los siguientes ejercicios:
1. Ubique un Delta sobre una superficie firme (Concreto, adoquín o vía en afirmado). 2. Cada miembro del grupo debe armar la estación mínimo 3 veces, esto con el fin de tomar práctica y precisión en los futuros trabajos. 3. Ubique un Delta sobre una superficie blanda y en pendiente (zona verde o tierra) cada miembro del grupo deberá armar nuevamente el equipo. 4. Identificar las diferencias en las condiciones encontradas de ambas armadas. NOTA: recuerde asegurar las 3 patas del trípode hasta que estas queden enterradas, esto hará que su armada sea más firme y las posibilidades que se mueva el equipo sean menores. Este ejercicio se aplica con el propósito de practicar el armado del equipo logrando el objetivo de precisión en el menor tiempo posible.
4. VERIFICACIÓN DE CALIBRACIÓN
Antes de iniciar el levantamiento topográfico es importante tener seguridad sobre el estado de calibración del equipo, para ello se realiza un chequeo rápido observando tres puntos a diferentes distancias, empezando con el más lejano. Se deben anotar los ángulos horizontales y verticales tanto en directo como en inverso. Primero se realiza el chequeo en el ángulo horizontal verificando que la resta entre la lectura inversa y la lectura directa, debe dar 180°, para los ángulos horizontales y 0° para los verticales. Ejemplo: Lecturas ángulos horizontales Lectura directa 250°30’15” Lectura inversa 70°30’17” 250°30’15” 70°30’17” 179°59’58” Lecturas ángulos verticales (Para esta verificación es necesario calcular el Angulo complementario de la lectura inversa para poder conocer el error del quipo = 360° - Angulo inverso ) en este caso la resta de los ángulos verticales debe ser igual a 0°. Lectura directa 89°32’19” Lectura inversa 270°27’43”
