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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE GUERRERO UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA ACADEMIA DE TOPOGRAFÍA RECURSOS DIDÁCTICOS DE Topografía I y Prácticas Martín Zúñiga Gutierrez Febrero 2013

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE GUERRERO

UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA ACADEMIA DE TOPOGRAFÍA

RECURSOS DIDÁCTICOS DE

Topografía I y Prácticas

Martín Zúñiga Gutierrez

Febrero 2013

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Introducción

Este recurso didáctico fue elaborado con el propósito de apoyar a los estudiantes que cursan la unidad de

aprendizaje de Topografía I y Prácticas del Programa Educativo de Ingeniero Topógrafo y Geomático,

que se oferta en esta unidad académica de ingeniería dependiente de la Universidad Autónoma de

Guerrero, esperando con esto una motivación adicional en el desarrollo de las competencias para la

solución de los problemas que resuelve Topografía en proyección horizontal.

El egresado de Ingeniero Topógrafo y Geomático, requiere de la ubicación del espacio sobre y bajo la

superficie terrestre, necesita conocer la teoría y aplicación de las competencias en la realización y

ejecución de los diferentes levantamientos y trazos topográficos. Este profesionista debe conocer,

comprender y aplicar los métodos de levantamiento topográfico para la obtención del dato espacial en

proyección horizontal, desde las mediciones con cinta hasta los diferentes métodos de levantamientos con

tránsito y cinta, así como en el uso y manejo de equipo de vanguardia, esperando con esto una motivación

adicional en su formación, generando así los principios para enfrentar como estudiante y profesionista

integro el uso de la nueva tecnología topográfica, estimulando asimismo el trabajo cooperativo y la

creatividad, con responsabilidad y respeto al medio ambiente.

En ningún momento se pretende que este recurso sea un trabajo terminado, ya que el propósito

fundamental es mejorarlo con las aportaciones y críticas tanto de los profesores como de los estudiantes,

logrando tal vez en un momento de mi trabajo como profesor, la culminación en una obra literaria de

envergadura en el estudio y aplicación de la Ingeniería Topográfica.

Ing. Martín Zúñiga Gutierrez

Profesor

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MISIÓN Y VISIÓN de la Unidad Académica de Ingeniería Misión Formación integral de profesionales de la Ingeniería, en las áreas de Topografía y Geomática, Civil, Construcción, Computación y su fortalecimiento con la investigación y Posgrado; altamente competitivos, con visión humanista y compromiso social, capaces de incidir en el desarrollo regional y nacional de manera sustentable, fomentando su actualización permanente. Visión La Unidad Académica de Ingeniería mantiene el liderazgo académico en el estado de Guerrero, ofertando programas educativos acreditados y actualización continua, mediante procesos administrativos y de servicios certificados, con personal competente y comprometido en la formación integral de profesionistas, y en la generación de investigación a través de sus órganos colegiados que contribuyen al desarrollo sustentable local, regional y nacional.

MISIÓN Y VISIÓN del Programa Educativo Misión Formar Ingenieros Topógrafos y Geomáticos con alto nivel de calidad académica en lo relacionado a la Topografía, Geodesia, Cartografía, Fotogrametría, Percepción Remota y su integración en la generación de Sistemas de Información Geográfica, en espacios adecuados y equipados, con profesores habilitados en el proceso de enseñanza aprendizaje; con una participación amplia, visión humanista y compromiso social; actualizándose y capacitándose permanente, dentro del marco normativo vigente, en la solución de los problemas del aprovechamiento del suelo y recursos naturales, promoviendo el desarrollo local, regional y nacional. Visión Ser un Programa Educativo con un trabajo docente de calidad en sus Academias, de tal manera que el proceso Enseñanza-Aprendizaje alcance el desarrollo que garantice; mejorar el ingreso, permanencia y egreso de los estudiantes. Los Cuerpos Académicos convertidos en verdaderos baluartes de líneas de generación y aplicación del conocimiento de la Topografía y Geomática, fortaleciendo el trabajo Docente-Investigativo, reflejándose al mismo tiempo en la mejora continua del plan y programa de estudio. Teniendo una Unidad Académica Innovadora, creativa en la búsqueda de la opción tecnológica para la juventud guerrerense, resolviendo la problemática social en el área de la Topografía y Geomática, con un espíritu de servicio comunitario encontrando la penetración y vinculación con el sector productivo, de tal manera que tenga impacto y pertinencia en el desarrollo tecnológico de la región, logrando lo anterior con la educación sistemática y continua de su plan y programa de estudio que garantice egresados de calidad, con los conocimientos necesarios y suficientes, habilidades y aptitudes que los conviertan en lideres con sentido empresarial, profesional, docente y de investigación con amplia responsabilidad, honestidad y ética profesional.

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Identificación de la unidad de aprendizaje

NOMBRE DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE: Topografía I y Prácticas

Clave de la Unidad de

Aprendizaje

Colegio(s) Ciencias y tecnología Unidad Académica De Ingeniería Programa educativo Ingeniero Topógrafo y Geomático Área de conocimiento de la Unidad

de Aprendizaje dentro del Programa

Educativo Topografía

Modalidad Presencial Semipresencial A distancia

Etapa de Formación EFI EFP-NFBAD

EFP-NFPE EIyV

Periodo Anual Semestral

Trimestral

Bimestral

Tipo(s) Obligatoria Optativa Electiva

Unidad(es) de aprendizaje

antecedente(s) Geometría Analítica, Dibujo Técnico y Electrónico, Manejo de las Tecnologías de la Información y Comunicación.

Competencias previas

recomendables

Aplica conocimientos básicos de Geometría Analítica y de dibujo técnico y electrónico para la representación del dato espacial

Utiliza la calculadora científica y hojas de cálculo Organiza, planifica y trabaja colaborativamente Respeta el medio ambiente Compromete su proceso formativo

NÚMERO DE CREDITOS: 10

Número de horas

Hrs. de trabajo del estudiante bajo la

conducción del académico

Hrs. trabajo del estudiante de forma independiente

Total de horas

POR SEMANA

HT=3

HP=4 3 10

POR SEMESTRE

48 64 48 160

Competencia de la unidad de aprendizaje: Realiza mediciones, cálculos y trazos topográficos para la ubicación de puntos sobre la superficie terrestre en proyección horizontal, así como su representación en papel (plano topográfico) distinguiendo sus elementos geométricos, magnitudes e instrumentos utilizados; que le sean útiles para un mejor desempeño profesional; estimulando asimismo el trabajo cooperativo y la creatividad, con responsabilidad y respeto al medio ambiente.

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Conocimientos Habilidades Actitudes y Valores

Maneja los conceptos topográficos para levantamientos en proyección horizontal.

Maneja los conceptos topográficos para levantamientos en proyección horizontal.

Responsabilidad en el uso y manejo del equipo topográfico

Respeta, colabora y muestra disposición para el trabajo en equipo

Cuida el medio ambiente

Actúa de forma positiva frente a las innovaciones sociales y tecnológicas

Tiene hábito de estudio y metodología de trabajo

Conoce el uso de la cinta en el trazo, medición y levantamiento de líneas y polígonos

Describe la brújula topográfica para la toma de direcciones

Diferencia el uso y aplicación del tránsito o teodolito, estación total y el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) en la obtención del dato espacial en proyección horizontal.

Utiliza los diferentes instrumentos de medición en la obtención del dato espacial para levantamientos topográficos en proyección horizontal.

Conoce la diferente metodología para la medición, cálculos y trazos topográficos, sobre la superficie terrestre en proyección horizontal.

Realiza levantamientos y cálculos topográficos, así como el dibujo del plano respectivo.

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Topografía I y Prácticas

Conceptos topográficos para levantamientos en proyección horizontal

Competencia: Maneja los conceptos topográficos para levantamientos en proyección horizontal.

Generalidades

La Topografía terrestre, estudia mediante la aplicación de varias ciencias, la extensión y forma del

terreno, a este aspecto se le denomina Planimetría; así como a la medida y conformación de los

accidentes de dicho terreno, a esto se le denomina Altimetría.

La teoría de la Topografía se basa esencialmente en la geometría plana, geometría analítica y del espacio,

trigonometría rectilínea y esférica, además de otros conocimientos matemáticos.

Con estas bases el trabajo de un Ingeniero Topógrafo se divide en cinco actividades principales:

Selección del método de levantamiento, del instrumental y de la ubicación más probable de

los vértices,

Colocación de señales para deslindar o marcar linderos, guiar trabajos de medición,

Adquisición de datos, realización de mediciones y registros de datos de campo,

Cálculos topográficos con datos de campo para determinar la ubicación de vértices para la

obtención de superficies y/o volúmenes,

Dibujo o representación de las medidas para obtener un plano, mapa o grafico de forma

tradicional, ayudándose con métodos modernos computarizados.

Definiciones

La palabra Topografía proviene del griego:

Topos = lugar

Graphos = descripción

Por lo tanto la podemos definir como:

La rama de la Ingeniería que estudia los procedimientos de campo, cálculo y dibujo necesario para

representar de una porción terrestre y a una escala conveniente, los detalles planimétricos y

altimétricos que servirán de base a los anteproyectos, proyectos y presupuestos en las diversas obras

Topografía

Elemental superior

Planimetría Altimetría

Plani-Altimetría

Orientación Altimetría

Triangulación

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de construcción y la de levantamientos; así como para el control de todas y cada una de sus etapas

durante su desarrollo constructivo.

Definición (Montes de Oca, Miguel)

Es la ciencia que estudia el conjunto de procedimientos para determinar las posiciones de los puntos

sobre la superficie de la tierra, por medio de medidas según los tres elementos del espacio. Estos

elementos pueden ser: dos distancias y una elevación, o una distancia, una dirección y una elevación.

Definición técnica:

Puede definirse como el arte o tecnología de hacer mediciones de las posiciones relativas de accidentes

naturales y obras hechas por el hombre sobre la superficie la superficie de la Tierra, así como la

representación gráfica o numérica de esta información.

La Topografía y su aplicación

Considerada como una de las actividades de mayor relevancia en la realización de cualquier proyecto, la

Topografía ocupa un lugar preponderante dentro de la ingeniería que desarrollamos.

La Topografía tiene un campo de aplicación extenso, lo que la hace sumamente necesaria. Sin su

conocimiento no podría el ingeniero por si solo proyectar ninguna obra. Sin un buen plano no podría

proyectar debidamente un edificio o trazar un fraccionamiento; sin el levantamiento de secciones

transversales no le sería posible proyectar presas, puentes, canales, carreteras, etc. Tampoco podría señalar

una pendiente determinada como se requiere en un alcantarillado.

Cabe señalar que la aplicación fundamental de los que estudian esta especialidad, es la de ejecutar los

distintos levantamientos topográficos de terrenos en general, para realizar en ellos los proyectos que

requiera la sociedad en el área de la ingeniería civil; todo esto acorde a los cambios tecnológicos y de

vanguardia en la Ingeniería Topográfica, Geodésica y Geomática.

Actividades fundamentales de la topografía

Las actividades fundamentales de la Topografía son: Trazo y Levantamiento.

Trazo

Es el procedimiento operacional que tiene como finalidad el replanteo sobre el terreno, de las

condiciones establecidas en un plano.

Levantamiento

Es el conjunto de operaciones necesarias en el campo, y cálculos en el gabinete, mediante la aplicación de

los distintos métodos topográficos, para determinar en el terreno las posiciones de puntos, alturas y

detalles de él, para posteriormente llevarlos gráficamente a un plano, mediante una escala convenida.

Levantamientos topográficos

Existen muchos tipos de levantamiento, siendo cada uno tan especializado que alguna persona con amplia

experiencia en diferentes áreas de la misma difícilmente las abarcaría en su totalidad. Sin embargo el

profesionista dedicado a la topografía debe tener conocimientos de las distintas áreas del conocimiento de

esta profesión, como son: Astronomía de Posición, Geodesia y Cartografía, ya que todas ellas están

estrechamente relacionadas en la práctica moderna.

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Para su estudio los dividimos en:

Planimetría:

Comprende el estudio de los diversos procedimientos que tienen como finalidad la representación en

proyección horizontal, de la posición relativa de los puntos de la superficie terrestre. Esta se realiza en

areas pequeñas de tal manera que se ignora la curvatura de la tierra.

Puede demostrarse que un arco de 18.5 kilómetros de longitud sobre la superficie de la Tierra es

aproximadamente 1.5 centímetros más largo que la distancia plana o la cuerda entre sus extremos.

Altimetría:

Estudia los procedimientos que proporcionan en proyección vertical, la posición relativa de los puntos de

la superficie de la tierra.

Planimetría y altimetría simultáneas:

Estudia los procedimientos que proporcionan en proyección horizontal y vertical simultáneamente la

posición relativa de los puntos de la superficie de la Tierra.

De manera sintética, los levantamientos topográficos se clasifican en:

Planimetría o control horizontal

Altimetría o control vertical

Planimetría y altimetría simultáneas

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Deflexiones

Conservación de azimut

Interiores

Medida directa

de ángulos Exteriores

Planimétricos

a) Levantamientos con cinta

Diferencial

a) Nivelación directa o topográfica De Perfil

Barométrica

b) Nivelación indirecta Trigonométrica

Secciones transversales

c) Configuración Estadia

b) Levantamientos con brújula y cinta: Rumbo y distancia

c) Levantamientos con tránsito

y cinta

Polígonos con lados de liga

Prolongación de alineamientos

Coordenadas

Radiaciones

Triangulación

Diagonales

d) Levantamientos con tránsito y estadia

Altimétricos

e) Levantamientos con Estación Total: EDM

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Según su propósito se clasifican en:

Topografía Plana (Topografía elemental)

En esta rama, el plano de referencia para el trabajo de campo y los cálculos, es una superficie

plana.

Topografía geodésica o geodesia

Consiste en la determinación de longitudes y acimutes de líneas largas que requieren la

consideración del tamaño y forma de la Tierra.

Fotogrametría

Son levantamientos por medio de la fotografía aérea, a través de cámaras instaladas en aviones o

satélites. Los mapas y datos obtenidos se basan en los principios de la fotografía o la detección

remota.

Levantamientos de control

Consisten en establecer una red de señalamientos (horizontal y vertical), que sirven de marco de

referencia para otros levantamientos. Generalmente se usan procedimientos geodésicos.

Levantamientos orográficos de configuración

Estos levantamientos sirven para elaborar planos o mapas que muestran la ubicación de los

accidentes orográficos naturales, los construidos por el hombre y las elevaciones de puntos del

terreno.

Levantamientos hidrográficos

Es la representación gráfica de líneas litorales y el relieve del fondo de los lagos, ríos, embalses y

otras grandes masas de agua. A la combinación de levantamientos orográficos e hidrográficos se

le llama Topografía Orohidrográfica.

Levantamientos de vías terrestres.

Son los levantamientos para carreteras, vías férreas, sistemas de conducción, líneas de

conducción, líneas de transmisión, canales y demás obras de gran extensión lineal.

Agrimensura

Esta rama, estudia los procedimientos para establecer la delimitación de los predios, sus vértices,

linderos, colindancias y áreas. En términos generales la medición y división de superficies de

terrenos.

La práctica de la topografía

La práctica de la Topografía es compleja. Los conocimientos teóricos no hacen de alguien un buen

especialista en trabajos topográficos, a menos que tenga los principios básicos de teoría y práctica. La

importancia de la etapa de prácticas nunca debe ser exagerada y comprende:

Trabajo de campo

Se entiende por trabajo de campo, a todas las operaciones de medidas y anotaciones, resultados

de la aplicación de los distintos levantamientos topográficos.

Trabajo de gabinete

Es la ordenación de los datos tomados en el campo y los cálculos que con ellos se ejecutan, con

objeto de obtener los elementos necesarios para el dibujo y construcción del plano.

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El profesionista actual de la Topografía, debe utilizar el equipo moderno para ser competitivo.

La realización de las mediciones es la tarea principal de un profesional de la topografía.

Instrumentales: Se deben a la imperfección o ajuste defectuoso de los instrumentos.

Personales: Se producen por la falta de habilidad del personal que realiza las mediciones.

Naturales: Se deben a las variaciones de los fenómenos de la naturaleza; la temperatura,

la humedad, el viento, etc.

Orígenes

de los

errores

Sistemáticos: Son los que en, para condiciones de trabajo fijas en el campo, son

constantes y del mismo signo y por lo tanto son acumulativos: aparatos

mal graduados, error por temperatura, catenaria, etc.

Accidentales: Son los que se cometen indiferentemente en un sentido o en otro, y por

lo tanto es igualmente probable que tenga signo positivo o negativo: lecturas

de graduaciones, apreciación de fracciones, etc.

Se dividen en

Unidades de medidas utilizadas en topografía

Los procedimientos topográficos implican mediciones:

Lineales: Distancias horizontales, inclinadas y verticales o alturas, se usa el sistema métrico decimal;

teniendo como unidad el metro,

1 decímetro (dm) = 0.1 metro (m)

1 centímetro (cm) = 0.01 m

1 milímetro (mm) = 0.001 m

Angulares: Medidas angulares, rumbos, azimutes y deflexiones; generalmente se usa el sistema

sexagesimal,

1 grado (°) = 60 minutos (‘)

1 minuto (‘) = 60 segundos (“)

De área: Medidas de superficies y las unidades son,

1 hectárea = 100 áreas = 10000 m2

1 área = 100 m2

1 centiárea = 1 m

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Errores y equivocaciones

No se puede medir exactamente ninguna magnitud por perfectos que sean los procedimientos y aparatos

que se empleen; cada medida que se haga estará siempre afectada por un error.

Una de las funciones más importantes del ingeniero es obtener medidas que estén correctas dentro de

ciertos límites de error, fijados por la naturaleza y objeto del levantamiento, para lo que se requiere que

conozca las fuentes de error, el efecto de los diferentes errores en las cantidades observadas, y este

familiarizado con el procedimiento necesario para mantener la precisión requerida.

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Equivocación:

Esta es causada por la inexperiencia y falta de atención de quién realiza las mediciones, se pueden

eliminar haciendo revisiones cuidadosas. Los casos más comunes de equivocación son: leer o escuchar un

número por otro y anotar un registro equivocado.

Exactitud y precisión:

Los términos exactitud y precisión se utilizan constantemente en Topografía.

La exactitud se refiere al grado de perfección que se obtiene en las mediciones; nos acercamos al

valor verdadero de la magnitud.

La precisión, es el grado de refinamiento con el que se mide una determinada cantidad; es la

cercanía de una medición a otra. Es la relación entre el error de la medición y la distancia

medida, y se reduce a una fracción cuyo numerador es igual a la unidad.

Registros de campo:

Tal vez ninguna otra fase de la Topografía sea tan importante como el registro adecuado de los datos de

campo. No importa cuánto cuidado se tenga en la realización de mediciones en el campo si este esfuerzo

será desperdiciado por no realizar un registro claro y legible del trabajo ejecutado.

El registro de los datos es una parte tan importante de la Topografía que generalmente este trabajo lo

desempeña la persona más capacitada de la brigada (por ejemplo, el jefe de la misma).

Las libretas de campo que comúnmente se utilizan son de pasta dura por la ventaja de que no se pierden

las hojas y, además, por su gran durabilidad son capaces de soportar el uso rudo y las malas condiciones

climáticas.

Para la recolección exitosa de las anotaciones en campo, se tiene que considerar:

Precisión: anotar en forma correcta los datos medidos.

Legibilidad: las anotaciones que sean ilegibles no tienen valor alguno.

Integridad: todas las mediciones deberán anotarse en el momento de realizar la observación;

nunca se “inflen” las notas para mejorar los cierres.

Claridad: que las anotaciones no estén amontonadas o haya omisiones en los detalles.

Arreglo: uso de libretas de campo apropiadas para el levantamiento de que se trate, esto ayudará a

la legitimidad, precisión e integridad de las anotaciones en la libreta de campo.

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Registro de campo

Levantamiento_________________________________Levantó_______________________________

Método______________________Lugar_________________________Fecha___________Brig.._________

Libreta de tránsito

Croquis y anotaciones Anotaciones numéricas

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En Topografía, se entiende por distancia entre dos puntos, la distancia horizontal.

Uso y manejo de instrumentos topográficos

Competencia: Utiliza los diferentes instrumentos de medición en la obtención del dato espacial

para levantamientos topográficos en proyección horizontal.

Instrumentos topográficos

Cintas métricas y accesorios (plomada y baliza)

Nivel de mano

Clisímetro

Brújula

Planímetro

Tránsitos

Teodolitos (de micrómetro óptico y electrónico)

Estación total (electrónica y robóticas)

Cinta

La cinta es el instrumento principal de medición que se utiliza en los

principios básicos del estudio de la Topografía como ciencia, arte o

tecnología. Nos permite conocer la distancia entre dos puntos.

Las cintas que se usan en la actualidad para medir están hechas de diferentes

materiales, longitudes y pesos. Las comúnmente utilizadas en Ingeniería son

las cintas de acero. (Metálicas)

En el proceso de medida, las cintas son sometidas a diferentes tensiones y temperaturas, por lo que

dependiendo del material con el que han sido construidas, su tamaño original variará. Por esta razón, las

cintas vienen calibradas de fábrica para que a una temperatura, tensión y condiciones de apoyo dadas, su

longitud sea igual a la longitud nominal.

Plomada

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.

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Balizas

Son tubos de madera o aluminio, con un diámetro de 2.5 cm y una longitud que

varía de 2 a 3 m. Las balizas vienen pintados con franjas alternas rojas y blancas de

unos 30 cm y en su parte final poseen una punta de acero.

La baliza se usa como instrumento auxiliar en la medida de distancias, localizando

puntos y trazando alineaciones.

Nivel de mano

Consiste en un tubo de aproximadamente 15 cm., sin lentes, con

un pequeño nivel cuya burbuja puede verse por el interior del

tubo mediante un espejo o prisma que ocupa la mitad del tubo.

Por la otra mitad se ve al exterior para dirigir la visual mediante

un alambre que atraviesa el tubo.

Es un instrumento de medición utilizado para dirigir visuales horizontales, sosteniéndolo en la mano.

Clisímetro

Es un instrumento semejante al nivel de mano, pero con el nivel movible para

poder marcar en un círculo graduado el ángulo o la pendiente que se necesite,

y así al centrar la burbuja la visual tendrá la pendiente marcada. La altura se

mide sobre una regla graduada (estadal).

Con el clisímetro se pueden determinar desniveles, horizontalizar la cinta,

medir ángulos verticales y pendientes, calcular alturas y lanzar visuales con

una pendiente dada.

Brújula

La brújula es un instrumento topográfico que sirve para determinar direcciones con relación a la

meridiana magnética. Generalmente son aparatos de mano; pueden apoyarse en tripié, bastón o en una

vara cualquiera.

Las partes principales de la Brújula son:

1. La caja que lleva un circulo graduado de 0º a 360º en el sentido del movimiento de las manecillas

del reloj, ó de 0º a 90º en ambas direcciones de N y S y, generalmente, los puntos E y W

invertidos debido al movimiento relativo de la aguja respecto a la caja.

2. Un nivel circular que se usa para mantener el círculo graduado en un plano horizontal, cuando se

toman direcciones con la brújula.

3. Pínulas, ocular y objetivo, son los elementos que sirven para dirigir la visual y están colocados

en línea con los puntos cardinales N y S de la caja de la brújula.

4. Una aguja imantada que puede girar libremente sobre un pivote colocado en el centro del

círculo graduado. La punta S lleva un contrapeso para contrarrestar la atracción magnética en el

sentido vertical.

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Su aplicación es frecuente en diversas ramas de la ingeniería. Se emplea en reconocimientos preliminares

para el trazado de carreteras, levantamientos topográficos, elaboración de mapas geológicos, etc.

Planímetro

Es un instrumento manual que permite calcular superficies de polígonos irregulares, limitados con curvas

y rectas, y a veces sin forma muy precisa, en donde la geometría analítica no es de gran apoyo.

Las partes más importantes de un planímetro son la punta trazadora, el brazo ancla con contrapeso y

poste, el disco y tambor graduados.

Para la obtención de superficies, se coloca la aguja o punta trazadora en un punto del dibujo, ajustando

en cero la lectura inicial. A continuación se recorre cuidadosamente el perímetro de la figura en el

sentido horario hasta que la punta regresa al punto inicial mostrando el valor del área para la superficie

medida.

Brújula tipo Brunton

Nivel circular

Aguja imantada

Pínulas

Caja

Ocular

Punta trazadora

Brazo

Planímetro digital

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Tránsito

El Tránsito es tal vez el instrumento topográfico más universal en la práctica de la Topografía. Aunque en

los últimos años, ha tomado gran auge el uso de las estaciones totales; siendo hasta el momento un equipo

caro y su uso se puede establecer para ciertas condiciones de medición. El Tránsito (Teodolito) son

fundamentalmente equivalentes y pueden desempeñar básicamente las mismas funciones.

Sus partes principales son:

Telescopio

Limbos

Brújula

Niveles tubulares

Movimientos

Alidada

Tornillos niveladores

Base

Tripié

General. Fija todo el aparato

Particular. Lecturas horizontales

Horizontal

Vertical

vernier

Objetivo

Ocular

Retícula

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Tornillo tangencial

del movimiento

vertical

Telescopio

Tornillo de enfoque

Nivel del círculo

horizontal

Ocular

Tornillo del

movimiento

particular

Tornillos

niveladores

Objetivo

Brújula

Nivel del anteojo

Eje de alturas

Tornillo tangencial del

movimiento particular

Eje azimutal

(o vertical)

Línea de

colimación

Círculo vertical

Tornillo del movimiento

vertical

Tránsito de vernier

De forma general se describen cada una de sus partes:

Telescopio. Sirve para precisar la línea visual formando la línea de colimación que une los centros del

objetivo y de la retícula. Sus partes esenciales son: objetivo, ocular, retícula y tubo telescópico.

Objetivo: En su forma más simple está compuesto por las lentes que definen un sistema

convergente; una exterior biconvexo, de crown glass y otra interior planocóncava o

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Ocular Retícula Objetivo

Observador Objetivo

Objeto

Ocular

Tornillos de

calavera Hilo vertical

Hilo horizontal Hilos estadimétricos

cóncavoconvexa, de flint glass (cristal). El objetivo hace que la imagen del objeto visto se forme

en el plano de la retícula.

Ocular: Hace las veces de un microscopio, ampliando la imagen formada sobre el plano de la

retícula y se compone de dos lentes planoconvexas.

Retícula: Es generalmente un disco de vidrio con tres hilos horizontales, paralelos entre si y

equidistantes; y de un hilo vertical que corta por en medio a los tres anteriores. Generalmente son

hilos de tela de araña o de platino, también se usan rayados finamente sobre un vidrio. La retícula

se mantiene en su debida posición por medio de cuatro tornillos de calaveras que permiten mover

vertical u horizontalmente, o puede hacerse girar un ángulo pequeño alrededor del eje del anteojo.

Tubo telescópico. Es el armazón en el que están colocados el objetivo, el ocular y la retícula.

Para observar un objeto por medio de un telescopio es necesario enfocar primero la imagen de los

hilos de la retícula por medio del tornillo de enfoque del ocular, y después, por medio del tornillo

de enfoque del objetivo, se enfoca la imagen producida por el objetivo en el plano de la retícula.

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Línea de colimación

Porta ocular Hilos de la

retícula Objetivo

Línea de colimación

Eje azimutal (o vertical)

Eje de alturas (u horizontal)

Limbo horizontal. Es un círculo horizontal graduado que gira alrededor del eje azimutal y con la ayuda

de la alidada que se encuentra sobre él, proporciona el ángulo horizontal entre dos visuales. Tiene dos

vernieres diametralmente opuestos y situados en las partes descubiertas de la base de la alidada. Tiene un

tornillo de presión del movimiento general para movimientos grandes, y otro llamado tangencial del

movimiento general para movimientos finos; este último solo funciona cuando el primero esta apretado.

Eje azimutal. Es el eje de simetría vertical del Tránsito (Teodolito), alrededor del cual gira todo el

instrumento y da el azimut de la línea que proporciona la visual dirigida por el telescopio.

Eje de alturas. Es en eje horizontal que está situado en la parte superior de la alidada y sostiene el

telescopio que describe un plano vertical cuando gira a su alrededor, definiendo una vuelta completa

llamada “vuelta de campana”.

Limbo vertical. Es un círculo vertical graduado que gira junto con el telescopio y sirve para medir

ángulos verticales. Su vernier se encuentra situado en uno de los apoyos del eje de alturas. Tiene un

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90º

Nivel Tornillos niveladores

tornillo de presión para movimientos grandes, y otro llamado tangencial para movimientos finos; este

último solo funciona cuando el primero esta apretado.

Alidada. Es todo lo que se encuentra arriba del limbo horizontal. Sirve para dirigir visuales y contiene

vernieres, tornillos de presión, tornillos tangenciales y brújula.

Niveles. En la base de la alidada, existen generalmente dos niveles ubicados perpendicularmente uno del

otro para el centrado horizontal del Tránsito y otro nivel fijo paralelamente al telescopio que sirve para

usar el Transito como nivel.

Tornillos niveladores. Todo el Tránsito descansa sobre tres apoyos llamados tornillos niveladores y éstos,

sobre una base que se enrosca a la cabeza del tripié que sirve para colocar el Transito o Teodolito en

estación y a una altura conveniente para trabajar.

Base. La parte inferior de la base se asemeja a un anillo, donde por medio de un tornillo de sujeción del

tripié se fija el Tránsito y que en el proceso del centrado del mismo, se puede aflojar para afinarlo sin

tener que mover el tripié. El extremo inferior del eje vertical termina en un gancho que sirve para colgar la

plomada que define el punto o la estación.

Brújula. Se encuentra en la base y en el centro de la alidada. Tiene un tornillo para despegar la aguja del

pivote cuando se hace uso de ella. Algunos Tránsitos traen un tornillo para ajustar el limbo graduado de la

brújula y también para ponerle declinación magnética cuando se requiere operar con rumbos

astronómicos.

Tripié. Es un accesorio que tiene la particularidad de soportar un equipo de medición como un tránsito,

teodolito o estación total, 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.

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17

Centrado y nivelado

Esta actividad se realiza:

1. Se coloca el aparato a la altura necesaria, pero sobre la referencia (trompo, varilla, etc.),

2. En caso de que la plomada no marque exactamente el centro de la referencia, levántese

completamente y muévase lo necesario, todo esto observando que la plataforma del aparato este

aproximadamente horizontal,

3. Con el movimiento de las patas del tripié se hace llegar la punta de la plomada al centro de

referencia; logrando el centrado preciso, aflojando el tornillo de sujeción del aparato, moviéndolo

en la dirección que se requiera,

4. Terminado lo anterior, se procede a la nivelación del mismo,

5. En instrumentos de tres tornillos niveladores; se coloca el nivel paralelo a dos tornillos de ellos,

6. Se hace que la burbuja llegue al centro girando los tornillos niveladores de manera simultánea; el

movimiento del pulgar izquierdo indica el desplazamiento de la burbuja,

7. Gire el telescopio un cuarto de vuelta, o sea 90º, centre la burbuja utilizando el tercer tornillo,

8. Repítase la operación anterior (tres), hasta que las burbujas queden centradas en cualquier

posición; logrando con esto la nivelación del aparato.

Usos del tránsito

Debido a la gran variedad de usos que se le dan, él Tránsito es el aparato universal para la Topografía.

Se emplea para:

a) Medir ángulos horizontales y verticales

b) Trazar ángulos horizontales y verticales

c) Medir distancias

d) Determinar diferencias de elevación

e) Medir direcciones

f) Trazar y prolongar líneas

Teoría del vernier. Tránsito de vernier

La lectura de ángulos horizontales y verticales, sobre los círculos graduados se hace con vernier para

aumentar la aproximación que tienen las graduaciones. Para medir los ángulos horizontales, los Tránsitos,

en su mayoría están provistos de dos vernieres a 180º uno del otro, y que se mueven junto con el anteojo.

Definición

El vernier es una pequeña placa dividida independientemente del limbo y en contacto con él y que tiene

por objeto apreciar fracciones del menor espacio en que está dividido el limbo.

La aproximación de la lectura del vernier se obtiene mediante la relación:

vernier del divisiones de Número

limbo del división menor la de Valorvernier del ónAproximaci

O sea,

n

da

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Limbo = 98º 30’

Vernier = 12’

Total = 98º 42’

Limbo

Vernier 30

100

90 10

30 20 10 20

2’50” 2’40”

Ejemplo

Graduación del

limbo

Divisiones del

vernier

Aproximación del

aparato

30’ 30 01’

20’ 40 30’’

Lectura del vernier

Para obtener el valor de la lectura, léase primero sobre el limbo, en la dirección de la graduación, los

números enteros que se encuentran antes de llegar al cero del vernier. Enseguida, léase el valor de la

fracción sobre el vernier, contando el número de divisiones que haya desde el cero hasta que se encuentre

la coincidencia de una división del vernier con una división del limbo. Las dos lecturas, tanto la del

limbo como la del vernier deben hacerse en la misma dirección y deben sumarse para obtener el valor

total.

Teodolito (de micrómetro óptico y electrónico)

Estos instrumentos constan básicamente de un visor o microscopio que tienen un sistema óptico

situado dentro de él. Generalmente hay un ocular para lectura, adyacente al ocular del anteojo o

situado en uno de los soportes de éste. Algunos instrumentos tienen micrómetros ópticos para la lectura

fraccionaria de intervalos en los círculos horizontal y vertical; se leen directamente en recuadros definidos

para cada uno, y las fracciones se obtienen girando la perilla del micrómetro, centrando la marca de

referencia para los grados, logrando así la lectura del ángulo.

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19

Estación Total 610 Sokkia Estación Motorizada Sokkia

Teodolito electrónico

Es la versión del teodolito óptico, con la

incorporación de electrónica para hacer las lecturas

del círculo vertical y horizontal, desplegando los

ángulos en una pantalla, eliminando errores de

apreciación. Son de uso muy sencillo y alta precisión.

Estos instrumentos constan generalmente de:

Nivel esférico. Caja cilíndrica tapada por un casquete esférico. Cuanto menor sea el radio de curvatura

menos sensible serán; sirven para obtener de forma rápida el plano horizontal. Estos niveles tienen en el

centro un círculo, hay que colocar la burbuja dentro del círculo para hallar un plano horizontal bastante

aproximado. Tienen menor precisión que los niveles tubulares, su precisión está en 1´ como máximo,

aunque lo normal es 10´ o 12´.

Plomada óptica. Es la que llevan hoy en día los teodolitos, por el ocular vemos el suelo y así ponemos el

aparato en la misma vertical que el punto buscado.

Estación total (electrónica y motorizada)

Se conoce con este nombre, al instrumento que integra en un sólo equipo las funciones realizadas por el

teodolito electrónico, un medidor electrónico de distancias y un microprocesador para realizar los

cálculos que sean necesarios para determinar las coordenadas rectangulares de los puntos del terreno.

Entre las operaciones que realiza una Estación Total, puede mencionarse: obtención de promedios de

mediciones múltiples angulares y de distancias, corrección electrónica de distancias por constantes de

prisma, presión atmosférica y temperatura, correcciones por curvatura y refracción terrestre, reducción de

la distancia inclinada a sus componentes horizontal y vertical así como el cálculo de coordenadas de los

puntos levantados.

El manejo y control de las funciones de la Estación Total se realiza por medio de la pantalla y del teclado,

las funciones principales se ejecutan pulsando una tecla, como la introducción de caracteres

alfanuméricos, medir una distancia.

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El modo de operar una Estación Total es similar al de un teodolito electrónico, se comienza haciendo

estación en el punto topográfico y luego se procede a la nivelación del aparato. Para iniciar las mediciones

es necesario orientar la Estación Total previamente, para lo cual se requiere hacer estación en un punto de

coordenadas conocidas o supuestas y conocer un azimut de referencia, el cual se introduce mediante el

teclado. Para la medición de distancias el distanciómetro electrónico incorporado a la Estación Total

calcula la distancia de manera indirecta en base al tiempo que tarda la onda electromagnética en viajar de

un extremo a otro de una línea y regresar.

La Estación Total, equipo que se ha popularizado desde finales del siglo XX e inicio del XXI, evita las

incidencias negativas del factor humano durante la medición y cálculo, con un incremento sustancial de la

eficiencia y de la eficacia en las operaciones de campo; puede decirse entonces que la Estación Total

constituye el instrumento universal moderno en la práctica de la Topografía, que puede ser utilizada

para cualquier tipo de levantamiento topográfico de una manera rápida y precisa y el vaciado de datos de

campo libre de error.

La Estación Total es utilizada tanto en levantamientos planimétricos como altimétricos,

independientemente del tamaño del proyecto. Los levantamientos realizados con este instrumento son

rápidos y precisos, el vaciado de los datos de campo está libre de error, el cálculo se hace a través del

software y el dibujo es asistido por computadora, lo cual garantiza una presentación final, el plano

topográfico, en un formato claro, pulcro y que cumple con las especificaciones técnicas requeridas.

Equipo GPS (Sistema de Posicionamiento Global)

El Sistema de Posicionamiento Global, mejor conocido como GPS (Global

Positioning System) es un sistema de navegación basado en una red de 24

satélites denominada NAVSTAR, siendo el acrónimo en inglés de

NAVigation System for Time And Ranging, traducido como Sistema de

Posicionamiento Global, situados en una órbita geoestacionaria a unos 20.200

Km de la Tierra, y unos receptores GPS, que permiten determinar nuestra

posición en cualquier lugar del planeta, de día o de noche y bajo cualquier

condición meteorológica. Al no haber comunicación directa entre el usuario y

los satélites, el GPS puede dar servicio a un número ilimitado de usuarios.

El Sistema de Posicionamiento Global consta de tres divisiones:

espacio, control y usuario. La división espacio incluye la red de 24

satélites denominada NAVSTAR y los cohetes Delta que lanzan los

satélites desde Cabo Cañaveral, en Florida, Estados Unidos. Los

satélites GPS se desplazan en órbitas geoestacionarias a 20.200 Km.

de altitud, invirtiendo 12 horas en cada una de las órbitas. Éstas tienen

una inclinación de 55° para asegurar la cobertura de las regiones

polares. La energía la proporcionan células solares, por lo que los

satélites se orientan continuamente dirigiendo los paneles solares

hacia el Sol y las antenas hacia la Tierra. Cada satélite cuenta con

cuatro relojes atómicos.

La división control incluye la estación de control principal en la base de las Fuerzas Aéreas Falcon, en

Colorado Springs, Estados Unidos, y las estaciones de observación situadas en Falcon AFB, Hawai, en la

isla de Ascensión en el Atlántico, en Diego García en el océano Índico, y en la isla Kwajalein en el

Pacífico sur. Las divisiones de control utilizan las medidas recogidas en las estaciones de observación para

predecir el comportamiento de las órbitas y relojes de cada satélite. Los datos de predicción se conectan a

los satélites para transmitirlos a los usuarios. La división control también se asegura que las órbitas de los

satélites GPS permanezcan entre los límites y de que los relojes no se alejen demasiado del

comportamiento nominal.

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La división usuario es un término en principio asociado a los receptores militares. Los GPS militares

utilizan equipos integrados en armas de fuego, armamento pesado, artillería, helicópteros, buques,

submarinos, carros de combate, vehículos de uso múltiple y los equipos individuales para soldados.

Además de las actividades básicas de navegación, su aplicación en el campo militar incluye designaciones

de destino, apoyo aéreo, municiones `terminales' y puntos de reunión de tropas. La lanzadera espacial está

dotada de un Sistema de Posicionamiento Global.

Está constituido por los instrumentos utilizados para recepcionar y

procesar la señal emitida por los satélites.

Estos instrumentos están integrados esencialmente por una antena y un

receptor. Un equipo complementario es usado, en ocasiones, para

transferir datos entre receptores.

La antena está conectada por cable al receptor o en otros casos forman

una sola unidad. Las coordenadas que se calculan corresponden al

centro radioeléctrico de la antena.

El receptor consta de un mínimo de 4 canales (generalmente 10 ó 12)

que permiten recepcionar y procesar simultáneamente la señal de cada

satélite.

Posee además un oscilador de cuarzo que permite generar la frecuencia de referencia para realizar la

observación.

Un microprocesador interno con el software correspondiente calcula las coordenadas de la antena y la

velocidad y acimut si el aparato está en movimiento.

Posee además una memoria para almacenar observaciones. La capacidad de esta memoria varía de

acuerdo al tipo de receptor, pudiendo llegar a almacenar información durante varias decenas de horas.

Todo equipo adiciona una unidad de alimentación eléctrica que deberá brindar al receptor la autonomía

necesaria.

Los equipos están en continuo desarrollo y su evolución es comparable a la experimentada en informática

durante las últimas décadas para los ordenadores personales.

El GPS es un sistema que tiene como objetivo la determinación de las coordenadas espaciales de puntos

respecto de un sistema de referencia mundial. Los puntos pueden estar ubicados en cualquier lugar del

planeta, pueden permanecer estáticos o en movimiento y las observaciones pueden realizarse en cualquier

momento del día.

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Para la obtención de coordenadas el sistema se basa en la determinación simultánea de las distancias a

cuatro satélites (como mínimo) de coordenadas conocidas. Estas distancias se obtienen a partir de las

señales emitidas por los satélites, las que son recibidas por receptores especialmente diseñados. Las

coordenadas de los satélites son provistas al receptor por el sistema.

Desde el punto de vista geodésico-topográfico, el Sistema GPS responde a dos requerimientos básicos:

Planteo directo o levantamiento: se tiene en el terreno un punto materializado, un pilar con placa y

marca, un mojón, etc. Se piden sus coordenadas en un sistema de referencia prefijado.

Planteo inverso o replanteo: se dan las coordenadas de un punto en un sistema de referencia

determinado y se pide la localización de dicho punto, que, de no estarlo ya, será materializado en

el terreno.

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A B

Baliza

l1 l4 l3 l2 ln

Dist. AB

Levantamientos topográficos en proyección horizontal

Competencia: Realiza levantamientos y cálculos topográficos, así como el dibujo del plano

respectivo.

Levantamientos y trazos con cinta

Medida de distancias

La medición de la distancia entre dos puntos constituye una operación común en todos los trabajos de

topografía. El método y los instrumentos seleccionados en la medición de distancias dependerán de la

importancia y precisión requeridas.

Distancia Topográfica

Todos los levantamientos topográficos son representados a escala sobre el plano horizontal, por lo que

cuando se mide una distancia entre dos puntos sobre la superficie terrestre, ésta debe ser en proyección

horizontal.

La medida de distancia entre dos puntos puede hacerse en forma:

Directa: con cinta

Indirecta: con telémetros (Taquimetría)

Medición de distancias con cinta

La medición de una línea horizontal con cinta se basa en aplicar directamente la longitud conocida de un

elemento lineal graduado sobre la línea cierto número de veces.

En el proceso de medición se introducen una serie de errores tanto sistemáticos como aleatorios que son

inevitables, pero que podemos corregir o reducir al mínimo mediante el empleo de técnicas y equipos

adecuados.

Otro tipo de errores, no predecibles en magnitud y por lo tanto difíciles de detectar y corregir, son los

errores groseros, los cuales se cometen generalmente por distracción o falta de concentración en el trabajo.

Medida de distancias en terreno horizontal

Se pone la cinta paralela al terreno, al aire; que no toque o se apoye en el suelo, se marcan los tramos,

previamente alineados clavando estacas o trompos (pedazos de varilla, 25 a 30 cm).

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Baliza

A B

Plomada

Dist. AB

l4

l3

l2

l1

l7

l6

l5

ln

l9 l8

n4321AB l llll Dist.

La tensión recomendada en la medición con cinta metálica es de 4 Kg. fuerza por cada 20 m de longitud,

aproximadamente (se trata de minimizar el error por catenaria).

Medida de distancias en terreno inclinado

Generalmente se mide por tramos, poniendo la cinta horizontal a ojo u en su defecto utilizar nivel de

mano.

Errores y tolerancias

Sistemáticos:

Longitud incorrecta de la cinta,

Catenaria,

Alineamiento incorrecto,

Inclinación de la cinta,

Variaciones por temperatura,

Variaciones en la tensión.

Accidentales

De índice o de ubicación de la plomada (la vertical no está sobre la referencia),

Variaciones en la tensión,

Apreciación de fracciones al leer las graduaciones.

Errores Groseros

Confundir marcas en el terreno,

Error de lectura,

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Trazo de perpendiculares

Trazo de paralelas

Trazo de alineamientos

Determinación de distancias: Puntos visibles e inaccesibles

Trazo de ángulos

D

A

A N

B

B

C

M

3 0

7

12

3m

4m 5m

Proporción: 222 (3n) (4n) (5n)

90º 90º

Error de anotación,

Errores aritméticos al sumar distancias parciales.

Tolerancias en medida de distancias con cinta:

Distancia medida en los dos sentidos; ida y vuelta:

l

2L2eT

Donde:

T: tolerancia, en metros,

e : error cometido en una puesta de cinta, en metros,

L: promedio de medidas, en metros,

l: longitud de la cinta empleada, en metros.

Condiciones de las medidas e (metros)

Precisas en terreno plano y correcciones 0.015

Terreno plano, cinta comparada 0.02

De 2a clase terreno abrupto 0.03

Terreno muy quebrado 0.05

Trazos y problemas que se resuelven con cinta

Trazo de perpendiculares:

a) Levantar una perpendicular en cualquier punto sobre una linea.

b) Desde un punto exterior a un alineamiento bajar una perpendicular a este.

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90º

M M N N

D

A A B B

C C D

P

90º

M

P

N

b

a’

a

b’ c’

c

Q

90º

90º

90º

90º

Baliza

M N

A

A

B

B

C

C

D

D

Trazo de paralelas:

Por un punto C trazar una paralela al alineamiento MN.

Trazo de alineamientos:

Puntos invisibles uno del otro.

McK cc'

MbK bb'

MaK Ma MQ

NQ aa' :deduce se

KMQ

NQ

Mc

cc'

Mb

bb'

Ma

aa'

:proporción la de Así,

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Linea base

C A A C

B B

M

α α

α2

1

α

α2

1 sen 2AC BC

; 2AC

BC

2AC

2BM

AC

BM α

21sen

α tan AC BC

Determinación de distancias:

Puntos inaccesibles pero visibles.

Salvando un obstáculo.

Trazo de ángulos:

Por el triángulo rectángulo.

Por el método de la cuerda.

Levantamientos con cinta

Estos levantamientos se emplean cuando el terreno es sensiblemente plano, descubierto y accesible.

Generalmente los levantamientos en TOPOGRAFÍA se realizan trazando polígonos en el terreno.

90º

A A

B

B

P

P

Q

90º

Construcción

PQ

APAQ AB

PQ

AQ

AP

AB

:semejantes triángulos Por

22 (BP) (AP) AB

:rectángulo triángulo Del

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Métodos de levantamientos con cinta

Triángulos:

Radiaciones

Diagonales

Lados de liga Coordenadas

Prolongación de

alineamientos

En Topografía se da el nombre de poligonal a un polígono o a una línea quebrada de n lados; o como una

sucesión de líneas rectas que conectan una serie de puntos fijos. Las longitudes y direcciones de dichas

líneas, se determinan a partir de mediciones en el campo.

Poligonal cerrada. Aquella cuyos extremos inicial y final coinciden; es decir, es un polígono.

Poligonal abierta. Línea quebrada de n lados o aquella poligonal cuyos extremos no coinciden.

Métodos

Los métodos que generalmente se aplican son:

Triangulación:

Dividiendo en triángulos, desde uno o más vértices el polígono de base, trazando sus diagonales.

Desde un punto interior trazar sus radiaciones a los vértices del polígono de base.

Lados de liga:

Aquí se miden los lados del polígono de base y, además, las líneas que ligan dos puntos

pertenecientes a lados contiguos y la cuerda que los une.

radiaciones

diagonales

A A

P

B B

C C

D D

E E

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Polígono envolvente

C

B A

D

Lados prolongados

(Se miden)

4

3 2

1 6

5

Prolongación de alineamientos:

Sobre un polígono de base que puede ser un rectángulo envolvente, se miden las distancias de los

alineamientos del perímetro prolongado a ojo.

Coordenadas:

Permite fijar cada vértice del polígono de base independientemente de los demás, proyectándolos

sobre dos ejes rectangulares convenientemente elegidos.

D

C

B A

F

E

H G

Lados de liga

Cuerda

B

A C

α

c

a

a

2a

c sen ang. 2 α

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Eje de proyección

3

2

1

4

5

Y1

O X

Y

X4 X3 X2 X1 X5

Y5

Y2

Y4

Y3

A + B + C = 180°

Cálculos, correcciones y dibujo

Cálculos

Ángulos interiores del polígono de base: Se obtienen cada uno de los ángulos del triángulo.

Comprobación angular:

Superficie del polígono de apoyo: triángulo

Donde:

a, b, c: lados del triángulo,

p: semiperímetro; 2

cbap

Finalmente los ángulos y la superficie del polígono, se obtendrán sumando los valores de cada uno de los

triángulos trazados.

c-pp

b-pa-pC

2

1 tan

b-pp

c-pa-pB

2

1 tan

a-pp

c-pb-pA

2

1 tan

c)-b)(p-a)(p-p(pS

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31

Correcciones

Estas se realizan determinado los errores, tolerancias y precisión.

Errores

Error angular

Para levantamientos con cinta, este error se justifica con la comprobación angular de cada

triángulo, obteniendo posteriormente los ángulos interiores del polígono, aplicando la condición

geométrica,

2)-(n180 interiores angs.

Siendo:

n: número de lados del polígono

Error lineal

En levantamientos con cinta e igualmente utilizando brújula, este se determina gráficamente y de la

misma manera se corrige.

Tolerancias

Se entiende por tolerancia el error máximo admisible en las mediciones topográficas.

Tolerancia angular

Independientemente del procedimiento topográfico utilizado, la tolerancia angular se determina;

naTA

Siendo:

TA = tolerancia angular, en minutos de arco,

a: aproximación del aparato, en minutos de arco,

n: número de vértices de la poligonal.

Para levantamientos con cinta; la aproximación se considera: a = 01° aproximadamente. Para corregir un

trabajo, se debe de cumplir;

EA < TA

Caso contrario, se tendrán que repetir las mediciones.

Tolerancia lineal

Prácticamente se determina;

Terreno Tolerancia lineal

Plano

1000

LLT

Accidentado

500

LTL

Donde:

TL: tolerancia lineal, en metros

L: perímetro de la poligonal, en metros

Si el error de cierre no rebasa la tolerancia establecida, se procede a compensar el error gráficamente.

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Los límites en la percepción visual y las escalas.

Por convenio, se admite que la vista humana normal puede percibir sobre el papel magnitudes de hasta

41 de milímetro, con un error en dicha percepción menor o igual a

51 de milímetro. (Agudeza visual)

Es muy importante tener esto en cuenta en la práctica, pues dependiendo de la escala a la que estemos

trabajando, deberemos adaptar los trabajos de campo a la misma.

Por ejemplo: si estamos trabajando a escala 50000

1 , los 0.2 mm. del plano (5

1 de mm) de error

inevitable, estarían representados en el terreno por 10 mts. Esto quiere decir que la determinación en

campo de distancias con mayor precisión de 10 mts. es de todo inútil, pues no lo podremos percibir

correctamente en el plano.

Como es usual en muchos proyectos de ingeniería, trabajamos a escala 1000

1 , tendremos que lo 0.2 mm.

del plano corresponden a 20 cm. en el terreno, debiendo adaptar las medidas tomadas en campo a esta

última magnitud.

Está claro, por tanto, que debe evitarse un excesivo nivel de detalle en los trabajos de campo, ya que

luego no tendrán una representación en el plano final.

Precisión o error relativo

Esta se calcula dividiendo el error de cierre por el perímetro del polígono;

L

EP L

Donde:

P: Precisión

EL: Error de cierre

ΣL: Perímetro de la poligonal

La precisión generalmente se representa:

Dibujo y construcción del plano

Escala:

La escala de un plano es la relación fija que todas las distancias en el plano guardan con las distancias

correspondientes en el terreno.

Escala numérica

Una unidad de longitud en el plano representa un número determinado de las mismas unidades de longitud

en el terreno, como:

500:1 250,:1 ó etc. ,1000

1 ,

500

1 ,

250

1

Escala gráfica

Es una línea subdividida en distancias del plano que corresponden a unidades de longitud en el terreno.

La fórmula general de la escala es;

Esto indica que habrá una unidad de error por cada cierto número de

unidades de medidas LE

L

1P

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33

Ejemplo:

1. Determinar la longitud en el terreno de una línea medida en el plano, de 23 mm a una escala

1:50,000.

2. Se mide un área a escala 1:100 resultando 250 cm2. ¿Cuál es el área real?

CANCHA DE

FUTBOL

OFICINAS

DEL PRI

BASQUET BALLCANCHAS

DEPORTIVAS DE

CROQUIS DE LOCALIZACIÓN

N

UNIDAD

DEPORTIVA

UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE GUERRERO

ING. TOPÓGRAFO GEODESTA

CON TRÁNSITO Y CINTA

YURIDIA CRISTELL BASILIO BELLO

ING. MARTIN ZUÑIGA GUTIERREZ

CHILPANCINGO, GRO. A 18 DICIEMBRE DEL 2004

ESCALA: 1:250

LEVANTAMIENTO:

LEVANTÓ:

REVISÓ:

PROGRAMA

EDUCATIVO:

BRIGADA 3

AV. J. F. RUIZ MASSIEU

M

1

L

l

En la cual:

L: longitud medida en el terreno,

l: longitud en el plano,

M: denominador o modulo de la escala.

Construcción del plano

Dibujo topográfico: La poligonal de apoyo y del terreno; así como los detalles más importantes, tanto

naturales como los realizados por la mano del hombre,

Orientación: Esta se ubica de preferencia en la parte superior derecha del plano,

Croquis de localización: Debe de representar la información geográfica tal que sea muy sencillo su

ubicación desde cualquier perspectiva,

Cuadro de construcción: Los elementos numéricos necesarios como resultado de la aplicación de

cualquier procedimiento topográfico: Distancias, direcciones, coordenadas, superficies, etc.

Simbología topográfica: La representación simboliza de los detalles plasmados en el plano

topográfico,

Cuadro de referencia: Información general del trabajo topográfico realizado: Empresa, Logotipo,

Tipo de levantamiento, Nombre del responsable de quien ejecuto el trabajo, escala, ubicación, fecha,

etc.

Prácticas en cada caso

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34

Ejemplo

Resolver el siguiente triángulo:

a = 29.290 m

b = 59.855 m

c = 54.840 m

Solución:

P= 71.992

P – a= 42.702

P – b= 12.137

P – c= 17.152

Ángulo A:

'1029)2602.0(tan2

2602.02024.3074

1738.208

)702.42(992.71

)152.17)(137.12(

2

1tan

1

AA

A

Ángulo B:

'5784)9156.0(tan2

9156.07669.873

4247.732

)137.12(992.71

)152.17)(702.42(

2

1tan

1

BB

B

Ángulo C:

'5365)2602.0(tan2

6479.08068.1234

2742.518

)152.17(992.71

)137.12)(702.42(

2

1tan

1

CC

C

Superficie: 2980.799)152.17)(137.12)(702.42(992.71 mSS

Comprobación: A+B+C=180°, 29°10’ + 84°57’ + 65°53’ = 180°

Ej.

Resolver los siguientes triángulos:

a) a = 76.34 m

b = 107.58 m

c = 115.44 m

b) a = 32.60 m

b = 61.50 m

c = 83.44 m

Fórmulas:

c-pp

b-pa-pC

2

1 tan

b-pp

c-pa-pB

2

1 tan

a-pp

c-pb-pA

2

1 tan

2

cbap

c)-(p b) - (p a)-p(pS

A

B

C

b

ca

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35

Meridiana

Astronómica

PN

PS

A

O

Ecuador

Chilpancingo tiene una declinación de 07º 43’.8 E, aproximadamente.

Levantamientos con brújula y cinta

La orientación topográfica, en términos generales, tiene por objeto dar a las líneas de un plano la misma

dirección que guardan sus homólogas en el terreno. La dirección de cualquier línea se determina por el

ángulo horizontal que forma con alguna referencia real o imaginaria que tiene una dirección fija.

Comúnmente se emplean como líneas de referencia la meridiana astronómica o la meridiana magnética.

Definiciones

Plano meridiano astronómico o verdadero de un punto. Es el círculo máximo que pasa por ese punto y

por los polos terrestres.

Plano meridiano magnético. Es el plano vertical en que se coloca una aguja imanada y orientada bajo la

acción única del campo magnético terrestre.

Meridiana astronómica o verdadera. Es la dirección norte-sur dada por la intersección del plano

meridiano astronómico con el horizonte. Se determina a partir de observaciones al Sol o a las Estrellas

(Polar).

Meridiana magnética. Es la línea paralela a las líneas magnéticas de fuerza de la Tierra; su dirección es la

que toma una aguja magnética suspendida libremente. Esta se emplea como una línea de referencia en los

levantamientos topográficos tradicionales, los diversos instrumentos topográficos de medición angular

suelen llevar todos una brújula.

Declinación magnética. Es el ángulo que se forma entre la meridiana astronómica y la magnética.

En nuestro país la declinación magnética es oriental; es decir, el extremo norte de la aguja de la brújula

apunta al Este de la meridiana astronómica o verdadera. Esta cambia de valor de un lugar a otro, ya que

está sujeta a ciertas variaciones de tiempo y de lugar.

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36

N.A. (Norte

Astronómico)

NM. (Norte Magnético)

: Declinación

Magnética

A

En la actualidad, el polo norte magnético está ubicado aproximadamente a 1000 millas al Sur del Polo

Norte astronómico en el Ártico canadiense, cerca de la isla Ellef Rinanes. Se mueve hacia el norte a razón

de 15 kilómetros por año.

N

N

A

B AzAB

AzAB

C

AZIMUT DIRECTO

AZIMUT INVERSO

Ángulos y direcciones

La dirección de una línea se puede definir por el rumbo o por el azimut. Ambos pueden ser magnéticos o

astronómicos. Los datos astronómicos se consideran invariables, y también se les llama verdaderos.

Azimut y rumbo de una línea

Azimut de una línea: Es el ángulo que forma una línea con la dirección Norte-Sur, medido de 0º a 360º a

partir del Norte, en el sentido del movimiento de las manecillas del reloj.

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37

RUMBO INVERSO

NW 61º 40’

RUMBO DIRECTO

SE 61º 40’

N

N

S

S

E

E

W

W

A

B

E

D

C

61º 40’ 61º 40’

37º 43’

52º 27’

39º 57’

Tomando la línea AB, su azimut directo es el que se toma en el origen de la línea, o sea, en A visando B.

El azimut inverso es el que se toma en el extremo final de la línea, en B visando A.

Entre ambos azimutes, directo e inverso, existe una diferencia de 180º;

Azimut inverso = Azimut directo + 180º

Rumbo de una línea: Es el ángulo horizontal que dicha línea forma con el eje Norte-Sur, su valor está

comprendido entre 0º y 90º; a partir del Norte o a partir del Sur, hacia el Este o hacia el Oeste.

Tomando la línea AB, su rumbo directo es el que se toma estacionado en A y visando B.

El rumbo inverso es el que se toma en sentido opuesto, o sea de B a A.

Conversión de azimutes a rumbos y viceversa

Con frecuencia hay necesidad de convertir los azimutes a rumbos y viceversa. Para facilitar esta

conversión, estableceremos la relación entre azimut y rumbo en cada uno de los cuatro cuadrantes.

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38

Rbo.

Az

A

B

N

E

Rbo. = Az

Az = Rbo.

Rbo. = Rumbo

Az = Azimut

Rbo. = Az – 180º

Az = 180º + Rbo.

B

A

Rbo.

Az

W

N

S

S

N

E

A

z

Rbo.

Rbo. = 180º - Az

Az = 180º - Rbo.

B

A

Az.

1ER. Cuadrante;

2DO. Cuadrante;

3ER. Cuadrante;

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39

Rbo. = 360º - Az

Az = 360º - Rbo.

Rbo.

Az

B

A W

N

C A L L E

Poligonal de apoyo

5 4 3

2

1

Poligonal del terreno

E D

C B

A

8 7

6

4TO. Cuadrante;

Levantamientos con brújula y cinta

Usos de la brújula

Se emplea para levantamientos secundarios, reconocimientos, trabajos preliminares, para tomar

radiaciones en trabajos de configuración, para polígonos apoyados en otros levantamientos más precisos,

etc.

No debe emplearse la brújula en zonas donde quede sujeta a atracciones locales, tales como: poblaciones,

líneas de transmisiones eléctricas, estructuras de acero, etc.

Levantamiento de una poligonal con brújula y cinta

El procedimiento consiste en recorrer el perímetro de la poligonal, tomando los datos necesarios para la

elaboración y construcción del plano.

Trabajo de campo

Comprende las operaciones siguientes:

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40

1. Reconocimiento del terreno,

2. Materialización de los vértices de la poligonal y del terreno,

3. Dibujo del croquis, como resultado del recorrido del levantamiento,

4. Recorrido del perímetro del polígono de base y de la poligonal del terreno, tomando los rumbos

(azimutes) directo (hacia delante) e inverso (hacia atrás) de los lados y tomando sus distancias

medidas con cinta,

5. Levantamientos de detalles.

Los datos resultados del levantamiento, se anotan en forma clara y ordenada, en el siguiente formato

como registro de campo:

Registro de campo

Levantamiento:_______________________________ Levantó:______________________________

Lugar:______________________________ Fecha._______________ Aparato__________________

EST. P.V. Dist.(m) Rumbos

Croquis y Notas Ida Vuelta Directos Inversos

Cálculos y correcciones

Trabajo de gabinete

El procedimiento usual es:

a) Con los Rumbos tomados hacia atrás y hacia adelante (inverso y directo) en cada vértice o

estación, se obtienen los Rumbos observados,

b) A partir de estos, se calculan los ángulos interiores, por diferencia de rumbos, en cada vértice. Al

calcular los ángulos interiores de cualquier polígono levantado con brújula y cinta, se debe

verificar;

2-n180 interiores ángulos

Si existe alguna diferencia, esta no deberá exceder la tolerancia angular;

naTA

Donde:

TA = Tolerancia angular en minutos

a = aproximación del aparato, que en el uso de la brújula es ± 30’

n = número de vértices de la poligonal

Si:

EA > TA ; las operaciones de campo se repiten,

Donde:

EA: error angular

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41

Corrección angular: El error angular EA, generalmente se reparte entre todos los ángulos medidos; o sea:

n

EA , procurando cumplir con la condición geométrica establecida, según el polígono; corrigiendo así los

ángulos interiores,

c) Se escoge un rumbo base que se supone correcto. Este puede ser el de un lado cuyos rumbos

directo e inverso hayan coincidido mejor,

d) A partir del rumbo base, con los ángulos interiores calculados, se calculan nuevos rumbos para

todos los lados del polígono, que serán los rumbos calculados.

Error de cierre lineal

Como a pesar de todas las precauciones tomadas en el terreno y en la elaboración del dibujo,

generalmente, el extremo final del polígono de base no coincide con el origen, la distancia gráfica entre

dichos puntos es el error de cierre que no deberá ser mayor que la tolerancia lineal.

La tolerancia lineal, TL se calcula:

Terreno Tolerancia lineal

Plano

1000

LTL

Accidentado

500

LTL

Donde:

L = perímetro de la poligonal, en metros.

Si el error lineal no rebasa la tolerancia establecida, se compensará el error gráficamente.

La precisión o error relativo en un levantamiento se calcula dividiendo el error de cierre por el perímetro

del polígono,

Donde:

Error lineal, EL

C

B

A

E

D

A’

L

E P L

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42

P = precisión o error relativo,

EL = error lineal,

ƩL = perímetro de la poligonal,

Generalmente, la precisión se representa;

“Lo que nos indica que habrá una unidad de error por cada cierto número de medidas”.

La precisión o error relativo en los levantamientos con brújula y cinta se define;

Terreno Precisión

Plano

1000

LTL

Accidentado

500

LTL

Compensación lineal

Determinado el error de cierre y si este se encuentra dentro de la tolerancia establecida, la poligonal se

corrige en forma gráfica de la manera siguiente:

a) Se calculan las correcciones considerando que los errores son proporcionales a las longitudes de

los lados de la poligonal.

El error unitario o error por metro ""e , se calcula:

L)( E L

E L

ee

Donde:

EL : Error lineal

L : Perímetro de la poligonal

Calculando ""e , las correcciones se obtienen:

C1 = e L1

C2 = e (L1 + L2)

C3 = e ( L1 + L2 + L3)

C4 = e ( L1 + L2 + L3 + L4)

C0’ = e ( L1 + L2 + L3 + L4 + L5) : C0’ = e ( L ) Se concluye que: C0’ = E

b) Por los vértices de la poligonal se trazan paralelas al error de cierre, en sentido contrario al error.

LE

L

1P

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43

c) Luego, sobre estas paralelas se miden las correcciones respectivas para cada vértice: para el

vértice 1, C1, para el vértice 2, C2, para el vértice 3, C3, y así sucesivamente hasta el último

vértice.

d) Por último uniendo estos puntos tendremos la poligonal compensada.

Ejemplo.

Con los datos de campo de la práctica respectiva, calcular:

a) Los ángulos interiores del polígono a partir de los rumbos observados,

b) El error angular (EA),

c) La tolerancia angular (TA),

d) La corrección angular (C),

e) Los ángulos interiores corregidos,

f) Los rumbos, a partir del rumbo base y los ángulos interiores corregidos.

Registro de campo

Levantamiento con brújula y cinta.

Levantó:___________________________ Lugar:__________________ Fecha:___________

EST. P.V. Dist.

(mts.)

R u m b o s Croquis y Notas

Directos Inversos

A B 37.00 N 45° 00’ E S 45° 30’ W

B C 40.50 N 37° 00’ W S 37° 00’ E

C D 36.50 S 70° 30’ W N 70° 00’ E

D E 37.45 S 02° 00’ E N 02° 00’ W

E A 35.00 S 75° 00’ E N 75° 30’ W

Prácticas en cada caso

Error de

cierre

L3

L2

L1

L5

L4

2’

1’

0’ 0

1

2

3

3’

4’ 4

Poligonal sin

compensar

Poligonal

compensada

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44

Punto de

control

C B

A

Ángulos

E

D

Lados de la

poligonal Estación de

la poligonal

N

P

Ángulos

P2

P1

D C

B

A

E

N

Levantamientos con tránsito y cinta

Los levantamientos con Tránsito y cinta, consisten en el trazo de poligonales, que es la operación de

establecer las estaciones de ésta y de hacer las mediciones necesarias, es uno de los procedimientos

fundamentales y más utilizados en la práctica para determinar la ubicación relativa entre puntos en el

terreno.

Las poligonales son figuras geométricas compuestas por una serie de líneas consecutivas cuyas longitudes

y direcciones se determinan a partir de mediciones en el campo. Básicamente existen dos tipos de

poligonales, la cerrada y la abierta; nuestro análisis se enfocara en ellas, previamente efectuadas todas las

correcciones y ajustes respectivos.

Hay dos tipos básicos de poligonales:

La cerrada. Las líneas regresan al punto de partida, formándose así un polígono geométrica y

analíticamente cerrado. Son de aplicación extensa en levantamientos topográficos.

La abierta. Las líneas terminan en otra estación, que puede tener una exactitud de posición igual o mayor

que la del punto de partida. Son geométricamente abiertas, pero analíticamente cerradas. Se usan

generalmente en los levantamientos de vías terrestres.

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45

El establecimiento de estas poligonales consiste en: Medir ángulos, direcciones y distancias.

Medida directa de ángulos

Consiste en medir en todos los vértices de la poligonal los ángulos que forman los dos lados que

concurren al vértice de observación (Estación). Este método se emplea preferentemente en el

levantamiento de poligonales cerradas, ya que podemos medir ángulos interiores o exteriores.

Ángulos interiores

Consiste simplemente en medir todos los ángulos interiores de la poligonal. Se emplea en el trazo de

poligonales cerradas.

Es conveniente medir todos los ángulos interiores en el mismo sentido, en el sentido del movimiento de

las manecillas del reloj o a la derecha, porque así se reducen los errores de lectura, registro y trazo.

Condición geométrica

Al tomar ángulos interiores, el recorrido del trazo de la poligonal, se realiza en sentido contrario del

movimiento de las manecillas del reloj.

En el campo, al terminar el levantamiento se determina el error angular comparando la suma de los

ángulos observados con la suma que, para la poligonal levantada, da la condición geométrica.

2n180º(C geométrica ndiciónC geom )o

El error angular, Eang:

2n180ºobs.angs.angE

La tolerancia angular, TA, se calcula:

naTA

Donde:

a: aproximación del aparato

n: número de vértices de la poligonal

F

Ángulos

Interiores

recorrido

AzAB

D

C

B

A

E N

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F

Ángulos

Exteriores AzAB

Recorrido

D

C

B

A

E

N

Ejemplo

Registro de un levantamiento con tránsito y cinta, midiendo ángulos horizontales internos.

EST. P.V. Dist. Ángulo R.M.O.

A B 52.146 135°59’ N 58° 41’ E

B C 50.159 91° 08’

C D 51.153 112° 18’

D E 55.431 116° 48’

E A 50.435 83° 47’

Ángulos exteriores

En este, a diferencia del anterior, es que se toman los ángulos exteriores, es decir, los ángulos de afuera de

una poligonal.

Para este caso, el recorrido de la poligonal, se realiza en el sentido del movimiento de las manecillas del

reloj, midiendo así los ángulos a la derecha.

Condición geométrica. Esta se obtiene:

2) (n180ºgeométrica Condición

El error angular, EA:

2n180ºobs.angs.AE

La tolerancia angular, TA, se obtiene de la misma manera que el caso anterior:

naTA

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47

4

3

2

1

DI

DD

Si el error angular es menor o igual que la tolerancia, el levantamiento se realizó correctamente; en

caso contrario se repite el trabajo de campo.

Ejemplo

Registro de un levantamiento con tránsito y cinta, midiendo ángulos horizontales externos.

EST. P.V. Dist. Ángulo R.M.O.

A B 50.435 224° 01’ N 77° 18’ W

B C 55.431 276° 13’

C D 51.153 243° 12’

D E 50.159 247° 43’

E A 52.146 268° 53’

Método de deflexiones

Ángulo de deflexión

Se denomina ángulo de deflexión, el ángulo que se forma de un lado de la poligonal con la prolongación

del lado anterior. Estos ángulos se consideran positivos o negativos según se midan a la derecha (DD) o a

la izquierda (DI) de la prolongación.

Este método se usa generalmente en el trazo de poligonales abiertas como las empleadas en el trazo de una

vía de comunicación.

En las poligonales abiertas, los errores angulares se pueden determinar haciendo observaciones

astronómicas a intervalos; o comparando con puntos de control establecidos con equipo GPS (Sistema de

Posicionamiento Global), tomando en cuenta la convergencia de meridianos para distancias largas.

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48

b

d c

e

D5

a

g

h

f

D i

C

B

A

D4

E

D3

D2 D1

AzAB

Línea de

control

B

A

D

C

D

F

E

D D

N

I

P

En poligonales cerradas, la suma algebraica de ángulos de deflexión es constante e igual a 360º. Es decir,

la condición geométrica del cierre angular de la poligonal se expresa:

360º(-) sDeflexione -)( sDeflexione

Método de conservación de azimutes

Este método, como su nombre lo indica, consiste en conservar el azimut de un lado leído en una estación,

para partir de él en las lecturas que se ejecuten en la siguiente estación. Está basado tal que, sí en una

estación cualquiera se orienta el instrumento y se visa la estación siguiente, la lectura de limbo horizontal

dará directamente el AZIMUT de la línea que une las dos estaciones.

360º D : 180º 5 180º3 D

i ba D DD

180º5 i ba D DD

180º iD

180º fhD

180º ecD

180º bD

180º gdaD

:tambien

180º 3 i ba

180º ihg

180º fed

180ºcba

:luego

sDeflexione :D ,D ,D

Poligonal :ABCDE

:figura la de

180º3

521

521

5

4

3

2

1

521

D

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49

N

F

N N

N

N

C

B

A

E

D

AzEF

AzAB

AzBC

AzCD

AzDE

AzAB

A

N

E

D

C

B

F N

N

N

N

N

AzFA

AzEF

AzDE

AzCD

AzBC

Este método es aplicable a cualquier tipo de poligonales.

Comprobación del cierre angular

La diferencia entre el azimut de partida y el azimut de llegada es el error de cierre angular del polígono

que debe sujetarse a la tolerancia angular:

naAT

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50

AzAB

N

N

N

D

C

B

A

AzCD

AzBC

AzAB

AzBC

180º

Ángulo

horizontal

180º

Cálculos y correcciones

Terminado el trabajo de campo, se procede a ordenar los datos tomados y efectuar los cálculos que con

ellos se ejecutan, con objeto de obtener los elementos necesarios para construir el plano. Todos estos

elementos se anotan en una hoja de papel con rayado especial llamada planilla de cálculo. Todo lo

anterior se denomina trabajo de gabinete.

Corrección o compensación angular de una poligonal cerrada

Si EA<TA, entonces se procede a distribuir él EA, dicha corrección se puede efectuar:

a) Distribuyendo el error por partes iguales en cada uno de los ángulos medidos;

angular correcciónC : Cn

EAA

A

b) Distribuir el error en los ángulos comprendidos entre lados más pequeños;

c) Aplicar la corrección a cada cierto número de ángulos;

estación de número :n' ; E

nn'

A

La corrección angular se aplica con signo contrario al error angular.

Cálculo de azimutes y rumbos de los lados de la poligonal

Poligonales cerradas. Ángulos internos o externos

Después de ajustar los ángulos, procedemos al cálculo de azimutes y rumbos. Esto obliga a conocer la

dirección de por lo menos de una línea de la poligonal.

El cálculo de azimutes se realiza:

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51

Estableciendo la regla:

“El azimut de un lado cualquiera de una poligonal se obtiene sumando al azimut inverso del lado anterior

el ángulo horizontal tomado en la estación que es origen del lado cuyo azimut se busca”.

Ejemplo

Con los datos de la figura, calcular el azimut de la línea BC.

Sol.

Teniendo los azimutes, el cálculo de rumbos se realiza transformando los azimutes a rumbo, como se

definió anteriormente. Esto es:

. Rbo. = N Az E . Rbo. = S Az – 180º W

. Rbo. = S 180º - Az E V. Rbo. = N 360º - Az W

Método práctico para el cálculo de rumbos

Para este caso se necesita tener el ángulo horizontal a la derecha y consiste:

a) Si el rumbo de partida es NE o SW y H el ángulo horizontal, entonces:

H + Rbo. = C

b) Si el rumbo de partida es NW o SE,

H – Rbo. = C

21' 259º Az

360º -

21' 619º

35' 88º

180º

46' 350º

B 180º Az Az

BC

ABBC

350º 46’

AzBC B

C

A

N

N

88º 35’

C Az Az

B Az Az

:donde

Az 180º Az

Az 180º Az

:luego

C 180º Az Az

B 180º Az Az

:figura la de

BC

AB

BC

AB

INVCD

INVBC

INVBC

INVAB

BCCD

ABBC

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52

N

B

A

C

D

AzBC

AzAB

AzCD = AzBC + DD

AzBC = AzAB - DI

DD (+)

DI (-)

N

N

AzCD

c) El origen de la cantidad C, se toma:

A partir de S sí el Rbo. es NE o NW

A partir de N sí el Rbo. es SE o SW

Resumiendo:

Ejemplo

Calcular los rumbos tomando en cuenta los siguientes ángulos:

ES. Áng. Horizontal Corrección Áng. Ajustado R.M.C

A 100º 44’ 12’’ 100º 44’ 12’’ N 26º 10’ 00’’

B 101º 35’ 12’’ 101º 35’ 12’’

C 89º 05’ 12’’ 89º 05’ 12’’

D 17º 11’ 12’’ 17º 11’ 12’’

E 231º 24’ 12’’ 231º 24’ 12’’

SUMAS 539º 59’ 60’’ 540º 00’ 00’’

Cálculo de azimutes o rumbos de una poligonal. Método de deflexiones.

En una poligonal levantada por el método de deflexiones, el cálculo de azimutes se realiza:

“El azimut de un lado se obtiene sumando algebraicamente la deflexión al azimut del lado anterior”. Si

la deflexión es negativa y mayor que el Azimut se le agregan a éste 360º para que la resta resulte positiva.

Cuadrante Operación numérica Origen de

C

NE

SW

H + Rbo. = C

S

N

NW

SE

H – Rbo. = C

S

N

N

C

N

S S

C

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53

N

A

N

N

N

RboAB

RboBC

RboAB

RboAB

RboAB

RboBC

B

A

B

C

C

ABBC Rbo180º- Rbo

ABBC Rbo Rbo

Cálculo de rumbos en función del rumbo inicial y ángulos de deflexión.

Ahora, si se tiene el rumbo de un lado y las deflexiones, se pueden obtener los RUMBOS de los

siguientes lados, aplicando las reglas:

Si el lado de la poligonal está en el cuadrante NE o SW se suma al rumbo del lado la deflexión

derecha y se resta la deflexión izquierda; y si el lado está en el cuadrante SE o NW se suma al

rumbo del lado la deflexión izquierda y se resta la deflexión derecha.

Cuando la suma del rumbo y la deflexión exceda de 90º, se toma el suplemento y se cambia la

letra N por S y viceversa; y si al tomar la diferencia entre un rumbo y la deflexión, ésta resulta

negativa, se cambia la E por W, y viceversa.

Ejemplo

Con los datos del siguiente registro de campo, calcular:

a) Error angular

b) Tolerancia angular

c) Corrección angular

d) Azimutes

e) Rumbos

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54

Registro de campo

Prácticas en cada caso

EST. P.V. Distancias Hor. R.M.O. Croquis

0 1 31.96 101º 02’

A 23.60 243º 00’

1 2 49.96 92º 30’

B 20.46 236º 05’ S 09º 37’ W

2 3 47.72 101º 55’

C 18.90 206º 16’

3 0 62.93 64º 33’

O 23.20 213º 02’

1

C a l l e

D C

B A

2

3

0

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55

Cálculo y ajuste de poligonales

Los ángulos o las direcciones medidas de una poligonal cerrada pueden comprobarse fácilmente antes de

dejar el campo. Las medidas lineales, especialmente las determinadas con cinta, aún cuando se repitan,

tienen mayores probabilidades de error y deben verificarse mediante el cálculo, que generalmente se hace

en gabinete para determinar si la poligonal compensa la precisión exigida. Si se han satisfecho las

especificaciones, se ajusta luego la poligonal para lograr un “cierre perfecto”, es decir, la congruencia

geométrica entre los ángulos y las longitudes; de lo contrario, tienen que repetirse las mediciones en el

campo hasta lograr los resultados adecuados.

Regla de la brújula

Existen varios métodos para repartir el error de cierre lineal y hacer que el polígono cierre perfectamente.

Uno de los procedimientos o métodos más empleado es la regla de la brújula o de Bowditch, y está

basado en:

1. En que los errores en el levantamiento son accidentales y varían con la raíz cuadrada de la

longitud de los lados directamente por lo que se corrige proporcionalmente a las longitudes de los

lados.

2. Que los errores angulares tienen efecto semejante a los de las longitudes.

De lo anterior se tiene:

L

Ek donde l .k c ó l .

L

E

L

l .Ec ,

L

l

E

c xx

xxx

x

x

Y,

L

Ek donde l .k c ó l .

L

E

L

l .Ec ,

L

l

E

c y

y

yy

yy

y

En la cual:

)(Perímetro lados los de longitudes las de Suma :L

lado un de longitud:l

S-N eje el en esproyeccion de cierre de Error:E

W-E eje el en esproyeccion de cierre de Error :E

S-N eje el sobre lado un de proyección la a corrección:c

W-E eje el sobre lado un de proyección la a corrección:c

y

x

y

x

Regla del tránsito

Esta regla considera:

1. Accidentales los errores de levantamiento por poligonales.

2. La precisión de las distancias son inferiores a la medida de los ángulos.

En esta regla, los errores de cierre de las proyecciones se reparten proporcionalmente a las proyecciones

de cada lado, esto es:

x

xxxx

x

x

x

xxx

x

x

x

x

P

EK donde P Kc ó P

P

E

P

PE c ,

P

P

E

c

y,

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56

EL: Error lineal

X

Y

N

E

A

B

A’

E

D

C

G

F

EX

EY

EL

y

y

yyyy

y

y

yy

yy

y

y

y

P

EK donde P Kc ó P

P

E

P

PE c ,

P

P

E

c

En la cual:

S-N eje el sobre esproyeccion de Suma :P

W-E eje el sobre esproyeccion de Suma :P

S-N eje el sobre lado un de Proyección :P

W-E eje el sobre lado un de Proyección :P

S-N eje el en esproyeccion de cierre de Error:E

W-E eje el en esproyeccion de cierre de Error :E

S-N eje el sobre lado un de proyección la a corrección:c

W-E eje el sobre lado un de proyección la a corrección:c

y

x

y

x

y

x

y

x

Planilla de cálculo

Es un cuadro especial en la que se ordenan los cálculos en forma de tabla, elementos que nos van a

permitir la construcción del dibujo de la poligonal y de los detalles del área levantada. Como por ejemplo,

ajuste de los ángulos, rumbos o azimutes, cálculo de proyecciones, ajuste lineal, cálculo de coordenadas;

por enumerar solamente algunos elementos que en ella se realizan.

Ajuste de poligonales

En el caso de una poligonal cerrada el error lineal de cierre debe distribuirse entre todo el polígono para

cerrar la figura, aún cuando al trazar la poligonal a la escala convenida el error de cierre sea insignificante.

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57

RboAB

X

Y

PX

N

PY

A

B

l

Proyección X

Proyección Y

Cálculo de proyecciones de los lados del polígono

Después de ajustar los ángulos y calcular los rumbos, se procede a verificar el cierre lineal de la poligonal

calculando las proyecciones X y Y de cada lado.

Las proyecciones de un lado del polígono, las definen los catetos de un triángulo rectángulo, es decir, el

que se forma por una vertical que parte de la estación hasta encontrar a la horizontal que parte del punto

visado.

Rbo cos l P , l

PRbo. cos

Rbo sen l P , l

PRbo. sen

:figura la de ría,trigonomet por

y

y

xx

Determinación de los errores Ex y Ey.

Una vez calculadas las proyecciones de los lados del, polígono, se suman las proyecciones E, W, N y S.

De tal forma que los errores en X y Y se obtienen:

SNy

WEx

PPE

PPE

Error de cierre lineal, EL.

Debido a los pequeños errores al medir los ángulos y las distancias, y al reconstruir la poligonal partiendo

de la primera estación A, no se llega nuevamente a ella sino a la estación A’. Esta diferencia es lo que

llamamos error lineal, y se obtiene:

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58

X

EL

A

A’

EX

EY

Y

22yxL EEE

Pitágoras; de Teorema el por

Tolerancia lineal, TL.

La tolerancia en el cierre lineal de un polígono levantado con tránsito y cinta, se calcula aplicando:

Donde:

P: perímetro de la poligonal, en metros.

En la práctica, pueden emplearse:

Orden Tolerancias

PRECISO

PRIMERO

SEGUNDO

TERCERO 1000

PT

3000PT

5000PT

10000PT

L

L

L

L

Precisión relativa, P.

La precisión o error relativo se expresa como la fracción

Orden del levantamiento Tolerancias

PRECISO

PRIMERO

SEGUNDO

TERCERO 5) 0.000 40P 000 P(0.000T

2) 0.000 18P 000 P(0.000T

08) 0.000 045P 000 P(0.000T

02) 0.000 011P 000 P(0.000T

L

L

L

L

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59

l

l

E

L

1P bién, o

L

EP

Donde:

L: perímetro de la poligonal

El: Error lineal

Compensación lineal del polígono

Ll TE

se procede a la compensación lineal del polígono.

Independientemente de la Regla de ajuste lineal que se utilice, la comprobación de las correcciones

calculadas deben cumplir la condición:

yy

xx

EC

EC

El signo de las correcciones será tal que:

Se sume a las proyecciones cuya suma es menor y se reste a las proyecciones cuya suma es mayor, esto

es para equilibrarlas y lograr que:

SN

WE

PP

PP

Cálculo de las coordenadas de los vértices del polígono

Las coordenadas de los vértices de la poligonal se calculan sumando algebraicamente las proyecciones de

cada lado a las coordenadas de la estación anterior.

Basta que a un vértice se le asignen sus coordenadas para que queden fijados los ejes, y a partir de esas

coordenadas se calculan las de los demás, sumando o restando las proyecciones de los lados que ligan

consecutivamente los vértices. Se procura que todo el polígono quede en el primer cuadrante, logrando

esto con la asignación de coordenadas de tal manera que todas resulten positivas.

Por medio de coordenadas se pueden dibujar polígonos, obtener superficies y resolver problemas que se

presentan en Topografía.

En cuanto al dibujo al dibujo por coordenadas, es el método más conveniente, pues cada punto se fija en

su posición, independientemente de los demás, y en el caso de algún error en el dibujo de un punto, no se

afectan los otros, como sucede si se dibuja a basándose en los ángulos y distancias.

Cálculo de rumbos en función de las coordenadas

Conocidas las coordenadas de dos puntos, se pude determinar su rumbo, realizando:

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60

Abscisas

SW

Ordenadas

SE

NW NE

Rbo.

N

Y

X

A

B (XB, YB)

(XA, YA)

(XB – XA)

(YB – YA)

E

AB

AB

YY

XXRbo. tan

ria,trigonomet por

Las siglas del rumbo se definen en función de los valores que resulten de la diferencia de las abscisas y

ordenadas, es decir, los signos definirán el cuadrante del Rumbo.

Cálculo de ángulos horizontales

Estos se obtienen de acuerdo a la geometría de la poligonal del terreno, en función de los Rumbos

Magnéticos Calculados (R.M.C), siempre y cuando se tengan las coordenadas de los puntos que definen

dicha poligonal.

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61

Rbo.AB

N

N

N

C

B

A

F E

Rbo.FA

Ejemplo

El valor del ángulo A en la figura, se obtiene:

A = 180º - (RboAB + RboAF)

Distancia de un lado en función de sus coordenadas

Esta se calcula aplicando la fórmula de la distancia entre dos puntos:

22ABABAB YYXXd

Ejemplo

Realizar los cálculos de la práctica respectiva. Planilla topográfica.

Prácticas en cada caso

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62

Superficie = lectura x el factor de escala

Cálculo y medición de áreas

El área de cualquier figura generada por la aplicación de cualquier método de levantamiento topográfico

es su superficie.

Esta generalmente se representa en hectáreas (ha),

1 ha. = 10,000 m2

Su representación es: 00 ------------ 00 ---------- 00

Hectáreas -------áreas-----centiáreas

Métodos gráficos

Para aplicar estos métodos es necesario el plano de la figura para tomar los datos con ayuda de la escala.

Se requiere además de una construcción del plano ejecutada con el mayor esmero, una escala bastante

grande para medir con suficiente precisión las líneas necesarias, ya que las superficies se obtienen por

medio del producto de las distancias y cualquier error que haya en éstas tiene mucha influencia en los

resultados.

Ejemplo

Si un dibujo se realizó a una escala 1:500, ¿cuantos metros cuadrados representa en el terreno un

milímetro cuadrado?

Métodos mecánicos

Las superficies se pueden determinar mecánicamente, con planímetro mecánico o electrónico. Los

planímetros mecánicos, son instrumentos por medio de los cuales se va siguiendo con una punta trazadora

el perímetro del polígono dado, transmitiéndose este movimiento a un tambor graduado, en el cual se lee

el número de revoluciones recorridas, siendo este número proporcional a la superficie. En los electrónicos,

la superficie se obtiene de manera directa en la unidad requerida.

El planímetro

Es un instrumento que permite calcular superficies de polígonos irregulares, limitados con curvas y rectas,

y a veces sin forma muy precisa, en donde la geometría analítica no es de gran apoyo.

El procedimiento, consiste en seguir el contorno de la figura sobre el papel con una punta delineadora o

trazadora, aunque hoy en moda el uso de los CADs nos facilita de manera electrónica el cálculo y

medición de cualquier tipo de superficies, sean regulares e irregulares.

Para la obtención de superficies, se coloca la aguja o punta trazadora en un punto del dibujo, ajustando

en cero la lectura inicial. A continuación se recorre cuidadosamente el perímetro de la figura hasta que

la punta regresa al punto inicial, tomándose la lectura final.

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63

D

C

B

A

E

Y

5

4

3

2

1

5’

1’

4’

3’

2’

d

c

b

a

X

e

Métodos analíticos

La superficie se determina analíticamente:

Por triangulación del polígono

Por coordenadas

Por medio de las dobles distancias meridianas

Por la regla de los trapecios

Por la regla de Simpson

Por coordenadas

El procedimiento consiste esencialmente en encontrar las superficies de los trapecios formados al

proyectar los lados del polígono sobre un par de ejes coordenados.

La superficie del polígono, resulta:

aAeE-bBaA-dDeEcCdDbBcC S

Siendo figuras de trapecios, donde su área es igual a:

h2

bBA T

Luego, la superficie del polígono, tomando en cuenta las coordenadas de cada punto y considerando los

trapecios respectivos, se tiene:

AEAE

BAAB

DEED

CDDC

BCCB

YY2

XXYY

2

XX

YY2

XXYY

2

XXYY

2

XXS

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64

DECDBCABEAAEEDDCCBBA

EAAEBAABDEEDCDDCBCCB

AAEAAEEEBAAABBABDEEE

DDEDCDDDCCDCBCCCBBCB

YXYXYXYXYXYXYXYXYXYX2

1S

:ordenando

YXYXYXYXYXYXYXYXYXYX2

1S

YXYXYXYXYXYXYXYXYXYX

YXYXYXYXYXYXYXYXYXYX

2

1S

A este resultado se llega con mayor facilidad tabulando en forma ordenada las coordenadas de los vértices

del polígono, repitiendo al final las del primero. Realizando los productos cruzados se obtienen los

mismos productos de la fórmula.

Donde:

PROD.PROD.2

1S

Por doble distancias meridianas

La superficie por este método se obtiene en función de las proyecciones de los lados y se toma como

meridiano de referencia el que pase por algún vértice del polígono, generalmente el vértice que se

encuentre más hacia el oeste, (W).

EST. Coordenadas Productos cruzados

X Y (+) (-)

A XA YA XBYA

B XB YB XAYB XCYB

C XC YC XBYC XDYC

D XD YD XCYD XEYD

E XE YE XDYE XAYE

XA YA XEYA

PROD. PROD.

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65

d’

D

C

B

A

E

c

e

d

b

e’ b’

N

Distancia meridiana (d.m.) de un punto es la longitud de la perpendicular bajada del punto al meridiano

de referencia.

Ejemplo

La distancia meridiana de B es Bb.

La doble distancia meridiana (d.d.m.) de un lado es la suma de las distancias meridianas de sus

extremos.

Ejemplo

La doble distancia meridiana del lado BC es Bb+Cc.

Así, la superficie del trapecio BCbc, es:

-(1)---------------bc CcBb2S ,bc CcBb2

1S

Ahora, de la figura, la doble distancia meridiana de AB es simplemente la proyección del lado AB sobre

el eje de las X, pues la distancia meridiana de A es nula, luego:

ABXBbAB d.d.m.

La doble distancia meridiana de BC es;

Cb'cb'Bb Cc BbBC d.d.m.

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66

Pero:

BC

AB

x Xlas de eje el sobre BC lado del proyecciónCb'

x Xlas de eje el sobre AB lado del proyeccióncb'

AB d.d.m.Bb

Donde:

La doble distancia meridiana de CD es;

CD

BC

xCd'

xCb'

d.d.m.BCBbCccb'Cc

cual, la en

Cd'-Cb' cb'Ccd'b'cb'Cc DdCc CD d.d.m.

Entonces:

CDBC xxBC d.d.m.CD d.d.m.

La doble distancia meridiana de DE es;

DE

CD

xe'd'

xCd'

d.d.m.CDCcDd

cual, la en

e'd'Cd'CcDd EeDd DE d.d.m.

Luego:

DECD xxCD d.d.m.DE d.d.m.

Por último, la doble distancia meridiana EA es:

EAXEeEA d.d.m.

Luego de (1) y relacionando las d.d.m. para dicho polígono se llega a la siguiente regla:

“La superficie de un polígono se obtiene multiplicando la proyección de las Ys de cada lado del polígono

por la doble distancia meridiana correspondiente. Luego se suman algebraicamente estos productos y el

resultado se divide por dos. El signo de cada producto está definido por la proyección.”

BCAB xxAB d.d.m.BC d.d.m.

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67

Aplicaciones

Ejemplo de aplicación de un levantamiento con Tránsito y Cinta. Planilla de cálculo.

Levantamiento con tránsito y cinta.

Registro de campo

La planilla resuelta se presenta en el anexo I.

Levantamiento con tránsito y cinta.

Levantó:_____________________________________________Lugar:__________________

Fecha:___________

EST. P.V. Dist. Ángulos

I.E.D R.M.O. Croquis y Notas

A B 203.75 57° 18'

1 23.39 229° 50'

B C 181.00 14° 07'

3 51.58 137° 36'

2 48.80 234° 12'

C A 52.35 108° 34´ N 58º 43’ W

4 48.95 200° 26'

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68

Cálculo de rumbos, distancias y ángulo horizontal de la poligonal del terreno:

Para esto se ordenan las coordenadas de los puntos de la poligonal del terreno, y se aplican las fórmulas:

22ABABAB YYXXd , para las distancias

AB

AB

YY

XXRbo. tan

, para los rumbos

Superficie del terreno.

Con las coordenadas de los puntos que definen la poligonal del terreno, se calcula dicho valor:

EST. Coordenadas

Distancias R.M.C. Angulo

interior Y X

1 523.109 496.388 258.123 SW 06º 43’ 52” 89º40’43”

2 266.765 466.133 74.971 SE 84º 06’ 12” 89º 09’ 56”

3 259.063 540.707 256.608 NE 06º 53’ 36” 90º 59’ 48”

4 513.816 571.505 75.670 NW 82º 56’ 51” 90º 09’ 33”

360º 00’ 00”

EST. Coordenadas (+) (-)

Y X

1 523.109 496.388 132,418.94

2 266.765 466.133 243,838.37 120,757.81

3 259.063 540.707 144,241.70 277,818.50

4 513.816 571.505 148,055.80 298,959.41

1 523.109 496.388 255,052.10

(SUMAS) 791,187.97 829,954.66

½ DIF. 19,383.345 m2

SUP. 1-93-83.345 Htas.

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69

Cuadro de construcción

Finalmente se resume esta información con los datos numéricos necesarios para la elaboración del dibujo

y la construcción del PLANO TOPOGRÁFICO.

Cuadro de construcción

Prácticas en cada caso

EST P.V. Distancias R.M.C Ángulo

interior

Coordenadas

Y X

1 2 258.123 SW 06º 43’ 52” 89º40’43” 523.109 496.388

2 3 74.971 SE 84º 06’ 12” 89º 09’ 56” 266.765 466.133

3 4 256.608 NE 06º 53’ 36” 90º 59’ 48” 259.063 540.707

4 1 75.670 NW 82º 56’ 51” 90º 09’ 33” 513.816 571.505

360º 00’ 00”

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70

Recursos de aprendizaje:

Básica

García Márquez; Fernando. 2003. Curso básico de Topografía. Editorial Pax México.

Montes de Oca, Miguel. Topografía. 2003. Editorial Alfaomega.

Alcántara García, Dante. 2007. Topografía y sus aplicaciones. Primera reimpresión 2011. Grupo

Editorial Patria, S. A. de C. V.

McCormac, Jack. 2004. Topografía. Editorial Limusa Wiley.

Zúñiga Gutiérrez Martín. Apuntes del curso. Unidad Académica de Ingeniería. UAG

Complementaria

Wolf, Paul R./Ghilani, Charles D. 2009. Topografía. Editorial Alfaomega, 11ª. Edición.

A. Bannister-S. Raymond. 1987. Técnicas Modernas en Topografía. Representaciones y Servicios

de Ingeniería, S. A. México.

Huerta, E.; Mangiaterra, A.; Noguera, G. GPS, Posicionamiento Global. UNR Editora - 1a. ed.

Universidad Nacional de Rosario, 2005.

www.leica-geosystems.com

www.sokkia.com

www.trimble.com

www.magellan.com

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71

Anexo I.

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE GUERRERO

UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERÍA

PLANILLA DE CÁLCULO

Levantamiento Tránsito y cinta Levantó_______________________________Calculó_____________________________Fecha Mayo/13

EST. P.V. Dist. Ángulos

I.E.D C

Ángulo

Hor.

Correg.

Azimut R.M.C.

Proyecciones sin corregir Proyecciones corregidas Coordenadas

EST. N C S E C W N S E W Y X

A B 203.75 57° 18' 57° 18' 178° 35’ S01°25'E 0.031+

203.688 5.037 -0.042 203.719 4.995 500.000 500.000 A

1 23.39 229° 50' 351° 07’ N08°53'W 23.109 3.612 523.109 496.388 1

B C 181.00 14° 07' 14° 07' 12° 42’ N12°42'E 176.572 -0.028 39.791

-0.038 176.544 39.755 296.281 504.995 B

3 51.58 137° 36' 136° 11’ S43°49'E 37.218 35.712 259.063 540.707 3

2 48.80 234° 12' 232° 47’ S52°47'W 29.516 38.862 266.765 466.133 2

C A 52.35 108° 34´ 01´ 108° 35´ 301° 17’ N58°43'W 27.183 -0.008 0.011

+ 44.739 27.175 44.750 472.825 544.749 C

4 48.95 200° 26' 33° 08’ N33°08'E 40.991 26.756 513.816 571.505 4

Sumas 359°60´ 203.755 0.067 203.688 44.830 0.091 44.739 203.719 203.719 44.750 44.750 500.000 500.000

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