Topografía Automatizada: Introducción y Beneficios

TOPOGRAFIA II
CLASE N° 01
Tema: Topografía Automatizada
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
DEPARTAMENTO ACADEMICO DE VIALIDAD Y GEOMÁTICA
Profesor: Ing°. WILDER GRÁNDEZ VENTURA
TV-114G
3/04/2023 Docente: Ing°. Wilder Grández Ventura 1

➢ Topografía Automatizada.
➢ Utilización de equipos digitales: Estación Total, Drones, introducción a GPS.
➢ Complementar conocimientos de Topografía I.
❑ Triangulaciones, trilateraciones.
➢ Presentar sus aplicaciones en diversos campos de la Ingeniería.
❑ Trazado de línea de gradiente.
❑ Proyectos viales: carreteras, puentes, túneles.
❑ Proyectos diversos: hidráulicos, urbanos, mineros, hidráulicos, batimetría.
➢ Fundamentos de Geodesia, cartografía, sistemas satelitales, S.I.G.
2
Docente: Ing°. Wilder Grández Ventura
3/04/2023
Objetivo.

DEFINICIÓN DE TOPOGRAFÍA.
LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO
Trabajo de Gabinete
Etapas.
Recopilación de información.
Planificación del levantamiento
Trabajo de Campo
3
3/04/2023

MÉTODOS DE LEVANTAMIENTOS TOPOGRÁFICOS:
➢ Radiación.
➢ Poligonación.
▪ Abierta
▪ Cerrada
➢ Triangulación.
➢ Trilateración.
4
3/04/2023

Qué es la topografía Automatizada?
✓ Es la automatización de las funciones operativas de los instrumentos
topográficos.
❑ Automatización al recolectar la información (datos) en campo.
❑ Automatización al procesar la información (datos) en oficina.
✓ La automatización de la topografía mejora substancialmente la precisión del
trabajo, el tiempo de ejecución en terreno y las tareas de oficina.
✓ Sin embargo, la automatización no puede reemplazar los criterios técnicos del
Ingeniero o Topógrafo que realiza el trabajo. (el procesamiento con software
requiere de la observación del profesional que participó en las mediciones ).
✓ Estas nuevas tecnologías requieren una adecuada formación.

✓ Medición Angular a través de un Limbo
Graduado de Cristal
✓ Lectura Angular mediante un microscopio
de lectura
✓ Medida de distancias con Mira a través de
hilos reticulares y cálculo por fórmula
✓ Cálculo por fórmula de distancia
Horizontal, Distancia inclinada y diferencia
de altura en gabinete
✓ En un día se miden aprox. 500 puntos con
trascripción a la libreta de campo.
✓ Máxima medición de distancias: 400 m
✓ Baja precisión en la medida de distancias
✓ Medición Angular a través de un codificador
Incremental
✓ Valor angular en pantalla se almacena en
memoria.
✓ Medida de distancias electrónicamente con
prismas y rayos infrarrojos; mostrado en
pantalla y almacenado en memoria.
✓ Lee directamente y muestran en la pantalla
distancia horizontal, distancia inclinada y
diferencia de altura
✓ En un día se pueden medir mas de 1500
puntos y almacenarlos en la memoria.
✓ Mayor distancias de medición: 2 km a mas.
✓ Alta precisión en la medida de distancias
Topografía Convencional Topografía Automatizada
DIFERENCIAS

DIFERENCIAS
Topografia
Convencional
Topografia
Automatizada
Lectura de datos Visual Pantalla Cuarzo Liquido
Registro de datos
Manual/Libreta de
Campo
Automatico/Libreta
Electronica
Procesamiento de
datos
Manual/Formulas
Taquimétricas
Automatizado/
Algoritmos
Transferencia de
datos de campo
Manual
Automático/Interfase/
R.C.
Elaboración de
Planos
Dibujo Manual Software de Aplicación
Transmisión de
datos
Planos
CD (Zip), USB, Nube,
Internet, etc.

Que beneficios reporta la
Topografía Automatizada?
✓ Reducción de Tiempos
✓ Reducción de Equipos
✓ Reducción de costo Operativo
✓ Reducción de esfuerzo Humano
Menor
Costo

Aprox.
Año 1920
Se fabrican los
Primeros limbos
de cristal
transparente
Teodolito alcanza
Su máximo diseño.
Precisión alcanzada
hasta fracciones de
segundo (Med Ang)
(Aparece Método de
Triangulación)
EVOLUCION DE LA TOPOGRAFIA

1948: Erick Bergstrand crea el GEODIMETRO, emplea Luz Visible
(Aplicaciones a la Geodesia Moderna), 45 Km.
Año 1948
Aparece el primer
Distanciómetro
Electrónico(Geo
dímetro)
Mejora la precisión en la
medición de Distancias
(Precisión: 5mm +
1 ppm)
(Aparece la trilateración)
Empleo de
Teodolito y
distanciómetro
Información redundante
(Empleo del método de
Mínimos Cuadrados)

1957: T. L. Wadley desarrolla el TELUROMETRO, emplea
Micro Ondas (Aplicaciones a la Geodesia Moderna), 80
Km.
FINALES AÑOS 60: Empleo de LÁSER E INFRARROJOS.
1968: Invención de los distanciómetros electro-ópticos de rayo
láser. Wild fabrica el modelo de Distanciómetro DI-10,
que, por su pequeño tamaño, puede ajustarse a un
Teodolito, ganando rapidez y precisión en las
mediciones topográficas. Nos acercamos a la Estación
Total.
1

Inicios 1985
Se acopla el
Distanciómetro
al Teodolito
Electrónico
Se
comercializa la
Estación Total
Modular
Inicios 1990
Se comercializa
La Estación Total
Robótica
3/04/2023
Docente: Ing°. Wilder Grández Ventura 1
2

➢ Es el instrumento que realiza la medición de distancias, pudiendo
ser: Electromagnético cuando utilizan microondas o electroópticos
cuando utilizan luz láser o infrarrojo.
DISTANCIOMETRO
➢ Es el instrumento que nos permite obtener medidas Angulares y
permite mostrar estas medidas en una pantalla de cuarzo líquido
(LCD).
➢ Para la lectura de estas medidas existen dos sistemas de lectura:
Sistema Incremental y Sistema Absoluto.
➢ La precisión varia entre 1” y 10” (Estos números son valores
estadísticos que dependen del equipo)
TEODOLITO ELECTRONICO

En este sistema el ángulo se obtiene por variación de una magnitud
susceptible de medida electrónica
Sistema Incremental:
➢ Los limbos incrementales no poseen un valor fijado en sus superficie.
➢ Miden Incrementos de valores angulares, respecto a un origen de
referencia aleatorio.
➢ El limbo posee codificaciones mediante zonas claras y oscuras y al girar
el limbo, la luz atraviesa las zonas claras produciéndose un tren de
ondas que son contados por el fotosensor.
➢ En las estaciones con este tipo de Codificador el limbo se genera al
momento de encender el instrumento, por tanto el limbo no existe
físicamente.
CODIFICADOR GIRATORIO INCREMENTAL

➢ Dispone de un limbo codificado que es leído por fotosensores que
mueven en conjunto con la alidada ( Dinámico ) o que están fijos
(Estáticos).
➢ Las estaciones Totales con este tipo de codificador se caracterizan
porque dentro de su estructura, el limbo, existe físicamente, por lo
que, en el instante que se enciende el equipo inmediatamente
muestra los ángulos.
➢ Las Estaciones Totales con este tipo de codificador son de la casa
LEICA
CODIFICADOR ABSOLUTO
Este sistema lleva sobre el circulo de cristal fijado un origen o cero
absoluto
Sistema absoluto.

Instrumento que resulta de la integración en un solo equipo del
sistema electrónico de medida de ángulos y el sistema
electroóptico para la medida de distancias, con un
microprocesador para el cálculo automático de datos
Topográficos.
LA ESTACION TOTAL
Este Sistema consta de:
➢ Distanciómetro.
➢ Teodolito electrónico.
➢ Microprocesador.
➢ Memoria - Colectora (Libreta
Electrónica de Campo).
➢ Programas y Funciones
Especiales.

Distancia(m)
Características Distancia (m)
Características
1200
3500
4500
Con Miniprisma
Con un prisma GPR1
Con 1 prisma GPR1
Con 3 prismas
80 - 200
5000
7500
Sin prisma
Con 3 prismas
Luz Infrarojo Luz láser
➢ Las estaciones totales que trabajan con luz infraroja requiere
necesariamente tener un prisma (espejo) en la cual la señal rebote, el
prisma es un elemento externo de medición, que se coloca en forma
perpendicular a la visual
➢ El alcance máximo depende del equipo (1 a 6 km) y del número de
prismas que se este utilizando.
➢ En caso de tener estaciones que trabajen con luz láser, no necesitan
prisma para leer distancias.
➢ A mayor cantidad de prismas mayor distancia.

MARCA CANTIDAD DE PRISMAS DISTANCIA (m)
TOPCON
LEICA
01 Prisma
03 Prismas
01 Prisma
03 Prismas
900
5000
2500
1200
Para la medición de distancias de alta precisión es indispensable que
el prisma este colocado sobre una base nivelante

ALGUNOS TIPOS DE PRISMAS

PORTA PRISMA CON PRISMA
3/04/2023

La constante es 30 mm, cuando el
prisma esta según la posición que
muestra la figura
La constante es 0 mm, cuando el prisma
esta según la posición que muestra la figura
3/04/2023 Docente: Ing°. Wilder Grández Ventura
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COLECTORA (LIBRETA DE CAMPO ELECTRONICA)
Es el componente de la Estación Total donde se almacenan los datos
tomados en campo.
En estas colectoras además de almacenar datos de campo, almacenan
los programas de topografía que permiten procesar los datos tomados en
campo
Existen dos tipos de colectoras :
- Colectoras Externas
- Colectoras Internas

Son aquellas que se encuentran conectados
con la estación mediante un cable, y tiene la
forma de una calculadora
Ventajas.
➢ Permite almacenar gran cantidad de
puntos
➢ Permite ampliar la memoria
➢ Para transferir datos a la computadora no
es necesario llevar la estación a donde se
encuentra esta, sino solo la colectora
COLECTORA EXTERNA
Desventajas:
➢ Es necesario aprender a usarla en forma
independiente de la estación
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Es aquella colectora que se encuentra en la estación
Existen dos tipos:
➢ Las que se encuentran fusionadas con la
estación
➢ Las que se pueden sacar de la estación
COLECTORA INTERNA
Ventajas:
Se aprende a utilizar junto con la estación
Desventajas:
Generalmente no se puede ampliar la memoria tiene
una capacidad limitada de memoria, por tanto
limitada capacidad para la toma de datos de punto
Para transferir los datos a la computadora es
necesario la presencia de la estación.
25

Del gráfico:
d=2λ+x
λ: Longitud de onda
X: Fracción de λ
x
FUNDAMENTO DE LA MEDICION ELECTRONICA DE DISTANCIAS – MDE
Ángulo de fase
Amplitud
d
26

n: número de ondas
λ: longitud de onda
x: fracción de λ
El instrumento no es capaz de medir el término nλ, solo puede medir el cambio
de fase.
Para evitar medir n en la ecuación anterior (que es difícil de medir con una sola
frecuencia), el EDM envía varias frecuencias sucesivamente y mide las
diferencias de fase y suma las fracciones de la distancia para encontrar la
distancia total.
d
3/04/2023

Un distanciometro emite varias ondas de diferente frecuencia, este proceso es
controlado por un microprocesador interno el cual es capáz de corregir los
errores por presión y temperatura en tiempo real.
Las ondas de frecuencia alta se emplean para obtener los dígitos medianos o
gruesos respectivamente.

Frecuencia λ (m)
Diferencia
de fase
1
2
(
𝛥𝜑
2 ∗ П
)𝜆
14.989625 MHz 20 250° 6.944
1.4989625 MHz 200 98° 27.222
149.89625 KHz 2000 190° 527.77
14.989625 KHz 20000 91° 2527.77
d = 6.944+20+500+2000 = 2526.944 m
Supongamos que se midió una longitud y se obtuvo como resultado (en la pantalla digital)
346.431 m; la medición pudo haberse realizado del siguiente modo:
Primero: El distanciometro emitió una onda, ahora de λ = 10 m, con lo que se obtuvo un
desfase de 6.431 m; de donde se rescatan todos los dígitos.
Segundo: El distanciometro emitió una onda ahora de λ = 100 m, con lo que se obtuvo un
desfase de 46.2 m; de donde se rescata la cifra más significativa (4).
Tercero: El distanciometro emitió una onda de λ = 1000 m, con lo que se obtuvo un
desfase de 346.1 m; de donde se rescata la cifra más significativa (3).
Ejemplo 2.
Ejemplo 1.
29

ERRORES EN LA MEDICION ELECTRONICA DE DISTANCIAS
Errores sistemáticos.
➢ Errores por presión atmosférica
➢ Errores por temperatura.
➢ Errores por humedad relativa.

Partes por millón (ppm)
Expresa la precisión o error relativo de una medición.
𝐸𝑟 = ±
1 𝑚𝑚
1 𝐾𝑚
= ±
1 𝑚𝑚
1000000 𝑚𝑚
= ±
1
(
1000000 𝑚𝑚
1 𝑚𝑚
)

Numéricamente el error suele expresarse como:
Por ejemplo para 500 m de distancia se tendrá:
Error más probable:
𝐸 = ±(3 𝑚𝑚 + 3
𝑚𝑚
𝑘𝑚
𝑥0.5 𝑘𝑚) = ±(3 𝑚𝑚 + 1.5 𝑚𝑚)
𝐸𝑚𝑝 = ± (32 + 1.52) = ±3.4 𝑚𝑚

DIBUJO AUTOMATIZADO

Diseño Asistido por Computadora
El término diseño procede del vocablo italiano 'disegno'. Se utiliza para caracterizar la
representación gráfica de acuerdo con una idea creativa previa, de un objeto artístico o
funcional, de un dispositivo mecánico, o de la estructura o funcionamiento de un sistema o
proceso.
Tradicionalmente el proceso de diseño sigue los siguientes pasos:
Definición. Consiste en especificar las propiedades y cualidades relevantes del sistema a
diseñar.
Concepción de un modelo. Es el núcleo del proceso de diseño. El ingeniero concibe un modelo
de sistema que satisface las especificaciones. El modelo deberá documentarse.
Dibujo de detalle. La mayor parte de las cosas que se fabrican tienen algún tipo de
representación gráfica natural, que se utiliza como descripción 'formal' del elemento a construir.
Por ese motivo, antes de pasar al proceso de construcción se deben generar gran cantidad de
'planos' (o descripciones gráficas en general). El conjunto de documentos generados debe ser
suficiente para describir el modelo, con el suficiente detalle como para permitir la fabricación de
prototipos, con los que validar el diseño. Este paso puede requerir hasta un 50% del esfuerzo
de diseño.

Tendencias Generales de los Nuevos Softwares de CAD
✓ Capacidades de diseño 3D en forma rápida y en aplicaciones directas (visualización alámbrica,
renderización, secciones, vistas auxiliares, operaciones booleanas, representaciones foto-
realistas dinámicas, etc.).
✓ Ensamble de piezas con condiciones de posición, verificaciones de interferencias, movimientos,
funcionalidad, estabilidad y simulación.
✓ Asociatividad de los dibujos elaborados en 2D y 3D y utilización de la cuarta dimensión espacio-
tiempo (movimiento, animación y sonido).
✓ Desarrollo de piezas y sistemas virtuales (permite los prototipos físicos).
✓ Diseño compartido (trabajo en equipo) a través de redes (Intranet e Internet) entre los usuarios,
compañías software/hardware, productoras de insumos industriales, institutos de normalización,
etc.
✓ Ingeniería concurrente (trabajo con objetos virtuales en todas las etapas del proyecto).
✓ Arquitectura abierta (poder personalizar a través de softwares como Microsoft Visual Basic for
Applications/VBA, Auto LISP, Prolog, Java, C++, etc.) creación de macroinstrucciones, conexión
directa con otros programas, etc.

Software relacionado a Autodesk
✓ AutoCAD Civil (Diseño Geométrico de Carreteras 2D y 3D).
✓ Autodesk Map (gestión o diseño de recursos en un entorno gráfico).
✓ Autodesk Architectural Desktop (planos arquitectónicos).
✓ Autodesk Bussaw (gestión de proyectos).
✓ Caddpipe (sistema de tuberías: rígidas/ piping, flexibles/tubind y
cableados/cabling)
✓ SPI Sheet Metal AutoCAD (planchas metálicas y desarrollos de superficies).
✓ SPI Ducting (trazado de calderería, modelados y desarrollo de superficies).
✓ Visual Nastran Desktop Motion (simulación dinámica de ensambles).
✓ Visual Nastran Desktop FEA (visualización de esfuerzos y deformaciones en
estructuras).
✓ CAD Manager (visualización de archivos y administración de planos).
✓ Autodesk Object Enablers (visualización de objetos dinámicos).
✓ Autodesk Volo View Express 2.01 (escalado de archivos).
✓ Autodesk VIZ (Visualización dinámica 3d).
✓ AutoSketch (crear bocetos conceptuales de planos), etc.

Gracias….……..

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