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Unidad N° 1 - Topografía y Materias afines 1.1 Objeto de la Topografía: Alcances, Técnicas y Procedimientos.

1.2 Interrelación de la Topografía con la Profesión del M.M.O.

1.3 Objeto, Descripción y relaciones entre Topografía, Geografía, Cartografía, Agrimensura, Geodesia, Geografía Matemática, Trigonometría y Cibernética.

1.4 Auxiliares de la topografía: Instrumentos electrónicos, ópticos y electroópticos.

1.5 Vocabulario Técnico: Glosario

1.1 Objeto de la topografía:

1.1.1 Representación El objeto de la topografía es la representación gráfica y exacta de las características físicas (naturales y artificiales) de una porción de la superficie terrestre. A su vez, las representaciones topográficas comprenden tres grandes ítems:

Planimetría es decir la ubicación de los hechos existentes sin considerar su altura. Altimetría es decir la representación gráfica de la altura de los mismos. Batimetría es decir la representación de hechos existentes por debajo de la superficie de las aguas de los ríos, lagos lagunas y mares

Los cuáles serán utilizados para representar porciones de la superficie terrestre, estas representaciones deberán construirse sin considerar la esfericidad de la tierra pues esta es otra de las características de la topografía, la que se logra a través de la elección de las distancias de trabajo. Alcance: el alcance de la topografía es tal, que implica distancias de trabajo donde las deformaciones (que invariablemente se verifican cuando queremos representar una superficie curva en un plano) sean mínimas o de una magnitud despreciable. Estas distancias aludidas varían entre unos pocos cientos de metros hasta un máximo de 111,11 Kms.

Esta distancia no es caprichosa, corresponde a un ángulo de 1° sexagesimal, con vértice en el centro de la tierra trasladada a la superficie del globo terrestre. Este valor angular tiene su razón de ser ya que los cálculos trigonométricos que se realizan al utilizar proyecciones cartográficas utilizan este ángulo como una de sus variables y al mantenerlo en un valor tan pequeño nos aseguramos un error suficientemente pequeño aún sin haber utilizado proyección alguna. Técnicas: Las técnicas topográficas puras implican la determinación de las coordenadas de los aludidos hechos existentes estas coordenadas pueden ser planas como las del sistema Gauss-Krugger utilizado en nuestro país desde la creación del I.G.M. o POSGAR, el sistema de coordenadas planas que lo está reemplazando. Estas coordenadas se obtienen mediante trabajos de campo donde se utilizan diversos instrumentos de medición y métodos de cálculo específicos de la materia con una gran afinidad con la trigonometría. Tanto los trabajos de campo como los cálculos se deben llevar a cabo con una extrema precisión ya que involucran distancias y ángulos que deberán ser representados luego en un plano en forma de mapa, carta, plano o croquis. Estos productos terminados se convertirán luego en documentos económicos o técnicos que no admiten errores.

1.1.2 Replanteo

Otro objeto de la topografía es el replanteo en la superficie terrestre de hechos que solo existen en planos de proyecto. Encontramos aquí dos términos contrapuestos muy importantes en la jerga topográfica: Representación y Replanteo, uno implica llevar al papel medidas de hechos existentes en la realidad, como lotes, áreas de terreno, o construcciones, mediante la utilización de escalas, el otro implica la materialización en el terreno de ideas que solo existen en el papel como por ejemplo viviendas, conjuntos de viviendas, o grandes obras civiles o viales.

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1.2 Interrelación de la Topografía con la profesión del M.M.O.: Si bien para el replanteo de una vivienda o una línea municipal, o el relevamiento de un edificio para un plano de conforme a obras, no es necesaria una excepcional pericia o un inusual despliegue técnico estos conocimientos, periféricos si se quiere en el plan de estudios del M.M.O., pueden convertirse en una necesidad profesional, e incluso convenientemente aprendidos en una segunda profesión dado que en ciertas circunstancias el saber medir ángulos con un teodolito o tomar niveles con un nivel óptico, puede convertirse en una buena oportunidad de trabajo.

1.3 Relación de la topografía con las materias afines Existen dentro de las ciencias geográficas algunas materias que por su contenido técnico y teórico denotan una afinidad, tanto por sus temas como en el caso de la geodesia, cartografía, agrimensura; como por sus procedimientos que es el caso de la trigonometría y la computación. 1.3.1 Geodesia: Es la ciencia que efectúa las mediciones y cálculos tendientes a conocer las dimensiones y formas de las tierra. Es decir determina los parámetros de la ecuación del elipsoide que representa al globo terráqueo, y da las coordenadas de los puntos que se tomarán como referencia para los trabajos topográficos y cartográficos. Estos puntos llamados Puntos Trigonométricos (PT) aquellos que tienen coordenadas y cota conocidas; y Puntos Fijos (PF) aquellos que solo tienen cota conocida forman una red utilizada a nivel nacional que sirve de base para todos los proyectos de ingeniería de las obras de infraestructura básica. Esta red de carácter nacional, utilizada durante décadas, fue abandonada porque la tecnología G.P.S. más precisa y de utilización más simple ha reemplazando las Viejas técnicas de trabajo de campo por otras nuevas de obtención de coordenadas, a este efecto se realizó una adecuación de la vieja red (para la cual en algunos casos se utilizaron viejos P.T. y en otros se colocaron nuevos) denominada POSGAR94 y es la utilizada actualmente. 1.3.2 Cartografía: Es la ciencia encargada de la representación en el papel de los datos recopilados en el terreno por la topografía y la geodesia mediante las distintas proyecciones utilizadas para la representación en el plano de una superficie esférica. 1.3.3 Agrimensura: En una escala mucho más pequeña que las anteriores encontramos los trabajos de la agrimensura que es la encargada de la medición, amojonamiento y representación de la superficie agraria (es decir de la superficie utilizable, que tiene valor económico) y de la determinación de las medidas lineales, angulares y superficiales de la misma. La importancia de la agrimensura reside en su producto terminado: la mensura, que es el documento base de los títulos de propiedad de todo lote o parcela asentado en el Registro Nacional de la Propiedad y la herramienta utilizada por los catastros provinciales para la consecución de sus fines. 1.3.4 Trigonometría: Esta es quizás la materia más afín puesto que todos o casi todos los procedimientos topográficos tienen una componente trigonométrica. De hecho cuando utilizamos comandos de cualquier programa CAD en realidad estamos utilizando estos procesos matemáticos los cuales convenientemente compilados aparecen en nuestras pantallas como iconos o menús. 1.3.5 Computación: Esta nueva rama del conocimiento científico a tomado en los últimos años una importancia tal que ha cambiado radicalmente la ejecución de todos los trabajos de la topografía, geodesia, agrimensura y geografía matemática, ya que permite la resolución mediante el uso de calculadoras, computadoras, estaciones totales y equipos de posicionamiento satelital o G.P.S., de todo tipo de trabajos, incluso su graficación o la recolección de datos en un Data collector o una Handheld para ser utilizados luego en estaciones de trabajo o de tratamiento de los modelos digitales del terreno, es decir mapas o croquis virtuales del terreno que pueden ser modificados para ver el resultado de los trabajos antes del comienzo de los mismos. Incluso programas como el AutoCAD Map o AutoCAD World permiten a través de la visualización de una imagen satelital ortométrica la confección de Cartas o croquis con una excelente precisión.

1.4 Auxiliares de la topografía Todos los conocimientos técnicos emergentes de aquellas materias deben hallar su correlato en los medios técnicos tendientes a conseguir una eficaz ejecución de la mediciones de campo para ello se han desarrollado distintos instrumentos de medición extremadamente precisos, estos en alguna época óptico-mecánicos se han convertido con el avance de la microelectrónica en electro-ópticos y de una precisión y versatilidad impensada hace solo 20 años atrás.

Instrumentos ópticos

En las próximas unidades nos encontraremos con varios instrumentos utilizados para los trabajos topográficos, de ellos los más importantes son una descendiente directa del clásico teodolito la Estación Total (o ET), un recién llegado a la familia, el GPS y el omnipresente nivel óptico. De ellos la ET y el nivel (aún los electrónicos) tienen como principal componente un anteojo óptico que permite la visualización y lectura de elementos más allá de la visión normal del ser humano.

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Estos anteojos constan de varios lentes que alternativamente van aumentando la magnitud del rayo de luz reflejado por los elementos que son captados por el anteojo, una lente plana (que no aumenta ni disminuye) que lleva grabada en ella unas líneas, que forman un retículo, llamado retículo estadimétrico o cruz filar, que permiten apuntar el anteojo, y por último un sistema de movimiento de las lentes que permite enfocarlas a las distintas distancias a las que se apuntará el anteojo.

El gráfico anterior muestra el recorrido de los rayos de luz en las lentes y la formación de los focos y la imagen virtual del objeto bisectado que se visualizará en el plano focal; para una correcta visualización de miras, jalones o estacas, las distancias focales (entre el foco y las lentes) son variadas mediante un movimiento atrás-adelante lo que permite la visión nítida (enfoque) de los objetivos a distintas distancias, esto es así ya que para que exista enfoque es necesario que las distancias focales mantengan una cierta correspondencia con la distancia entre el lente objetivo y el objeto a visualizar. En la siguiente figura se ve un retículo estadimétrico similar a los existentes en la mayoría de los teodolitos, ET´s y niveles utilizados en topografía, este retículo está formado por un hilo vertical, en su parte superior doble y en la inferior simple (o viceversa), y tres hilos horizontales, el hilo horizontal medio sirve para apuntar y también para nivelar, los otros dos (el superior y el inferior) son los llamados hilos estadimétricos y sirven para medir distancias al leer con ellos sobre una mira.

Instrumentos electrónicos

En general los instrumentos electrónicos utilizados en topografía son electrodistanciómetros, posicionadores satelitales, calculadoras y computadoras, los electrodistanciómetros y los posicionadores GPS, serán estudiados en la unidad N° 5 y 8 respectivamente; por lo que nos referiremos ahora a las calculadoras, notebooks (laptop), Handhelds (mini laptop o PDA) y data collectors. Ya hace mucho tiempo (década del ’70) que la calculadora electrónica ha ocupado un lugar preponderante en los trabajos topográficos, sobre todo en lo que se refiere al trabajo con ángulos y funciones trigonométricas que anteriormente eran calculados a través de su conversión a logaritmos (mediante una tabla de logaritmos), también se utilizan pero en menor medida las funciones estadísticas para el cálculo de errores y las conversiones de coordenadas polares a rectangulares y viceversa. Pero la gran revolución llegó con la aparición de las calculadoras programables (década del ’80) como las de las marcas Hewlett-Packard, Texas Instruments o Casio, estos modelos llevaron al terreno la posibilidad de calcular una poligonal o incluso una observación astronómica con el único trabajo de aprender el lenguaje de programación de cada modelo y crear los programas específicos para cada trabajo (o la compra de los mismos), algo imposible antes de la aparición de estas calculadoras. A partir de la aparición del microprocesador Pentium (década del ’90), han llegado al mercado nuevas notebooks que permiten utilizar programas como el AutoCAD dentro de un automóvil, hacer todos los cálculos, dibujar una mensura y si existiera un plotter portátil sería posible entregar el trabajo terminado en un día.

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En los últimos años han aparecido en el mercado instrumentos capaces de medir distancias o calcular el posicionamiento geográfico de puntos con una precisión inalcanzable diez años atrás. Por ese entonces, mediados de los ochentas, ya existían electrodistanciómetros y posicionadores Doppler para mediciones geodésicas, pero eran aparatos costosos, pesados y difíciles de operar, sus antenas parabólicas y sus baterías (muchas veces de camiones para aumentar el tiempo de uso) debían ser transportadas en vehículos y el tiempo de observación era de algunas horas; los nuevos modelos de estaciones totales o GPS tienen volúmenes que permiten ser llevados en una mochila cómodamente, 1.500 grs. de peso, pueden ser conectadas a una notebook o un data collector y en 15/20 min. se obtienen precisiones de ensueño para los viejos topógrafos que medían kilómetros y kilómetros con cintas de agrimensor de 50 mts. Existen también navegadores satelitales del tamaño de un teléfono celular que obtienen estimaciones muy precisas, del orden de los 10 mts., casi en tiempo real, estos instrumentos no pueden ser utilizados para trabajos geodésicos pero son ideales para el posicionamiento topográfico de obras de infraestructura y actividades extractivas como los que se lograban antaño con observaciones astronómicas que llevaban varias horas de observación, mas varias horas de cálculo (siempre y cuando la observación pudiera efectuarse ya que en noches de nubes o de poca visibilidad no es posible trabajar). Pero la verdadera revolución llegó en realidad con el abaratamiento de los precios de los equipos electrónicos durante la década de los ’90, ya que hubiera sido imposible comprar estos equipos si se hubieran mantenido los precios de 20; 30 o 40 mil dólares que se daban en la década de los 80´s.

Instrumentos electroópticos

Son los aparatos que unen en una sola unidad al teodolito, al electrodistanciómetro y a la calculadora con la posibilidad de conectar la misma a una notebook o un CPU para grabar los datos y luego ser exportados a programas tipo CAD; estos instrumentos son llamados genéricamente "estaciones totales". Por su enorme precisión y la rapidez de su uso reemplazan una gran variedad de instrumentos (teodolito, nivel, cintas, calculadoras, libretas de apuntes, etc.), y su único inconveniente es su gran costo económico que varía entre 9.000 y los 30.000 U$S según la marca, el modelo y la precisión elegida. Toda esta revolución en la creación de instrumentos, ha llevado a grandes cambios en la forma de entender la topografía, los viejos topógrafos de nivel, teodolito y cinta, han visto su saber convertido en un ámbito completamente dominado, primeramente por la electrónica, y ahora por la irrupción del GPS y la Internet.

1.5 Vocabulario técnico

Durante el desarrollo de la materia se encontrarán expresiones que no son de uso común en la vida cotidiana pero se utilizan profusamente en topografía, la intensión de su inclusión es el conocimiento y la familiarización con las mismas, de manera que no sean desconocidas y ya sea en posteriores estudios de grado o durante el trabajo cotidiano puedan ser utilizadas con seguridad y soltura.

Glosario

Empírico: Procedimiento o saber fundamentado en la experiencia.

Proyección: procedimiento matemático que permite mediante formulas y artificios trigonométricos, representar en formato plano superficies curvas, para permitir la confección de mapas. Por ej. Proyecciones Cilindrica modificada de Mercator, Universal Transversa Mercator (U.T.M.), Cilíndrica equivalente, Proyección de Bonne, Conforme de Lambert, Equivalente de Mollweide, etc.

CAD: Computer Aided Design = Diseño Asistido por computadora

Ortométrico: (del gr. Orthos= perpendicular y metron= medición) procedimiento óptico-fotográfico que permite convertir una foto de una superficie curva como la Tierra, en una foto Plana; también llamada ortofoto, sobre la cual es posible medir con suficiente precisión.

POSGAR94: Acrónimo de POSiciones Geodésicas ARgentinas 1994, sistema de coordenadas planas basado en el sistema Gauss-Krugger que permite enlazar el sistema argentino al internacional.