TOPOGRAFÍA CAPÍTULO 1 : INTRODUCCIÓN
FERNANDO
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DEFINICIÓN DE TOPOGRA TOPOGRAFÍA FÍA TOPOS GRAPHOS
LUGAR DESCRIPCIÓN
Disciplina encargada de medir distancias, ángulos y posiciones, en o cerca de la superficie de la tierra FINALIDAD Poder representar la forma y accidentes del terreno sobre el cual se ha trabajado para poder desarrollar todo proyecto de ingeniería INFORMACIÓN BASE
IMPORTANCIA DE LA TOPOGRAFÍA EN LA INGENIERÍA VÍAS DE COMUNICACIÓN
ESTUDIO Representa en un plano, el terreno donde se va a proyectar la obra de ingeniería
Caminos, Ductos, Canales, FFCC, Líneas de transmisión MINAS Y TÚNELES
CATASTRO
Control de trabajos subterráneos
Límites de propiedad e inventario de de inmuebles para el pago de impuestos
LEVANTAMIENTO DE TERRENOS
EJECUCIÓN Trazo de ejes y nivelación para construir la obra
URBANISMO
TOPOGRAFÍA
Localización, medida y división de terrenos urbanos, industriales, agrícolas, etc.
Lotificación, Calles, Abastecimiento de servicios
HIDROGRAFÍA
INDUSTRIA
Configuración de océanos, lagos y ríos para navegación y construcción subacuática
Instalación y montaje de maquinaria y equipo industrial FOTOGRAMETRÍA
Levantamiento de grandes extensiones de terreno, por medio de fotografías aéreas.
HISTORIA DE LA TOPOGRAFÍA No se conoce con exactitud cuando se utilizó la topografía por primera vez, pero es lógico pensar que aparece con el sedentarismo y el concepto de propiedad. El Antiguo Testamento hace referencia a los propietarios, por ejemplo: Proverbios 23:28 “No remuevas el mojón, que han colocado tus padres”
HISTORIA DE LA TOPOGRAFÍA Los babilonios practicaron algún tipo de topografía 2500 a.C., se han encontrado mapas en tablas estimadas de esa edad Una traducción de una tabla babilónica, preservada en el Museo Británico dice lo siguiente: “4 es la largura y 5 la diagonal. ¿Qué es la anchura?
Su tamaño no es conocido. 4 veces 4 es 16. 5 veces 5 es 25. Si se toma 16 de 25 queda 9. ¿Cuántas veces tomaré en orden al 9? 3 veces 3 es 9. 3 es la anchura”
HISTORIA DE LA TOPOGRAFÍA El historiador griego Herodotus dice que la topografía se usó en Egipto en 1400 a.C. cuando Sesostris dividió Egipto en lotes para el pago de impuestos
HISTORIA DE LA TOPOGRAFÍA Se diseñaron caminos por los cuales trasladaban las esfinges o el material para la construcción de las pirámides
HISTORIA DE LA TOPOGRAFÍA Cada mes de setiembre, el río Nilo se desbordaba y destruía las marcas de linderos y se designaron topógrafos para realizar los replanteos (Extendedores de cuerdas) Tebas-Oeste; tumba de Menena, 1395 a.C. “Cuando el grano está maduro, acuden los agrimensores”
HISTORIA DE LA TOPOGRAFÍA Heron sobresalió por haber aplicado la ciencia a la topografía alrededor del año 120 a.C. escribió la Dioptra, en el cual relacionó los métodos de medición, el dibujo de un plano y los cálculos respectivos
HISTORIA DE LA TOPOGRAFÍA Los romanos utilizaron ampliamente el arte de la topografía. Frontinus fue un notable ingeniero y topógrafo y su tratado permaneció como norma durante muchos años
HISTORIA DE LA TOPOGRAFÍA Usaron e inventaron instrumentos, tales como la groma, que se usó para trazar alineamientos
HISTORIA DE LA TOPOGRAFÍA La libella, que era un bastidor en forma de A con una plomada usado para nivelación, y el corobates, que era una regla horizontal de unos 20 pies de largo, con patas de soporte y una ranura en la parte superior para ser llenada de agua, la cual servía de nivel
HISTORIA DE LA TOPOGRAFÍA Líneas de Nazca
María Reiche utilizando un teodolito
HISTORIA DE LA TOPOGRAFÍA
300 d.C.
Inocencio redacta “El arte de medir las tierras”.
394 d.C.
Se levanta un plano general del imperio romano.
1415 d.C.
Enrique de Portugal inventa las cartas planas.
1922 d.C.
Se funda la Unión Geodésica y Geofísica Internacional.
1960 d.C.
Todas las naciones exponen mapas oficiales modernos.
1980 d.C.
Se crean las estaciones totales y los GPS.
HISTORIA DE LA TOPOGRAFÍA Antiguamente las mediciones no eran exactas pues, al haber mucho terreno y pocos propietarios, el terreno era muy barato y un error en la medición no era relevante. Al incrementarse el valor de los terrenos aparecen propiamente las cuadrillas de topógrafos, con lo que se incrementa la precisión.
HISTORIA DE LA TOPOGRAFÍA Como el valor de la propiedad sigue creciendo, se incrementa la necesidad de crear técnicas e instrumentos que permitan mediciones de mayor precisión. Asimismo, la necesidad de contar con mapas precisos para fines militares fueron un estímulo para mejorar los instrumentos y los métodos topográficos
HISTORIA DE LA TOPOGRAFÍA En sus inicios los topógrafos se guiaban por rasgos naturales (ríos, montañas) que se consideraban límites de propiedad. Estas técnicas se mantienen hasta hoy en día.
HISTORIA DE LA TOPOGRAFÍA Al desarrollarse las matemáticas, evolucionan los métodos que se basan en mediciones de ángulos. A su vez la tecnología avanza y con ello se crean teodolitos cada vez más precisos.
Teodolitos mecánicos
Estación total
HISTORIA DE LA TOPOGRAFÍA Medición electrónica de distancias Se mide la distancia electrónicamente y se anota en la memoria desde el prisma
HISTORIA DE LA TOPOGRAFÍA Sistema integrado de Estación Total y GPS
Geodat Win Field Control Unit Geo Win Software
HISTORIA DE LA TOPOGRAFÍA Estaciones Robóticas La Estación Robótica tiene movimiento propio y cuenta con una antena que permite operar el instrumento a distancia (servo controlada)
HISTORIA DE LA TOPOGRAFÍA No es necesario interpolar puntos dentro del alineamiento, debido a que se ve en el terreno el eje del láser
HISTORIA DE LA TOPOGRAFÍA Cámara Cámarass aerof aerofot otogr ográfi áficas cas mejor mejorad adas as Avión especialmente especialmente acondicionado acondicionado para la toma oma de foto otogra grafía fías aérea reas
HISTORIA DE LA TOPOGRAFÍA Líneas de vuelo
Vista aérea de la ciudad
HISTORIA DE LA TOPOGRAFÍA Uso de un par fotográfico para observar el terreno en tres dimensiones
METODOLOGÍA DEL TRABAJO TOPOGRÁFICO Se basa en 3 etapas:
1. Planificación 2. Trabajo de campo 3. Trabajo de gabinete
1. PLANIFICACIÓN ¿Qué vamos a hacer? ¿Para qué lo hacemos? ¿Qué precisión requiere el trabajo? ¿Es posible aumentar la precisión sin un mayor costo significativo? ¿Qué métodos de trabajo podemos emplear? ¿Cómo vamos a organizar el trabajo? ¿Cómo es el acceso al lugar? ¿Cuál es el clima? ¿Cuál es la forma del terreno? ¿Existe vegetación, construcciones, etc.? ¿Cuánto tiempo es necesario para realizar el trabajo? ¿Cuánto costaría hacer el trabajo? ¿Qué se ofrece como resultado del trabajo?
1. PLANIFICACIÓN Es la etapa más importante y la que debe realizarse con el mayor cuidado posible. Consiste en adelantarse en el tiempo para organizar los recursos y el trabajo que se va a realizar a fin de no toparse con dificultades inesperadas. No todo se puede determinar y por lo tanto siempre hay imprevistos, pero todo esto debe estar incluido en el estimado de la planificación. El éxito de un trabajo depende casi en su totalidad del grado de eficiencia de la planificación.
1. PLANIFICACIÓN ¿Qué vamos a hacer?
Significa determinar que tipo de plano se va a realizar, que tipo de detalles se van a considerar, que escala de trabajo se va a utilizar (interesa para la exactitud de los detalles a tomar). ¿Para qué lo hacemos?
Se refiere al uso que se le va a dar al proyecto a fin de determinar la exactitud con que se va a realizar el trabajo. ¿Qué precisión requiere el trabajo?
La precisión depende en forma directa del terreno en el cual vamos a realizar el levantamiento, así como de la escala a utilizar para dibujar el plano. (Por ejemplo, si utilizamos una escala de 1:1000 es absurdo tomar detalles al centímetro, porque luego sería imposible visualizar estos detalles en el plano).
1. PLANIFICACIÓN ¿Es posible aumentar la precisión sin significativo? ¿Qué métodos de trabajo podemos emplear?
un
mayor
costo
Los métodos varían en forma directa con la precisión. En zonas urbanas usualmente se acepta un error de 1:5000 ( 1m de error por cada 5 km del plano). Si utilizamos un método inadecuado, podemos no conseguir la precisión requerida en un trabajo, o conseguir una precisión demasiado grande para un trabajo que no lo amerita, incrementando los costos. ¿Cómo vamos a organizar el trabajo?
Una buena organización evita pérdidas de tiempo una vez que estamos en el terreno de trabajo. También debe definirse la cantidad de gente que vamos a necesitar. Usualmente en la ciudad se requieren 3 o 4 personas, pero en la sierra o selva se requiere de más gente para operar los prismas (más posiciones) y para transportar el equipo.
1. PLANIFICACIÓN ¿Cómo es el acceso al lugar?
Hay que verificar el itinerario a recorrer, tomando en cuenta que para algunos lugares no hay viajes todos los días, lo cual interesa también para el regreso y con ello la duración del trabajo presupuestado. ¿Cuál es el clima? ¿Cuál es la forma del terreno? ¿Existe vegetación, construcciones, etc.? ¿Cuánto tiempo es necesario para realizar el trabajo? ¿Cuánto costaría hacer el trabajo? ¿Qué se ofrece como resultado del trabajo?
1. PLANIFICACIÓN Al momento de planificar y presupuestar el trabajo debemos tomar en cuenta no solo los días de trabajo de campo sino también el trabajo de gabinete a fin de redactar una propuesta técnica y una propuesta económica. Propuesta Económica:
La propuesta económica es una carta en donde se indica a grandes rasgos el trabajo y el costo del mismo. Propuesta Técnica:
La propuesta técnica indica todo aquello a lo que nos estamos comprometiendo de modo que no haya lugar a reclamo posterior.
MODELO DE PROPUESTA TÉCNICO-ECONÓMICA 1. Objetivo.Realizar un levantamiento topográfico de linderos del terreno ubicado en … El terreno tiene un área aproximada de … 2. Responsabilidad del cliente.Deberá coordinar con la persona correspondiente, de tal manera de poder ingresar al inmueble y realizar todas las mediciones sin interrupciones. Cualquier demora … 3. Responsabilidad del Contratista .Se compromete a realizar todas las mediciones necesarias para elaborar un plano de linderos, y los respectivos planos de ubicación y localización. Se entregará … 4. Metodología.5. Duración del trabajo.6. Costo del trabajo.-
PLANO DE LOCALIZACIÓN
MAQUETA DEL PROYECTO
TRAZO Y CONSTRUCCIÓN
PROYECTO TERMINADO
CUADRILLAS DE TRABAJO
ACCESOS POR BARCO
HIDROAVIÓN
MOTOTAXI
CHATA
TERRENO IRREGULAR
ASENTAMIENTO SAUL CANTORAL
MONTAÑOSO
ARENOSO
CLIMA SEVERO: LAGUNA JUNÍN
PUNTERÍA CON ILUMINACIÓN
ANTÁRTIDA
VEGETACIÓN
2. TRABAJO DE CAMPO Consiste en llevar a la realidad lo que ya está planificado. Coordinar el alquiler del equipo. Contratar la movilidad. Contratar el personal. Separar el alojamiento. El trabajo debe obedecer a lo establecido en la etapa de planificación. • Deben tomarse todos los datos necesarios para elaborar los planos respectivos. • Verificar antes de regresar de la zona de trabajo, que toda la información ha sido obtenida y anotada en forma correcta. • Es preferible procesar la información en campo a fin de evitar errores y omisiones. • • • • •
2. TRABAJO DE CAMPO Cuadrilla de campo: Se encarga de recolectar los datos necesarios para la elaboración del plano topográfico. La cuadrilla está compuesta por: • • • •
Jefe de campo Operador del equipo Jalonero Anotador (opcional)
3. TRABAJO DE GABINETE • Digitalización y procesamiento de la información
Consiste en el procesamiento de los datos de campo. En el caso de un trabajo cerca de la oficina se puede realizar en forma paralela al trabajo de campo, en caso contrario se realiza en base a la información procesada al final del trabajo. • Realizar las verificaciones respectivas • Evaluar la precisión obtenida • Realizar los ajustes (si la precisión es adecuada) • Regresar al campo (si no se logró la precisión) • Dibujar los planos respectivos • Elaborar el informe o memoria descriptiva del trabajo
TIPOS DE LEVANTAMIENTOS ESPECIALIZADOS
LEVANTAMIENTOS PLANOS Y GEODESICOS • La topografía trabaja sobre, relativamente, pequeñas superficies de
la tierra (máximo en 50km2), sin considerar la verdadera forma de esta, un elipsoide sino simplemente como un plano. • La geodesia realiza sus operaciones en extensiones mucho más
grandes, tomando en cuenta la verdadera forma de la tierra. En el Perú este tipo de trabajos los realiza el IGN (Instituto Geográfico Nacional).
LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO Y REPLANTEO
Levantamiento topográfico:
Es el conjunto de mediciones ejecutadas a fin de determinar la configuración del terreno y la ubicación de elementos naturales y artificiales. Los datos tomados permitirán elaborar el plano del área en estudio. Replanteo:
El replanteo es el proceso inverso a la toma de datos, y consiste en plasmar en el terreno detalles representados en planos.
CONSIDERACIONES GENERALES DE LA TIERRA • Es muy irregular, pero para fines prácticos se proyectan dichas
irregularidades sobre una superficie regular: Elipsoide de revolución
a semieje mayor 6 378 137m b semieje menor 6 356 752m
b a
WGS84 (Sistema Geodésico Mundial 1984)
TIPOS DE LEVANTAMIENTOS SEGÚN SU FINALIDAD
TIPOS DE LEVANTAMIENTOS • Levantamientos de control.- red de señalamientos
horizontales y verticales que sirven de referencia para otros levantamientos.
TIPOS DE LEVANTAMIENTOS • Levantamientos topográficos.- determinan los accidentes
naturales o artificiales, así como las elevaciones usadas en la elaboración de mapas.
TIPOS DE LEVANTAMIENTOS • Levantamientos planimétricos.- Solo en planta. Indican
perímetros de terrenos y/o construcciones.
AREA = 264.77 m2 PERIMETRO = 84.50 m
TIPOS DE LEVANTAMIENTOS • Levantamientos altimétricos.- 3 coordenadas. Sirven para el
diseño de obras civiles. Se representan, por ejemplo, con curvas de nivel: planas y tridimensionales.
TIPOS DE LEVANTAMIENTOS • Levantamientos catastrales.- son levantamientos cerrados,
con el fin de fijar límites de propiedades. Deben diferenciarse las viviendas, edificios, los comercios y el uso que se está haciendo de ellos. Usualmente se utilizan para el cobro de impuestos.
TIPOS DE LEVANTAMIENTOS • Levantamientos hidrográficos.- definen la línea de playa y las
profundidades de lagos, corrientes, océanos, represas y otros cuerpos de agua.
La Batimetría es el equivalente submarino de la altimetría. Los datos provienen normalmente de un sonar montado bajo la quilla o en el lateral de un buque, lanzando una onda de sonido hacia el fondo marino. La cantidad de tiempo que tarda el sonido en ir a través del agua, rebotar en el fondo y volver, informa al equipo de la profundidad real. Hoy día se puede usar un sonar de barrido ancho, consistente en docenas de ondas simultáneas, muy estrechas y adyacentes entre sí, formando un abanico de entre 90 y 180 grados.
TIPOS DE LEVANTAMIENTOS • Levantamientos de rutas.- se efectúan para planear, diseñar y
construir carreteras, ferrocarriles, líneas de tuberías y otros proyectos lineales.
LEVANTAMIENTO DE RUTAS
EQUIPO PARA PINTAR SEÑALIZACIÓN HORIZONTAL
TIPOS DE LEVANTAMIENTOS • Levantamientos de construcción.- determinan la línea,
pendientes, posiciones horizontales y verticales, y las dimensiones de las construcciones.
TIPOS DE LEVANTAMIENTOS • Levantamientos finales según obra construida.-
documentan la ubicación exacta de las obras, registrando todos los cambios incorporados.
TIPOS DE LEVANTAMIENTOS • Levantamientos mineros.- pueden ser de superficie o bajo el
nivel del terreno. Sirven para delimitar los denuncios mineros, definir la ubicación y forma del cuerpo mineralizado y realizar los cubicajes respectivos.
TIPOS DE LEVANTAMIENTOS • Levantamientos industriales.- también llamados de
alineamiento óptico. Son procedimientos para realizar mediciones extremadamente precisas en proceso de manufactura donde se requieren pequeñas tolerancias.
TIPOS DE LEVANTAMIENTOS • Levantamientos especiales.- tienen usos específicos que
determinan la forma de su presentación.
PLANOS TOPOGRÁFICOS
RIMAC
CERCADO DE LIMA
PLANO DE LOCALIZACIÓN Escala : 1 / 5 000
Área : 935.11 m2 Perímetro : 123.61 ml
LEYENDA
CUADRO DE COORDENADAS
Área : 935.11 m2 Perímetro : 123.61 ml
Escala Gráfica Escala : 1 / 200 SISTEMA UTM: WGS 84
PLANO DE UBICACIÓN Y LOCALIZACIÓN PLANO DE UBICACIÓN Escala : 1 / 200
PLANO DE LOCALIZACIÓN
NOTAS DE CAMPO • Es necesario aprender a utilizar una libreta de campo • Las libretas más comunes (Libretas de Topógrafo)
son de 11cm x 17cm • Todas las páginas deben estar numeradas • Es necesario dibujar en forma esquemática todo aquello que contribuya en la claridad del trabajo
