Levantamiento Topográfico
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  • 1. Pachas R..- Levantamiento Topográfico - ACADEMIA – Trujillo – Venezuela – ISSN 1690-3226- Julio-Diciembre. Vol. VIII. (16) 2009 - 29 - 45 EL LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO: USO DEL GPS Y ESTACIÓN TOTAL Surveying: Use of GPS and Total Station Raquel Pachas L.Recibido: 02/10/09Aprobado: 23/11/09 Laboratorio de Topografía. Departamento de Ingeniería. Núcleo Universitario Rafael Rangel. Universidad de Los Andes (ULA). Trujillo - Venezuela e-mail: raquelpachas@ula.veResumenLas actividades relacionadas al levantamiento topográfico han sido modificadastremendamente durante las pasadas décadas por la incorporación de instrumentosde última tecnología entre los que se puede mencionar el GPS y la Estación Total.Es necesario resaltar que la característica de mayor importancia en estamodificación se evidencia en el proceso de captura, almacenamiento, cálculo ytransmisión de los datos de campo, así como en la representación gráfica de losmismos; esto ha traído como consecuencia la posibilidad de obtener un productofinal con mayor precisión y rapidez. El uso que el profesional de la Ingeniería hacede la topografía tiene básicamente que ver con la definición de linderos y con eldesarrollo de proyectos de infraestructura tales como urbanismos, carreteras,puentes, obras hidráulicas, acueductos, alcantarillado, riego y drenaje, etc., por lotanto se hace necesario incorporar a los cursos de Topografía la enseñanza de losfundamentos y prácticas necesarias para que los estudiantes adquieran estosconocimientos y desarrollen las habilidades y destrezas que les permitan elmanejo instrumental de equipos como el GPS y la Estación Total que conformanhoy en día el dúo de instrumentos más utilizados en la práctica topográfica.Palabras clave: Levantamiento Topográfico, GPS, Estación Total, PosicionamientoAbstractThe activities related to surveying have been modified tremendously during the lastdecades by the incorporation of instruments of last technology among those it canbe mentioned the GPS and the Total Station. It is necessary to stand out that thecharacteristics of more importance in this modification are evidenced in the capture,storage, calculation and transmission of the field data, as well as in its graphicrepresentation; it has resulted in the possibility to obtain an end product with biggerprecision and in a shorter period of time. The use that the professional of theEngineering makes of the topography has basically to do with the definition ofboundaries and for the development of such infrastructure projects as urbanism,highways, bridges, works hydraulic, aqueducts, sewerage systems, irrigation anddrainage, etc., therefore it becomes necessary to incorporate to the courses of 29
  • 2. Pachas R..- Levantamiento Topográfico - ACADEMIA – Trujillo – Venezuela – ISSN 1690-3226- Julio-Diciembre. Vol. VIII. (16) 2009 - 29 - 45Topography the teaching of the necessary basis and practice so that studentsacquire these knowledge and may develop the necessary abilities and skills of theinstrumental handling of instruments like GPS and Total Station that conform at thepresent time the duet of instruments used in topographical practice.Key words: Surveying, GPS, Total Station, Positioning IntroducciónEl uso de las nuevas tecnologías ha la manera de capturar, registrar,alcanzado innumerables áreas del almacenar y procesar los datos deconocimiento, entre ellas la Topografía. campo.Aun cuándo la tecnología GPS haestado disponible desde hace mas de30 años, su uso, manipulación y Levantamiento Topográficomanejo de la información sigue Se entiende por levantamientopresentando innumerables dudas, Topográfico al conjunto de actividadesespecialmente a los nuevos usuarios. que se realizan en el campo con elEn estos momentos el laboratorio de objeto de capturar la informacióntopografía del Núcleo Universitario necesaria que permita determinar lasRafael Rangel de la Universidad de coordenadas rectangulares de losLos Andes, dispone de una Estación puntos del terreno, ya seaTotal y recientemente ha adquirido un directamente o mediante un procesoequipo diferencial GPS de una de cálculo, con las cuales se obtiene lafrecuencia. Este trabajo presenta la representación gráfica del terrenoinformación básica relacionada con el levantado, el área y volúmenes deuso de ambos equipos para apoyar el tierra cuando así se requiera; (Torres yproceso de aprendizaje tanto de Villate, 2001,p.17) lo resumen como “elestudiantes de Ingeniería que cursan proceso de medir, calcular y dibujarTopografía así como de aquellos para determinar la posición relativa deprofesionales que se inician en el uso los puntos que conforman unade estas tecnologías; de manera que extensión de tierra”. En los últimosla información aquí presentada les años, la aparición de lossirva de apoyo al momento de realizar levantamientos por satélite que puedenun levantamiento topográfico para que ser operados de día o de noche (Wolf yel producto obtenido cumpla con los Brinker, 1997) incluso con lluvia y queparámetros de precisión, exactitud y no requiere de líneas de visual librescalidad deseados en todo proyecto entre estaciones, ha representado untopográfico. El desarrollo de este gran avance respecto a lostrabajo presenta como eje central los procedimientos de levantamientosdistintos aspectos contemplados en el convencionales, que se basan en lalevantamiento topográfico haciendo medición de ángulos y distancias paraénfasis en el uso del GPS para el la determinación de posiciones deposicionamiento, y de la Estación puntos.Total como binomio de equipos que La aparición de nuevas tecnologíashan modificado de forma contundente persigue prioritariamente (Swanston, 30
  • 3. Pachas R..- Levantamiento Topográfico - ACADEMIA – Trujillo – Venezuela – ISSN 1690-3226- Julio-Diciembre. Vol. VIII. (16) 2009 - 29 - 452006) mejorar la captura y registro de durante las 24 horas estén visibles aldatos como es el caso de las libretas menos 5 a 8 satélites desde cualquierelectrónicas que permite transformar punto del planeta. Los satélitesesos datos en información en formatos NAVSTAR, Figura 1, orbitan la tierradigitales y gráficos. Aún cuando las en 6 planos orbitales, de 4 satélitesnuevas tecnologías han impactado en cada uno, a una altura aproximada deel cómo se capturan y se procesan los 20.200 Km. El NAVSTAR es utilizadodatos, el conjunto de las actividades por miles de usuarios civiles alrededorque contempla el levantamiento del mundo; el mismo fue diseñado,topográfico puede discriminarse en las financiado, controlado y operado pormismas etapas que la topografía el Departamento de Defensa declásica tradicionalmente ha Estados Unidos. Como sistema estáconsiderado, entre las que se puede integrado por tres segmentos: espacial,mencionar la selección de equipos, de control y el de usuario.planificación, señalización y captura dedatos. Segmento Espacial El segmento espacial está formado por losEquipos Topográficos llamados vehículos espaciales o satélitesEn el presente trabajo se propone al que envían señales de radio desde elGPS y a la Estación Total como espacio.equipos topográficos a ser utilizadosen el levantamiento, es por tanto Figura 1: Constelación NAVSTARnecesario que el usuario conozca losprincipios de funcionamiento deambos; la información aquí presentadatiene como objetivo proporcionar alusuario una visión general de dichosprincipios. Para conocer en detalle suuso y manejo se deberá consultar losrespectivos manuales del usuario, loscuales son suministrados por las casas Fuente: Dana P.H (1995)comerciales al momento de suadquisición. La posición exacta de los satélites es conocida durante las 24 horas del día ySistema de Posicionamiento Global desde cualquier posición del planeta.(GPS) Esta información es emitidaEs un Sistema que hace uso de un continuamente en la forma de señalesconjunto de Satélites ubicados en el de navegación.espacio agrupados en forma deconstelaciones. Actualmente se Segmento de Controlconocen las siguientes constelaciones: Está formado por una red (Figura 2),NAVSTAR (Americano), GLONASS de estaciones de monitoreo, ubicadas(Ruso) y GALILEO (Europeo) en alrededor del mundo: Coloradoproceso (2009) (estación master), Hawai, Ascensión,Torres y Villate (2001) lo define como Diego Garcia y Kwajalein. El propósitoun sistema de medición tridimensional del segmento de control (Wells et al,que utiliza señales de radio que 1986) es monitorear elproporciona el sistema NAVSTAR, funcionamiento de los satélites,esta constelación está integrada por 24 determinar sus órbitas y elsatélites artificiales que orbitan la funcionamiento de los relojes atómicosTierra en 12 horas. Esto permite que así como enviar la información que 31
  • 4. Pachas R..- Levantamiento Topográfico - ACADEMIA – Trujillo – Venezuela – ISSN 1690-3226- Julio-Diciembre. Vol. VIII. (16) 2009 - 29 - 45será transmitida en forma de mensajedesde los satélites.Figura 2 Estaciones Master y deMonitoreo Fuente: Propia Se dice también que el receptor GPSFuente: Dana P.H (1995) esta formado básicamente por tres componentes: el hardware, el softwareSegmento del usuario y el componente tecnológico queEstá integrado por los receptores que acompaña a cada uno de ellos. Elcaptan las señales emitidas por los receptor GPS (Wells et al, 1986) es lasatélites y empleados para el pieza del hardware utilizado paraposicionamiento estático o cinemático. rastrear los satélites, es decir, paraEn general se conoce como receptor recibir las señales emitidas por losGPS (Casanova, 2002) al instrumento mismos.que recibe y decodifica la señal del El sistema de posicionamiento globalsatélite calculando las coordenadas del (Casanova, 2002) por satélite, GPS,punto deseado; es un equipo se basa en la medición de distancias aconstituido (Figura 3), por una antena partir de señales de radio transmitidascon preamplificador para capturar las desde los satélites cuyas órbitas sonseñales emitidas por los satélites, conocidas con precisión y loscanal de radio frecuencia, receptores que se encuentranmicroprocesador para la reducción, ubicados en los puntos cuya posiciónalmacenamiento y procesamiento de se desea determinar. La distancia dedatos, oscilador de precisión para la un satélite al receptor se calculageneración de códigos midiendo el tiempo de viaje de la señalpseudoaleatorios, fuente de energía de radio desde el satélite al receptor,eléctrica, interfase del usuario conociendo la velocidad de la señal deconstituida por la pantalla, teclado y radio, la distancia se calcula por mediopor un dispositivo de almacenamiento de la ecuación de movimiento uniformede datos. (d = v x t) distancia igual a velocidad por tiempo.Figura 3 Segmento del Usuario GPS A la medición de distancias (McCormac, 2008) de una posición terrestre a satélites se le denomina medición satelital de distancias; se mide el tiempo requerido para que la señal de radio viaje desde el satélite a un receptor, luego este tiempo se multiplica por la velocidad de la luz; al valor resultante se le conoce como 32
  • 5. Pachas R..- Levantamiento Topográfico - ACADEMIA – Trujillo – Venezuela – ISSN 1690-3226- Julio-Diciembre. Vol. VIII. (16) 2009 - 29 - 45pseudodistancia, el prefijo pseudo es que se genera una esfera de radioequivalente a “falso”, ya que la igual a la pseudodistancia y cuyodistancia obtenida tiene error, este centro se encuentra en el satélite,error se debe a que los relojes de los indicando que la posición del receptorsatélites son de muy alta precisión en se encuentra en un punto de lacomparación con los relojes que superficie de dicha esfera.poseen los receptores, lo que se Figura 5 Medición de la distancia a untraduce en un error en la medición del satélitetiempo de viaje de la señal. De hecho,si se pensase en que el receptortuviese el reloj de igual precisión al delsatélite, esta tecnología sólo estaría alalcance de algunos gobiernos debido alos altos costos que alcanzarían losreceptores.Cada satélite emite cada milisegundo Fuente: McCormac, J. (2008)una única señal codificada, queconsiste en una cadena de bits ( Al querer posicionar un punto deldígitos cero y uno) y recibe el nombre terreno, es decir, determinar sus tresde código PRN pseudorandom noise, coordenadas, se hace necesarioruido pseudoaleatorio, la cual es capturar la señal de cuatro satélites oreconocida por el receptor; esto es más; con la señal de un satélite laposible porque cada receptor tiene solución que se obtiene es una esferagrabado en su memoria una réplica de de radio igual a la pseudodistancia ycada uno de estos códigos, cuando el con centro en dicho satélite, indicandoreceptor sintoniza una señal de satélite que en algún lugar de la superficie dedetecta inmediatamente cuál satélite tal esfera se encuentra el punto cuyasesta generando la señal, el receptor coordenadas se desea conocer; alcompara la señal que está recibiendo realizar el registro de dos satélitescon el mismo código que ha generado (Figura 6), se genera una segundaen su interior; el patrón generado por el esfera que se intercepta con la primerareceptor no concuerda en posición con en una línea circular, figura que indicael de la señal que se recibe, tal como la posible ubicación del punto deseado;se ve en la Figura 4. al registrar el tercer satélite se generaFigura 4 Tiempo requerido para que la una tercera esfera cuya intercepciónseñal de satélite llegue al receptor con las otras dos produce dos posibles puntos de ubicación (Figura 7), una de estas soluciones se descarta por inadmisible; la posición del receptor se pudiera localizar de forma exacta si las mediciones de las distancias fuesen exactas, sin embargo, es necesario recordar que las mismas sonFuente: McCormac, J. (2008) distancias falsas o pseudodistancias, es por esto que se hace necesario elCuando un receptor registra la señal registro del cuarto satélite o más parade un satélite, este calcula la poder eliminar el error del tiempo,pseudodistancia, es decir, la distancia considerando que cada una de lasentre (Reyes y Hernández, 2003) la pseudodistancia está afectada por elantena del satélite y la antena del mismo error.receptor; puede entonces imaginarse 33
  • 6. Pachas R..- Levantamiento Topográfico - ACADEMIA – Trujillo – Venezuela – ISSN 1690-3226- Julio-Diciembre. Vol. VIII. (16) 2009 - 29 - 45Figura 6 Medición de las distancia a como una de las más importantesdos satélites. ventajas de esta tecnología es que las coordenadas obtenidas están referidas a un sistema único de referencia como lo es el WGS84, esto ha simplificado de una manera impresionante el manejo de este tipo de información en bases de datos compresibles yFuente: McCormac, J. (2008) utilizables por todos los usuarios, independientemente de su ubicaciónFigura 7 Medición de las distancias a geográfica. Puede decirse entoncestres satélites. (Wells et al, 1986) que con la llegada del posicionamiento global, llegó la era del posicionamiento preciso ya que el mismo puede realizarse en el momento que se desee a lo largo de las 24 horas del día y en cualquier día del año. Los levantamientos con GPS ofrecen (Wolf y Brinker, 1997) ventajas sobre los métodos tradicionales entre las queFuente: McCormac, J. (2008) se incluyen rapidez, precisión y capacidad operativa de día o de nocheActualmente se encuentra en el y en cualquier estado del tiempo. Pormercado una gran oferta de equipos estas razones se conoce (McCormac,GPS, que varían en el tipo de señal 2008) al Sistema de Posicionamientoque reciben y procesan, las técnicas Global GPS como la mejor herramientade medición y las modalidades de para levantamientos topográficos quefuncionamiento (estático o cinemático), se ha desarrollado en la historia, yadiferenciándose básicamente en la que con esta tecnología se puedeprecisión con la que registran los realizar cualquier tipo de levantamientodatos, existiendo equipos de una similar al que se haya ejecutadofrecuencia o de doble frecuencia, para utilizando las técnicas topográficasdiferenciar en el tipo de onda que convencionales, con la excepción deregistran, otra diferencia importante es aquello sitios donde sea difícil osi son de post proceso o de tiempo imposible recibir señales de radio dereal, para diferenciar aquellos cuyos los satélites; otra ventaja de estedatos deben bajarse a una sistema es que las señales de radio lascomputadora mediante el uso de un captan los usuarios de manera gratuitaprograma de aplicación o software en cualquier parte del mundo.para obtener las coordenadasgeodésicas de los puntos levantados y Estación Totalaquellos que suministran lascoordenadas en tiempo real es decir Se conoce con este nombre (Figura 8),sin que medie ningún tipo de proceso. al instrumento que integra (Torres yUna ventaja importante al realizar un Villate, 2001) en un sólo equipo laslevantamiento con GPS (Wells et funciones realizadas por el teodolitoal,1986) es que en este tipo de electrónico, un medidor electrónico delevantamiento no se requiere distancias y un microprocesador paraintervisibilidad entre los puntos, no se realizar los cálculos que seanrequiere de un azimut de referencia y necesarios para determinar las coordenadas rectangulares de los 34
  • 7. Pachas R..- Levantamiento Topográfico - ACADEMIA – Trujillo – Venezuela – ISSN 1690-3226- Julio-Diciembre. Vol. VIII. (16) 2009 - 29 - 45puntos del terreno. Entre lasoperaciones que realiza una EstaciónTotal (Wolf y Brinker, 1997) puede Figura 8 Estación Totalmencionarse: obtención de promedios SET 630 RK -Sokkiade mediciones múltiples angulares y dedistancias, corrección electrónica dedistancias por constantes de prisma,presión atmosférica y temperatura,correcciones por curvatura y refracciónterrestre, reducción de la distanciainclinada a sus componentes horizontaly vertical así como el cálculo decoordenadas de los puntos levantados.El manejo y control de las funciones dela Estación Total (Padilla, 2001) serealiza por medio de la pantalla y delteclado, las funciones principales seejecutan pulsando una tecla, como laintroducción de caracteresalfanuméricos, medir una distancia. Fuente: PropiaOtras funciones que se emplean pocoo que se utilizan sólo una vez, son El modo de operar una Estación Totalactivadas desde el menú principal, es similar al de un teodolito electrónico,funciones como la introducción de se comienza haciendo estación en elconstantes para la corrección punto topográfico y luego se procede aatmosférica, constantes de prisma, la nivelación del aparato. Para iniciarrevisión de un archivo, búsqueda de un las mediciones es necesario orientarelemento de un archivo, borrado de un la Estación Total previamente, para loarchivo, configuración de la Estación, cual se requiere hacer estación en unpuertos de salida, unidades de punto de coordenadas conocidas omedición, la puesta en cero o en un supuestas y conocer un azimut devalor predeterminado del círculo referencia, el cual se introducehorizontal se realizan también desde el mediante el teclado. Para la mediciónmenú principal. de distancias el distanciómetroLa pantalla es también conocida como electrónico incorporado a la Estaciónpanel de control, en ella se presentan Total calcula la distancia de maneralas lecturas angulares en el sistema indirecta en base al tiempo que tarda lasexagesimal, es decir los círculos son onda electromagnética en viajar de undivididos en 360º, de igual manera se extremo a otro de una línea y regresar.puede seleccionar para el círculo En el campo se hace estación con lavertical, ángulos de elevación o Estación Total en uno de los extremosángulos zenitales (el cero en el cuya distancia se desea determinar yhorizonte o en el zenit en el otro extremo se coloca unrespectivamente). reflector o prisma(Figura 9); es requisito indispensable que la visual entre la Estación Total y el reflector o prisma se encuentre libre de obstáculos, el instrumento transmite al prisma una señal electromagnética que regresa desde el reflector, la determinación precisa de la distancia 35
  • 8. Pachas R..- Levantamiento Topográfico - ACADEMIA – Trujillo – Venezuela – ISSN 1690-3226- Julio-Diciembre. Vol. VIII. (16) 2009 - 29 - 45se obtiene una vez que se hanaplicado las correcciones atmosféricas, La Estación Total, equipo (Swanston,de temperatura y de presión 2006) que se ha popularizado desdecorrespondiente. Estas correcciones finales del siglo XX e inicio del XXI,son efectuadas por el evita las incidencias negativas delmicroprocesador una vez que el factor humano durante la medición yoperador ha introducido por teclado cálculo, con un incremento sustancialestos valores. La Estación Total mide de la eficiencia y de la eficacia en lasdistancias repetidamente, el resultado operaciones de campo; puede decirseque aparece en pantalla es el entonces que la Estación Totalpromedio del número de veces que el (Padilla, 2001) constituye eloperador haya seleccionado. El tiempo instrumento universal moderno en laestimado en los equipos modernos es práctica de la Topografía, que puedede entre 3 y 4 segundos para ser utilizada para cualquier tipo dedistancias de 2.5 kilómetros, con una levantamiento topográfico de unaprecisión de +- (3 mm + 2 ppm) o manera rápida y precisa y el vaciadomenor. de datos de campo libre de error.Los prismas son circulares, de cristal La Estación Total es utilizada tanto enóptico de alta calidad, fabricados levantamientos planimétricos comoobservando estrictas tolerancias y altimétricos, independientemente delvienen acompañados de un conjunto tamaño del proyecto. Losde accesorios: portaprismas, soportes levantamientos realizados con estede prismas, bases nivelantes, trípodes, instrumento son rápidos y precisos, elbalizas o bastones para prismas, vaciado de los datos de campo estátrípodes para soporte de balizas o libre de error, el cálculo se hace abastones. través del software y el dibujo es asistido por computadora, lo cualFigura 9 Prisma Simple con tarjeta de garantiza una presentación final, elpuntería. CST berger plano topográfico, en un formato claro, pulcro y que cumple con las especificaciones técnicas requeridas. Planificación Swanston, (2006, p.160) define a la planificación como: “las acciones, decisiones y disposiciones anticipadas, que tienen como objeto fijar los modos cómo ejecutar la labor topográfica para garantizar la construcción de un mensaje geoespacial veraz (fiel y confiable)…bajo un régimen de alta eficiencia técnica y económica.” Todo levantamiento topográfico debe contemplar una planificación, entendiéndose esta como el conjunto de actividades previas que se realizan con la finalidad de hacer uso óptimo de los recursos disponibles, en cuanto a equipos, recursos humanos,Fuente: Propia financieros y el factor tiempo, con la 36
  • 9. Pachas R..- Levantamiento Topográfico - ACADEMIA – Trujillo – Venezuela – ISSN 1690-3226- Julio-Diciembre. Vol. VIII. (16) 2009 - 29 - 45finalidad de obtener un producto de 10), para validar la misma; la idea escalidad en tanto a precisión y exactitud ratificar la información recopilada deque cumpla con las exigencias del manera que el plan de trabajo que seproyecto que se tiene planteado elabore se ajuste tanto como seadesarrollar. Las actividades de campo posible a las condiciones existentes eny de oficina incluyen tanto las el sitio. En esta visita es tambiénmeramente técnicas como las de importante realizar un reconocimientologística. Esta etapa de planificación es físico de la zona con la finalidad deimportante para poder elaborar el plan establecer la metodología a serde actividades o plan de trabajo de utilizada en la recolección de los datos,manera que el mismo pueda verificar la existencia de puntos dedesarrollarse con los recursos que se control si fuese el caso o por lotienen previstos. contrario seleccionar la ubicaciónLa recopilación de información básica estratégica de los puntos que servirántanto técnica como logística constituye de control, así como de los ejesla primera fase en esta etapa de operativos para el levantamiento.planificación; en cuanto a la De igual manera (Torres y Villate,información técnica, esta incluye la 2001) sostiene que además de larecopilación de cartas topográficas, localización de los puntos de control,planos, ortofotos, inventario de la red es también importante localizar degeodésica del país a una escala antemano los principales accidentesadecuada que cubra la zona de topográficos y obras civiles existentestrabajo, elaborados por organismos en el área, para poder de esta manerapúblicos o privados. Por otro lado es hacer una planificación eficiente delimprescindible tener en cuenta las levantamiento y utilizar comoespecificaciones del proyecto así como referencia y control las coordenadaslas tolerancias permitidas. de los puntos conocidos.Finalmente dentro de la información deíndole técnica es importante verificar Figura 10 Visita de Reconocimiento.la disponibilidad de equipos e Sector Las Peñitas. Municipioinstrumentos topográficos. En cuanto a Pampanito. Trujillola logística, es preciso verificar ladisponibilidad del personal de campocalificado, asistentes y ayudantes, esnecesario comprobar las facilidadespara movilización y traslado delpersonal, disponibilidad en el sitio parael alojamiento, alimentación y laprestación de servicios mínimosnecesarios durante el período que dureel trabajo de campo. Adicionalmente sehace necesario que el recursofinanciero esté disponible para lacancelación oportuna de sueldos ysalarios del personal de campo así Fuente: Propiacomo la adquisición de cualquier otroinsumo. Finalizada la validación de laUna vez recopilada la información información básica ya es posible labásica es importante revisarla y elaboración del plan de trabajo paraanalizarla, para lo cual es necesario que la administración del recursorealizar una visita de campo (Figura humano, de equipos y de los recursos 37
  • 10. Pachas R..- Levantamiento Topográfico - ACADEMIA – Trujillo – Venezuela – ISSN 1690-3226- Julio-Diciembre. Vol. VIII. (16) 2009 - 29 - 45financieros arroje como resultado un franca en todas las direcciones, desdeproducto con la calidad técnica exigida un ángulo de elevación de 15º hasta elpor el proyecto; en el plan de trabajo cenit, los satélites no se observan bajo(Swanston, 2006) se deben considerar ángulos menores de 15º.los costos, plazos y cronogramaspara la ejecución de las actividades Señalizaciónestablecidas; en caso de que lamagnitud del trabajo lo amerite este Una vez que se ha establecido el planplan debe considerar también las de trabajo se hace necesario pasar adistintas cuadrillas y responsables de la fase de señalización; esta actividadlas mismas, es importante tener en constituye un paso importante en todocuenta que mientras más clara y levantamiento, ya que la mismadetallada sea la planificación mayores resalta la ubicación (Swanston, 2006)serán las posibilidades de realizar el de los puntos de control y de cualquierlevantamiento con la calidad y tiempo otro punto de interés, de acuerdo alestablecido y con los recursos propósito y permanencia en el sitio.presupuestados. En resumen, de lo Las señales pueden ser de puntería,que se trata es de poder establecer de de observación o en algunos casosmanera anticipada las acciones para la obedece a ambos propósitos, se dicecaptura de datos, proceso y cálculo que una señal es de puntería cuandopara la elaboración del plano se dirigen visuales desde otrostopográfico. La captura de datos parte puntos, en este tipo pueden señalarsede los puntos de control y termina con al jalón y las miras; las señales delos puntos de detalle; el proceso y observación se refiere a los puntos decálculo permite obtener la información control, generalmente se encuentrannecesaria para la elaboración del plano al ras del piso y debido a sutopográfico así como el cálculo de importancia son resguardadas yáreas y volúmenes. referenciadas por el responsable enLa selección eficiente de los puntos de campo; las señales de doble propósitocontrol es clave para la eficiencia en la se refiere a puntos que son de controlejecución de las labores de campo, y al mismo tiempo van a serésta junto con una adecuada observados desde otros puntos delseñalización conforman como se dijo terreno.anteriormente el punto inicial para la Desde el punto de vista del tiempo quecaptura de datos. La ubicación de los se requiera que la señal permanezcapuntos de control obedece netamente en sitio, las mismas pueden sera criterios técnicos fundamentados en permanente, semipermanentes ola íntervisibilidad de los vértices y transitorias (Figura 11), las señalescobertura de la zona a ser levantada. permanentes se construyen para queAl planificar un levantamiento GPS sean visibles durante la fase de(Wolf y Brinker, 1997) se debe tomar levantamiento y las otras etapas delen cuenta varios factores, una proyecto y que además permanezcanconsideración importante es la aún una vez finalizado el mismo paraubicación de las estaciones, las cuales ser utilizadas en el control de la obradeben ser accesibles. Es importante que se va a construir. Lasmarcar y describir claramente cada semipermanentes se espera que durenpunto de estación con la finalidad de desde la fase de estudio hasta laque sea fácilmente reconocido al finalización de la construcción,momento de iniciar la captura de datos. generalmente son construidas conSe recomienda que los puntos concreto pobre. Las transitorias sonseleccionados tengan visibilidad señales que sirven solamente para 38
  • 11. Pachas R..- Levantamiento Topográfico - ACADEMIA – Trujillo – Venezuela – ISSN 1690-3226- Julio-Diciembre. Vol. VIII. (16) 2009 - 29 - 45materializar las verticales tanto de lospuntos de control como de detalle; en Captura de Datoscampo se utilizan estacas de madera,jalones, cabillas cortas; en superficies En el pasado, los registros de campode asfalto o concreto se utilizan clavos se preparaban exclusivamente a manopara concreto, marcas de pintura, (Wolf y Brinker, 1997) en libretas demiras etc. campo, los datos de campo ya seanCuando en el levantamiento se utiliza hechos manual o electrónicamente sonGPS y Estación Total, las labores de los únicos registros permanentes. Alseñalización se realizará primero en realizar un levantamiento con GPS ylos puntos de control; para ésto y de Estación Total se entiende por capturaacuerdo a la naturaleza del mismo, se de datos a la acción de registrar yutilizará concreto y un clavo de acero o almacenar las magnitudes requeridascabilla en la cual se le tallará una cruz para el cálculo de las coordenadas depara que al momento de realizar las los puntos levantados. La captura detareas de centrado, quede claramente datos se inicia con el posicionamientoestablecido el punto topográfico. Una de los puntos de control, puntos quevez establecidos los puntos de control, van a definir la línea de referencia ose realizarán las labores de línea base que se requiere paraseñalización de los puntos a ser orientar la estación total; continúa conlevantados, en este caso y de acuerdo la captura de los puntos de interés,a las condiciones propias de la zona, finalizando con los puntos de detalle.los puntos topográficos pueden Al presentar la informaciónseñalarse con pintura, estacas de relacionada a la captura de datos semadera o pedazos de cabillas. hará referencia a los equipos que posee el Laboratorio de TopografíaFigura 11 Señales Permanentes y del NURR, el PROMARK 3 GPSSemipermanentes diferencial, de la casa Magellan y la Estación Total SET 630 RK de Sokkia. Un equipo GPS diferencial consta de dos receptores, cada uno posee una antena integrada, que es suficiente cuando el mismo es utilizado como navegador, y una antena externa que debe instalarse en el punto donde se estaciona cada receptor (Figura 12).Fuente: Propia 39
  • 12. Pachas R..- Levantamiento Topográfico - ACADEMIA – Trujillo – Venezuela – ISSN 1690-3226- Julio-Diciembre. Vol. VIII. (16) 2009 - 29 - 45Figura 12 Antena GPS Promark satélites pero se requiere como mínimo 5 satélites con buena disponibilidad y geometría para realizar el posicionamiento del punto, esto hace posible su uso aun en zonas boscosas o donde existen edificaciones en la cercanía.3 Existen tres métodos distintos e independientes que se pueden utilizar para realizar el posicionamiento: el modo Estático, Stop and Go y el Cinemático, la selección del mismo se hará en función del grado de precisión que se espere obtener. El posicionamiento de los puntos de control debe realizarse con precisión,Fuente: Manual de Referencia ya que los mismos serán utilizadosPROMARK 3 para orientar la Estación Total y calcular las coordenadasEn campo uno de los receptores se rectangulares de los puntosestaciona en el punto de coordenadas levantados; en este artículo seconocidas el cual se identifica como describirá sólo el método Estático yapunto BASE o punto de referencia; el que es el método que produce lossegundo receptor el ROVER se resultados más precisos y confiablesestaciona en el punto de coordenadas para posicionar los puntos dedesconocidas (Figura 13). Ambos referencia o puntos de control.receptores recogen simultáneamente El posicionamiento estático (Wells etlas señales emitidas por los satélites al,1986) implica que los puntos quealmacenando esta información en su van a ser posicionados no presentanmemoria interna de semiconductores ningún tipo de desplazamiento oo en una tarjeta SD, según lo haya movimiento con respecto a otrosprogramado el usuario. Este sistema puntos cercanos a ellos. Para realizarse denomina diferencial ya que el el posicionamiento por este método semismo, a partir de las mediciones hace necesario disponer de un puntoGPS capturadas en el receptor BASE de coordenadas conocidas; el mismoy mediante un proceso de ajuste, se utilizará como punto BASE paradetermina las correcciones o las realizar el posicionamiento de los otros“diferencias” necesarias para obtener puntos de control, el fabricante dellas coordenadas del punto que son las PROMARK3 establece que la distanciacoordenadas conocidas, y aplica entre el punto BASE y el ROVER noestas mismas correcciones a las debe ser mayor a 20 Km.mediciones capturadas por el ROVER En este método se recogen datospara el cálculo de las coordenadas del brutos provenientes de todos lospunto cuya posición se desconoce. satélites disponibles, tanto en la BASEEste equipo viene programado de como en el ROVER de maneramanera que sólo registra los datos simultánea (Figura 14), la soluciónprovenientes de satélites ubicados a (Wells et al,1986) puede obtenerse en10º del horizonte, aun cuando registre tiempo real o una vez finalizada lasatélites ubicados entre 0º y 10º no campaña de medición se realiza elregistrará estos datos. Tiene postproceso de la misma. Elcapacidad para aceptar hasta 12 PROMARK3 calcula las coordenadas 40
  • 13. Pachas R..- Levantamiento Topográfico - ACADEMIA – Trujillo – Venezuela – ISSN 1690-3226- Julio-Diciembre. Vol. VIII. (16) 2009 - 29 - 45mediante el postproceso de los datosbrutos. El fabricante del PROMARK 3, indica en su manual que la precisión del levantamiento estático es de 0,005 m + 1ppm en levantamiento horizontal y 0,010 m + 2ppm en levantamiento verticalFigura 13 Ubicación GPS en BASE Una interrogante frecuente es por(izquierda) y ROVER (derecha) cuánto tiempo deben registrarse datos en la Base y el Rover; esta duración depende de factores como la distancia existente entre la base y el rover, ya que a mayor distancia mayor será el tiempo necesario de observación; otro factor son las condiciones ambientales, ya que si en la zona existe vegetación densa u otro tipo de obstáculo puede necesitarse mayor tiempo de observación para registrar los datos necesarios para el posicionamiento del punto deseado. Por último puede señalarse a la geometría de los satélites, es decir, la posición de los satélites en el espacio como otro factor que incide en la duración del levantamiento; si durante una observación se presentan períodos donde la disponibilidad o geometría de los satélites es deficiente, entonces es recomendableFuente: Propia prolongar el período de observación para compensarlo.Figura 14 Captura de datos brutos El PROMARK3 en la pantalla. identificada como Levantamiento Estático Figura 15 presenta una ventana que indica la posición de los satélites en el espacio, identificada con PDOP, los valores mostrados son un indicador de la calidad de la distribución de los satélites y de su impacto en la precisión de las observaciones GPS, a menor valor del PDOP mejor será la distribución de los satélites y por lo tanto mayor será la precisión de las observaciones; un rango de 3-5 se considera bueno, entre 1-3 óptimo y si está por encima de 5 es recomendable realizar el posicionamiento en otro momento. DeFuente: Manual de Referencia igual manera en la misma pantallaPROMARK 3 existe otra ventana identificada como 41
  • 14. Pachas R..- Levantamiento Topográfico - ACADEMIA – Trujillo – Venezuela – ISSN 1690-3226- Julio-Diciembre. Vol. VIII. (16) 2009 - 29 - 45Rango obs. (Rango de observación), intercambiable lo que permite elel cual indica la longitud máxima de la almacenamiento de una gran cantidadlínea base que se puede determinar de datos. La SET 630RK dispone decon precisión en el postproceso; una memoria interna con capacidad decuanto más datos recoja mayor será almacenamiento de 10.000 puntos.el valor mostrado en esta ventana. Es En campo, para iniciar la captura denecesario conocer la distancia datos de los puntos del terreno, seaproximada entre la BASE y el empieza por hacer estación y nivelar laROVER; cuando en dicha ventana Estación Total sobre uno de los puntosaparezca una cantidad mayor que la de control posicionado previamentedistancia estimada, es el momento de con el GPS, se ingresan lasdetener la sesión de medición. coordenadas de este punto y se dirigeFigura 15 Pantalla Levantamiento una visual al otro punto de control y seEstático ingresan las coordenadas del segundo punto de control o el azimut de esta línea base; este procedimiento orienta la Estación, y define la línea base o línea de referencia que no es otra cosa que una línea de la cual se conoce las coordenadas rectangulares de sus extremos o la coordenada de uno de ellos y el azimut de la misma. Con estaFuente: Manual de Referencia información el microprocesador estaráPROMARK 3 en capacidad de calcular y presentar en pantalla las coordenadasEstación Total rectangulares de los puntos donde seEl microprocesador de la Estación ha colocado el prisma y se hanTotal (Swanston, 2006) está registrado mediciones. Al desplazar lahabilitado para crear data confiable y Estación Total a otro punto, paradepurada a partir de un menú de completar la captura de datos, secálculos estandar que comprende repite el procedimiento de orientaciónpromedio de mediciones múltiples, de la Estación.corrección electrónica instantánea de Es importante señalar las ventajas dedistancias por constante de prisma, la captura y (Padilla, 2001)refracción atmosférica, presión y almacenamiento electrónico de datoscurvatura terrestre, reducción de comparados con los métodosdistancias inclinadas a su componente tradicionales de registro manual, entrehorizontal y vertical, además del las que cabe mencionar: a) rapidez encálculo de cotas. el levantamiento, ya que sólo conLas Estaciones Totales pueden pulsar una tecla realiza las medicionestransferir los valores medidos de necesarias y los almacena en elángulos, distancias y coordenadas a dispositivo seleccionado por eldispositivos electrónicos de operador, b) eliminación de errores dealmacenamiento de datos; en general lectura y anotación en las libretas depuede decirse que existen dos tipos de campo c) rapidez en el trabajo desistemas de almacenamiento: oficina, los datos son bajadosalmacenamiento de datos en la directamente a la computadora enmemoria interna del instrumento y el pocos minutos, procediendo, mediantesistema de almacenamiento externo el software apropiado, a realizar losmediante tarjetas de memoria tipo cálculos necesarios para finalmentePCMCIA; este tipo de tarjeta es obtener el dibujo topográfico asistido 42
  • 15. Pachas R..- Levantamiento Topográfico - ACADEMIA – Trujillo – Venezuela – ISSN 1690-3226- Julio-Diciembre. Vol. VIII. (16) 2009 - 29 - 45por computadora. Entre las computador permitiendo realizar lasdesventajas se pueden mencionar: a) modificaciones que sean necesarias.impericia del operador para realizar la Los datos se pueden introducircolección electrónica de manera (Torres y Villate, 2001) mediante elcorrecta b) pérdida de datos de campo teclado o por archivos con lasdebido a fallas del dispositivo de coordenadas de los puntos del terrenoalmacenamiento c) pérdida accidental que se han levantado. Los aspectos ade los datos de campo. ser considerados son los mismos que se toman en cuenta al dibujar el planoRepresentación Gráfica- Dibujo topográfico de manera manual:Asistido por Computadora selección de la escala, cuadricula, leyenda, recuadro de identificaciónLas mediciones realizadas en un etc.levantamiento topográfico deben ser El uso de los sistemas CAD presenta(Casanova, 2008) representadas varias ventajas entre las que se puedegráficamente de manera precisa; mencionar la velocidad en ladebido a que los planos topográficos elaboración del plano topográfico,son utilizados para el desarrollo de eliminación de errores, mayorproyectos de infraestructura se hace precisión y la obtención de unnecesario plasmar en ellos en forma producto final más consistente yresumida la mayor información acabado; el almacenamiento enposible. formato digital permite obtener tantasLos sistemas de dibujo asistido por copias como se desee de maneracomputadora conocidos como CAD, rápida y en el momento requerido,por sus siglas en inglés Computer otra ventaja es que estos formatos seAided Drawing, se han vuelto muy pueden transmitir de forma electrónicacomunes (Wolf y Brinker, 1997) en los de un usuario a otro a través de latrabajos de Topografía, en estos red. Puede afirmarse que lassistemas el componente más herramientas CAD brindan al usuarioimportante es el software asociado a (Swanston, 2006) la posibilidad delos mismos, este permite al operador obtener productos de elevadísimainteractuar con la computadora y calidad bajo regimenes de altaactivar las diferentes funciones del eficiencia técnica y económicasistema; hoy en día existen en el propendiendo a la eliminación demercado una variedad de programas errores y equivocaciones deutilizados para realizar el dibujo del apreciación, de lectura o deplano topográfico que permiten transcripción. Sin embargo, a pesarobtener un producto con un acabado de todas las ventajas antes señaladasimpecable en un tiempo muy corto, (Wolf y Brinker, 1997) se recomiendacon las ventajas que ofrece el que el responsable de campo, quienformato digital de almacenamiento y esta familiarizado con la zona, revisereproducción tantas veces y al el plano topográfico para detectarmomento requerido. posibles errores; por otro lado seLos componentes básicos de (Torres resalta la importancia dely Villate, 2001) un sistema CAD son entrenamiento previo en el uso deun computador de cierta capacidad, el estas herramientas para evitar erroressoftware respectivo y una impresora o y equivocaciones en su uso.plotter. Estos sistemas permitendibujar los planos topográficos entiempo real y permite la observacióndel mismo en la pantalla del 43
  • 16. Pachas R..- Levantamiento Topográfico - ACADEMIA – Trujillo – Venezuela – ISSN 1690-3226- Julio-Diciembre. Vol. VIII. (16) 2009 - 29 - 45Conclusiones campo, así como en la validación del producto final; tareas estas que sinSin lugar a dudas que las nuevas lugar a duda está fundamentadas entecnologías han revolucionado de los conocimientos y experiencia enmanera contundente el “como” hacer campo del profesional de latopografía la era digital pone a Topografía.disposición del profesional de la Es indiscutible que el uso de un parTopografía el manejo en formatos de receptores de GPS de precisión ydigitales de la información que se de la Estación Total, es larecaba previamente, archivos combinación perfecta para efectuardigitales que contienen los datos prácticamente cualquier tipo decapturados en campo, software o levantamiento topográfico, de maneraprogramas especializados para el de garantizar la eficiencia, seguridadproceso de esos datos y cálculo de de la información y pronta respuesta alas coordenadas rectangulares de los los requerimientos del proyecto,puntos del terreno, base de datos independientemente de la ubicaciónpara ser procesados por el software geográfica, topografía del lugar,de aplicación en un sistema CAD, lo vegetación y condicionesque conlleva a la obtención del atmosféricas, entre otras. Puedeproducto final del levantamiento: el decirse (Torres y Villate ,2001) queplano topográfico. debido a que la información inicial seLa realidad de hoy es que la Estación obtiene en formato digital y para laTotal y el GPS (McCormac, 2008) se captura de datos se utiliza GPS yutilizan juntos, este último, en estaciones totales, así como el usoprincipio, para el posicionamiento de de las herramientas CAD en lapuntos de control y la Estación para la obtención del plano topográfico, seobtención de la información puede afirmar que hoy en día estopográfica de los punto de interés. Es posible hacer un levantamientoimportante resaltar que el uso de las topográfico automatizado de principionuevas tecnologías adaptadas al a fin.levantamiento topográfico requiere Si se compara el levantamientoque el profesional responsable y el tradicional realizado con teodolito yresto del personal se capaciten nivel de Ingeniero con uno realizadomediante cursos, talleres, lectura de con GPS y Estación Total, sonmaterial especializado y de la práctica indiscutibles los beneficios que lasen el uso de las mismas, sin embargo, nuevas tecnologías han aportado aa pesar de las bondades que nos esta área del conocimiento; entreofrecen las nuevas tecnologías, tales otros se puede señalar mayorcomo rapidez, precisión, eliminación precisión, automatización en lade errores derivados de la captura de datos, rapidez, manejo deintervención humana en procesos la información en formatos digitales ycomo registro, anotación y traspaso la obtención del producto final: elde información, pulcritud, plano topográfico con característicasalmacenamiento y posibilidad de impecables impensables en losmodificación del producto final, no se levantamientos tradicionales.puede dejar de lado la importancia del Debido a la importancia que tiene lacriterio del profesional de la topografía Topografía en el desarrollo deen la selección acertada de la proyectos de construcción deubicación de puntos de control, en el infraestructura tan importantes paraestableciendo de las líneas base y los planes de desarrollo del país, elejes operativos para las tareas de Núcleo Universitario Rafael Rangel ha 44
  • 17. Pachas R..- Levantamiento Topográfico - ACADEMIA – Trujillo – Venezuela – ISSN 1690-3226- Julio-Diciembre. Vol. VIII. (16) 2009 - 29 - 45adquirido los equipos aquí SWANSTON, G. (2006) Topografía:mencionados para incorporar al mensaje gráfico geoespacial.estudiante de Ingeniería en el uso de Universidad Central de Venezuelalas mismas. Es común oír de algunos pag. 159, 464,160- 164,171, 466,413profesionales, e incluso de algunos Dana, P.H, (1995) Global Positioningestudiantes que es anticuada la System Overview. University ofenseñanza (McCormac, 2008) de los Texas.fundamentos de la Topografía, tales URL.http//www.colorado.edu/geograpcomo la Teoría de Errores, medición hy/gcraft/notes/gps/gps_htmlde distancia con cinta, si con sólo WELLS, D.E., BECK, D.apretar algunos botones se pueden DELIKARAOGLOU, A. KLEUSBERG,hacer mediciones muy precisas, sin E.J. KRAKJWSKY, G.embargo como se ha establecido en LACHAPELLE,R.B,LANGLEY,M.NAKIla información presentada en este BOGGLU,K.P.SCHWARS,J.M.trabajo, el criterio del profesional de la TRANQUILLA Y P. VANICEK(1986).Topografía está presente en las Guide to GPS Positioning. Canadiantareas de planificación, selección de GPSpuntos de control y validación del Associates,Fredericton,N.B.,Canada.producto obtenido. Pag, 3.08, 4.17, 11.01, 3.15, 11.0,En este trabajo no se aborda las 4.18.consideraciones del postproceso de CASANOVA, L. (2008) Topografíalos datos capturados ni lo relacionado Plana. Talleres Gráficosa los errores que afectan las Universitarios. Universidad de Losmediciones GPS; sin embargo, la Andes Venezuela. Pag. 10.8, 10.2, 8.1comprensión de ambos aspectos le MCCORMAC, J. (2008). Topografía.permite al profesional de la Topografía Limusa Wiley. Mexico pag 267, 270,tomar decisiones oportunas que 268, 265, 179, 8permitan la obtención de un producto REYES, M., Y HERNÁNDEZ,A.final de alta calidad haciendo uso (2003). Tratamiento de Errores enóptimo de los recursos previamente Levantamientos Topográficos.seleccionados. Instituto Nacional de Estadísticas, Geografía e Informática. Mexico Pag 252-253 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS PADILLA, J. (2001) Manual del Curso de Topografía Moderna. ProcesosTORRES A.,VILLATE E.(2001) Cartográficos Automatizados. México.Topografía 4ª edición. Bogota Pag. 1-25Pearson Educación de Colombia pag MAGELLAN, MANUAL DE17, 380, 379, 435,431, 74,436. REFERENCIA PROMARK 3, Pag. 6,-WOLF P., BRINKER R. (1997) 8, 11, 50Topografía 9ª edición. Mexico.Alfaomega. pag 469, 494,224, 488,60,384, 386-389 45