MEDICION ELECTRÓNICA DE DISTANCIAS DISTANCIAS
CAPÍTULO
5
Medición Electrónica de distancias
5-1 INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN Un adelanto importante para la topografía que tuo lugar !ar" uno# $% a&o#' !a #ido el utili(ar in#trumento# ele)tr*ni)o# para la medi)i*n de di#tan)ia# +IEMD,+IEMD,- E#to# E#to# di#po# di#po#iti itio# o# deter determin minan an la di#tan di#tan)ia )ia median mediante te la medi)i medi)i*n *n indire)ta del tiempo que le toma a la energía ele)tromagn.ti)a de elo)idad )ono)i )ono)ida' da' ia/ar ia/ar de un e0tr e0tremo emo a otro otro de la línea línea 1 regr regre#a e#arr- Con#i# Con#i#te te en determinar )uanto# )i)lo# de energía ele)tromagn.ti)a #on ne)e#ario# para re)orrer el do2le de la di#tan)ia a medir- La fre)uen)ia e# )ontrolada por lo# IEMD' 1 de e#ta forma el tiempo total del re)orrido e# )ono)ido- Multipli)ando el tiempo total por la elo)idad 1 diidiendo el re#ultado entre 3' #e o2tiene la di#tan)ia requeridaEl primer in#trumento de e#e tipo fue pre#entado en 45$6 por el fí#i)o #ue)o Eri) 7erg#trand- Su di#po#itio' llamado geodímetro fue el re#ultado de )ierto# intento# para me/orar lo# m.todo# de medi)i*n de la elo)idad de la lu(- El in#trumento tran#mitía radia)i*n i#i2le 1 era )apa( de medir en la no)!e )on toda e0a)titud di#tan)ia# !a#ta de uno# $8 9m- En 45%: fue pre#entado un #egundo #egundo in#trumento in#trumento ele)tr*ni)o ele)tr*ni)o'' el telurómetro' di#e&ado por el do)tor T-L;adle adle1 1 1 apli apli)a )ado do por por prim primer era a e( e( en ele)tr*ni)o#' #in em2argo eran )o#to#o# 1 nada f")ile# de tran#portar para lo# tra2a/o# de )ampo- Adem"# lo# pro)edimiento# de medi)i*n eran tardado# 1 la# opera)ione# matem"ti)a# para determinar la# di#tan)ia# a partir de e#to# alore# re#ulta2an difí)ile# 1 la2orio#a#En lo# IEMD moderno#' lo# alore# de la# di#tan)ia# apare)en autom"ti)amente en forma digital 1 mu)!o# tienen mi)ro)omputadora# integrada# que )al)ulan la# )omponente# !ori(ontale# 1 erti)ale# de di#tan)ia# in)linada#-
ORÍGENES: •
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1948 ?eodímetro para determinar m"# e0a)tamente +Sue)ia A?A, a partir de D )ono)ida- 7a#ado# en la determina)i*n del de#fa#e onda emitida @ ree/ada- Apli)a)i*n a geode#ia' Onda# lumino#a# +no)turno, 1950 Apli)a)i*n de onda# RADAR para la medi)i*n de lado# enla)e inter)ontinental inter)ontinental NoruegaBE#)o)iaBI#land NoruegaBE#)o)iaBI#landiaia-
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1952 Telur*metro Sud"fri)aB Inglaterra Mi)roonda# Equipo# )aro#' pe#ado#' )ompli)ado#' pero )on grande# al)an)e# 60 - 70 De#arrollo )ontinuado# de la M-E-D- en geode#ia 1 Topografía +7anda infrarro/a pr*0ima,- DISTANCIOMETROSB m"# ligero#' 1 )on ma1or pre)i#i*n BManuale# o #emiautom"ti)o#80 – 90 Miniaturi(a)i*n de lo# I-M-E-D- 1 #o#ti)a)i*n- A#o)ia)i*n )on goni*metro- Automati(a)i*nE#ta)i*n totalF teodolito ele)tr*ni)o G M-E-D Triangula)i*n G Trilatera)i*n
TERMINOLOGÍA BÁSICA A )ontinua)i*n #e pre#enta 2reemente la terminología que el le)tor en)ontrar" en la# #iguiente# #e))ione#Un aparato para la medi)i*n ele)tr*ni)a de di#tan)ia# e# un in#trumento que tran#mite una #e&al portadora de energía ele)tromagn.ti)a de#de #u po#i)i*n !a#ta un re)eptor lo)ali(ado en otra po#i)i*n- La #e&al regre#a del re)eptor al in#trumento emi#or- De manera que e# po#i2le medir do# e)e# la di#tan)ia entre lo# do# punto#La luz
visible #e dene generalmente )omo la parte del e#pe)tro
ele)tromagn.ti)o a la )ual e# #en#i2le el o/o !umano- Tiene una longitud de onda dentro del rango de 8-$ a 8-: am +mi)r*metro# o mi)rone#,-
La luz infrarroja tiene fre)uen)ia# por de2a/o de la por)i*n i#i2le del
e#pe)troF e#t"n )omprendida# entre la# onda# de lu( 1 la# onda# de radio )on longitude# de onda de 8-: a 4-3 p-m- Sin em2argo' #e )on#idera a la lu( infrarro/a dentro de la )ategoría de la# onda# de lu(' de2ido a que lo# )"l)ulo# de di#tan)ia #e reali(an )on la mi#ma t.)ni)a-
Un instrumento electro-optico e# aquel que tran#mite lu( modulada' 1a #ea
i#i2le o infrarro/a- Con#i#te en una unidad de medi)i*n 1 un ree)tor
Un reector e#t" integrado por ario# pri#ma# retrodire)tio# de idrio )on
ari#ta# de )u2o' que #e /an en un tripi. o trípode- La# )ara# del pri#ma #on perpendi)ulare# entre #í )on una gran pre)i#i*n- De2ido a que la# )ara# #on perpendi)ulare#' lo# pri#ma# ree/an lo# ra1o# de lu( de regre#o en la mi#ma dire))i*n en la que .#to# lleganH de aquí #e deria el t.rmino retrodire)ti(o-
Lo# pri#ma# de tre# )ara# que #e /an #o2re un tripi. ree/an la lu( de regre#o al tran#mi#or in)lu#o )uando el ree)tor e#t" fuera de perpendi)ularidad re#pe)to de la onda de lu( !a#ta por 38- El nJmero de pri#ma# que #e utili(an depende de la di#tan)ia a medir 1 de la# )ondi)ione# de i#i2ilidadLa )apa)idad de lo# in#trumento# ele)troB*pti)o# para medir di#tan)ia# puede aumentar #i #e in)rementa el nJmero de pri#ma# que #e utili(an- En forma general- #e dupli)a la di#tan)ia que puede medir#e #i el nJmero de ree)tore# #e elea al )uadrado- Si #e utili(a un grupo de nuee pri#ma# en e( de un grupo de tre#' la di#tan)ia medida puede dupli)ar#e- La utili(a)i*n de m"# de 43 o 4% pri#ma# no e# de utilidad en la ma1oría de lo# in#trumento#- Si #e requieren m"# de 43 o 4% pri#ma#' #e ne)e#ita un EDM )on ma1or )apa)idadLa )apa)idad de medi)i*n de di#tan)ia que e# po#i2le o2tener )on un equipo EDM #e e afe)tada no #*lo por el nJmero de pri#ma#' #ino tam2i.n por #u limpie(a 1 #u )alidad-
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In#trumento# EDM ele)tro *pti)o#-
Un láser e# uno de lo# aparato# que produ)e un ra1o de lu( mu1 potente de
un #olo )olor- La pala2ra l"#er deria de la# #igla# de lig!t ampli)ation 21 #tinulated emi##ion of radiation +ampli)a)i*n de lu( por emi#i*n e#timulada de radia)i*n,- El di#po#itio genera onda# de lu( de 2a/a inten#idad 1 la# ampli)a en un ra1o de mu1 alta inten#idad que #e di#per#a #*lo ligeramente' aun en di#tan)ia# mu1 larga#- La# onda# produ)ida# )aen dentro de la# fre)uen)ia# i#i2le# o infrarro/a# del e#pe)tro ele)tromagn.ti)o- El per#onal topogr")o de2e )ono)er la# pre)au)ione# ne)e#aria# que de2e #eguir para proteger #u# o/o# )uando tra2a/a )on in#trumento# l"#er' 1a que de2e )umplir e#tri)tamente e#to# requi#ito# de #eguridad-
Una microonda e# una radia)i*n ele)tromagn.ti)a que tiene una longitud d
onda larga 1 2a/a fre)uen)ia 1 que #e en)uentra en la regi*n )omprendida entre el infrarro/o 1 la radio de onda )orta- La# mi)roonda# que #e emplean en
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la# medi)ione# de di#tan)ia tienen longitude# de onda que arían entre 48 1 488 um-
5-2 CLASIICACION DE INSTRUMENTOS ELECTRONICOS DE MEDICION El #i#tema ma# )omJn para la )la#i)a)i*n de lo# IEMD e# el que )on#idera la longitud de onda de la energía ele)tromagn.ti)a tran#mitida- E0i#ten do# )ategoría# ma# empleada# en la topografíaF In#trumento# ele)tro*pti)o# que tran#miten lu( )on longitud de onda en el interalo de 8-: a 4-3 mi)r*metro#' dentro o ligeramente ma# all" de la regi*n i#i2le del e#pe)troEquipo# de mi)roonda# que tran#miten mi)roonda# )on fre)uen)ia# en el interalo de K a K% ?( )orre#pondiente# a longitude# de onda de apro0imadamente 4 a 6- mmAdem"# de #u# longitude# de onda e#pe)í)a#' e0i#ten otra# diferen)ia# 2"#i)a# para lo# in#trumento# pertene)iente# a e#a# 3 )ategoría#- Una diferen)ia importante e#' por e/emplo' que la #e&ale# tran#mitida# por in#trumento# ele)tro*pti)o# regre#an del e0tremo opue#to de la línea empleando un ree)tor pa#io de pri#ma- or otra parte' lo# #i#tema# de mi)roonda# emplean 3 unidade# id.nti)a#- Una de ella# tran#mite la #e&al a la otra' u2i)ada en el e0tremo opue#to de la línea- La #egunda unidad re)i2e la #e&al 1 la tran#mite de regre#o al primer in#trumento-
5-! "RINCI"IO UNDAMENTAL DE O"ERACIÓN DE LOS IEMD En general' lo# IEMD miden di#tan)ia# )omparando una línea de longitud de#)ono)ida )on la longitud de onda )ono)ida de la energía ele)tromagn.ti)a
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modulada )on la que tra2a/a- E#to e# #eme/ante a rela)ionar una di#tan)ia por medir )on la longitud )ali2rada de una )inta de a)eroLa energía ele)tromagn.ti)a #e propaga a tra.# de la atm*#fera de a)uerdo )on la #iguiente e)ua)i*nF V
=
f λ
en la )ual V e# la elo)idad de la energía ele)tromagn.ti)a en metro# por #egundo' f la fre)uen)ia de modula)i*n de la energía en !ert( 3' 1 λ la longitud de la onda en metro#- E#ta propaga)i*n puede repre#entar#e mediante la )ura #enoidal en la )ual #e e una longitud de onda o )i)lo- La# #e))ione# de longitud de onda o la po#i)i*n de punto# a lo largo de la longitud de la onda e#t"n dada# por ángulos de fase- A#í' en un "ngulo de fa#e de K8 repre#enta un )i)lo )ompleto o un punto en el e0tremo de una longitud de onda' en tanto que 468 )orre#ponden a media longitud de onda o al punto medioEn lo# di#tan)i*metro# la fre)uen)ia puede )ontrolar#e )on toda pre#i)i*n' pero la elo)idad aría )on la temperatura' la pre#i*n 1 la !umedad atmo#f.ri)a#En )on#e)uen)ia' la longitud de onda 1 la fre)uen)ia de2en ariar de )onformidad )on la e)ua)i*n anterior- ara lograr medida# e0a)ta# )on lo# IEMD' e# ne)e#ario ealuar lo# fa)tore# atmo#f.ri)o# para !a)er la# )orre))ione# que pro)edanEl pro)edimiento generali(ado para medir di#tan)ia# ele)tr*ni)amente e# el #iguiente- Un di#po#itio IEMD' )entrado utili(ando una plomada )omJn o de una plomada *pti)a #o2re la e#ta)i*n A' tran#mite a la e#ta)i*n B una #e&al portadora de energía ele)tromagn.ti)a #o2re la )ual #e !a #uperpue#to o modulado una referen)ia- La #e&al regre#a de#de el ree)tor en la e#ta)i*n B !a#ta el pro1e)tor' por lo que #u re)orrido e# igual al do2le de la di#tan)ia ABE# mu1 po)o )omJn el que una di#tan)ia a medir #ea e0a)tamente un nJmero entero de longitude# de onda- En lugar de e#to #e pre#entan alguna# fra))ione# de longitud de onda' )omo el alor p ' #iendo a#í la di#tan)ia L entre el IEMD 1 el ree)tor #e e0pre#a )omoF
L
=
nλ + p 2
donde L e# la longitud de onda' n el nJmero de longitude# de onda )ompleta# 1 p la parte fra))ionaria de longitud de onda- Cuando la línea no e# e0a)tamente igual a un mJltiplo par de #emilongitude# de onda +el )a#o u#ual,' el in#trumento indi)a la parte fra))ionaria )omo un "ngulo de fa#e diferente de )ero' o #ea' )omo un de#pla(amiento de fa#e- Si #e )ono)e la longitud pre)i#a de onda' la parte fra))ionaria puede )onertir#e en di#tan)iaLo# IEMD dete)tan dire)tamente la fra))i*n de longitud de onda' pero no )uentan lo# )i)lo# )ompleto# por lo# que !a pa#ado la energía que regre#a de#pu.# de #u do2le re)orrido- Sin em2argo' e#ta antigPedad #e elimina
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tran#mitiendo #e&ale# adi)ionale# de menor fre)uen)ia 1 ma1or longitud de onda-
5-4 INSTRUMENTOS ELECTROO"TICOS La ma1oría de lo# IEMD ele)to*pti)o# fa2ri)ado# a)tualmente tran#miten lu( infrarro/a )omo #e&al portadora- E#to #e de2e a que la inten#idad de e#ta radia)i*n puede modular#e dire)tamente' #impli)ando 2a#tante el equipo- En lo# primero# modelo# #e u#aron l"mpara# de tung#teno o mer)urio )omo fuente# de lu(- E#o# in#trumento# eran olumino#o#' e0igían una fuente grande de poten)ia 1 tenían radio# de opera)i*n relatiamente )orto#- De#pu.# inieron lo# IEMD de lu( )o!erente produ)ida por ra1o# l"#er que utili(an diferente# ga#e#- E#to# #on ma# peque&o# 1 port"tile# que #u# prede)e#ore# 1 pueden efe)tuar medi)ione# de grande# di#tan)ia#' tanto de dia )omo de no)!eA)tualmente #e fa2ri)an apro0imadamente 3% modelo# diferente# de IEMD para la medi)i*n e0)lu#ia de di#tan)ia# 1 mu)!o# ma# e#t"n integrado# en in#trumento# de e#ta)i*n total- Todo# e0)epto do#' #on ele)tro*pti)o# 1 u#an lu( infrarro/a- Lo# al)an)e# m"0imo# de lo# in#trumento# ele)tro*pti)o# arían entre 4 a 38 9mEl tama&o tan peque&o de lo# moderno# IEMD !a permitido que puedan montar#e dire)tamente en teodolito#-
E#to# in#trumento# a)tJan en la (ona del e#pe)tro lumino#o' l"#er o infrarro/o' pudiendo e#ta2le)er#e do# grupo#' #egJn operan en la 2anda del i#i2le o noLo# ?eodímetro# #e utili(an en ?eode#ia o en Triangula)ione# topogr")a# del m"# alto orden' )on al)an)e m"0imo de $8 B 8 9m#-' )on pre)i#ione# del orden de Q +% mm Q 4 ppm,- El equipo ree)tor e# pa#io' )on#i#tente en
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pri#ma# tallado# para deoler la emi#i*n en la mi#ma dire))i*n 1 #entido )ontrario al que in)ide D#$%&'(#)*+%,$ .+ / #$#3/+ - Utili(an )omo portadora el l"#er ga#eo#o elioBNe*n +eBNe, para equipo# de medida de largo al)an)e +geodímetro#,' 1 en di#tan)i*metro# #u2milim.tri)o#' que emiten en la 2anda i#i2le del e#pe)tro de longitud de onda igual a 8'K36 m D#$%&'(#)*+%,$ #',&,,$- E#te grupo e#t" )ompue#to por lo# que utili(an )omo fuente portadora un diodo l"#er de ar#eniuro de galio +?aBA#,Operan en el infrarro/o pr*0imo 1 por tanto no i#i2le- Su al)an)e m"0imo e# de 38 9m#-' )on pre)i#i*n del orden de Q+% mm Ql ppm,Alguno# de e#to# equipo# efe)tJan la medida de di#tan)ia# #in ne)e#idad de pri#ma# ree)tore# #iempre 1 )uando #e emitan la# onda# )ontra parede# de !ormig*n o #imilare#' pudiendo llegar a determinar di#tan)ia# de 488 m- )on pre)i#ione# de Q4 )mE#to# equipo# utili(an radia)i*n modulada' )on longitude# de onda que an de#de po)o# metro# !a#ta $8 metro#La pre#en)ia de polo' apor de agua en #u#pen#i*n' 1 )ondi)ione# metereol*gi)a# de todo tipo' !a)en ariar por di#per#i*n' a2#or)i*n' ree0i*n 1 refra))i*n la tran#mitan)ia del am2iente' 1 )on ello el al)an)e efe)tio de la# onda#- Adem"# de2e preenir#e una apertura de !a( que no produ()a ree0ione# pertur2adora# en el #uelo' lo que tam2i.n a)orta el al)an)e m"0imo )on independen)ia de la tran#mitan)ia atmo#f.ri)aLo# di#tan)i*metro# #u2milim.trí)o# #on de al)an)e m"0imo aria2le de 3 a 4% 9m-' pero de e0traordinaria pre)i#i*n Q +8-3 mm Q 8'3 ppm,Con)lu1endo' lo# di#tan)i*metro# ele)tr*ni)o#' de )orto al)an)e' )orre#ponden a la 2anda de infrarro/o' lo# de medio al)an)e a la lu( i#i2le' 1 lo# ma1ore# al)an)e#' a la lu( l"#er 1 al )ampo de la# mi)roonda#-
5-5 INSTRUMENTOS DE MICROONDAS La #e&al de medi)i*n empleada por lo# di#po#itio# de mi)roonda# )on#i#te en una ondula)i*n de fre)uen)ia +M, #uperpue#ta a la onda portadora- Al igual que lo# in#trumento# ele)tro*pti)o# el equipo de mi)roonda# tra2a/a #egJn el prin)ipio del de#fa#amiento 1 utili(a fre)uen)ia# aria2le# para re#oler la am2igPedad del nJmero de#)ono)ido de longitude# de onda )ompleta# que !a1 en una di#tan)ia- El al)an)e de lo# di#tan)i*metro# de mi)roonda# e# relatiamente grande- pueden tra2a/ar 2a/o la nie2la o lluia ligera- Sin em2argo la# medida# !e)!a# en )ondi)ione# )limatol*gi)a# ader#a# tienen un al)an)e algo limitado-
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Un #i#tema )ompleto de IEMD e#ta formado por do# unidade# port"tile# id.nti)a#- Cada una )ontiene la# )omponente# ne)e#aria# para efe)tuar medi)ione#F tran#mi#or' re)eptor' antena' )ir)uito# 1 di#po#itio# inter)on#truído# para )omuni)a)i*n- La# unidade# #e )entran mediante plomada# )omune# o plomada# *pti)a# #o2re lo# e0tremo# de la línea que a a medir#e' fun)ionando uno de lo# in#trumento# #egJn el modo mae#tro o tran#mi#or 1 el otro #egJn el modo remoto o re)eptorLa medi)i*n )on di#tan)i*metro# de mi)roonda# ne)e#ita un operador en )ada e0tremo de la linea' )on el o2/eto de tomar un )on/unto de le)tura# mientra# el aparato opera en el modo mae#tro-
Utili(an onda# de radio +mi)roonda#, )on longitude# de onda de K )m- Son in#trumento# de gran al)an)e 1 de apli)a)i*n primordial en ?eode#ia o en triangula)ione# topogr")a# del m"# alto orden- ueden al)an(ar !a#ta 4%8 9m#- )on pre)i#ione# del orden de Q +48 mm Q K ppm,- re)i#an ree)tore# a)tio#' e# de)ir' do# aparato# id.nti)o# uno en )ada e0tremo de la di#tan)ia a medir +ma#ter B remote,- La !umedad en la atm*#fera afe)ta mu1 nota2lemente al índi)e de refra))i*n a apli)ar para la )orre))i*n de la# di#tan)ia# o2#erada#- El equipo que opera )omo =ma#ter> emite un !a( de mi)roonda#' de tal forma que el =remote> lo re)i2e' amplia 1 uele a emitir en la mi#ma dire))i*n 1 #entido )ontrario )on la mi#ma fa#e- No e# pre)i#o que #ean i#i2le# entre #í lo# punto# de medi)i*n 1 puede operar#e en )ualquier !ora del día o de la no)!eLa #e&al de medi)i*n empleada# por lo# equipo# de mi)roonda# )on#i#te en una modula)ion de fre)uen)ia# fm #uperpue#ta a la onda portadora-al igual que lo# in#trumento# ele)troopoti)o#'el equipo de mi)roonda# tra2a/a #egJn el prin)ipio de defa#amiento 1 utili(a fre)uen)ia# aria2le# para re#oler la am2igPedad 1 )uanto al numero de#)ono)ido de longitude# de onda# )ompleta# que !a1 en una di#tan)ia#- El al)an)e de lo# di#tan)iometro# de mi)roonda e# relatiamente grande' 1 puede tra2a/ar en la o#)uridad' en la
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nie2la o 2a/o la lluia ligera-#in em2argo la# medida# que #e !a)en en tale# )ondi)ione# ader#a# de tiempo tienen un al)an)e un tanto limitadoUn #i#tema edm )ompleto de mi)roonda# e#ta formado por do# unidade# port"tile# id.nti)a# )ada una )omprende todo# lo# )omponente# ne)e#ario# para efe)tuar medi)ione# Ftran#mi#or're)eptor'antena')ir)uito di#po#itio# nter)on#truido# para )omuni)a)i*n la# unidade# #e )entran mediante plomada# )omune# o plomada# *pti)a# #o2re lo# e0tremo# de la línea de #e a a medir' fun)ionando uno de lo# in#trumento# #egJn el modo =mae#tro> 1 el otro #egJn el modo =remoto>Cualquiera de lo# do# puede #er operado )omo mae#tro o )omo remoto' )am2iando #implemente la po#i)i*n de un interruptorLa medi)i*n )on ditan)iometro# de mi)roonda# requiere de un operador en )ada e0tremo de la línea para tomar un )on/unto de le)tura# mientra# opera el aparato en el modo mae#tro- )omo am2a# unidade# )ontienen )ali2ra)i*n de longitud de onda )on e#ta2ili(a)i*n de temperatura e#te pro)edimiento da do# medida# independiente de la di#tan)ia 1 una eri)a)i*n alio#a lo# operadore#' que pueden no e#t"n a la i#ta uno del otro )oordinan #u# pro)edimiento de tra2a/o )omuni)"ndo#e por radio tel.fono# in)orporado-
5-6 INSTRUMENTOS DE ESTACION TOTAL Llamado# tam2i.n taquímetro# ele)tr*ni)o#' )om2inan un IEMD' un teodolito digital ele)tr*ni)o 1 una )omputadora en una #ola unidad- El teodolito digital ele)troni)o mide 1 mue#tra autom"ti)amente "ngulo#- Lo# in#trumento# de e#ta)i*n total miden #imult"neamente di#tan)ia# 1 dire))ione# 1 tran#miten lo# re#ultado# autom"ti)amente a una )omputadora integrada a ello#- Lo# "ngulo# 1 di#tan)ia# pueden e0!i2ir#e u#ando lo# )omando# del te)ladoDe e#ta manera la# )omponente# de la# di#tan)ia# erti)ale# 1 !ori(ontale# #on )al)ulada# 1 mo#trada# in#tant"neamente- Si la# )oordenada# de la E#ta)i*n 1 un a)imut de referen)ia #e in)orporan al #i#tema' la## )oordenada# del punto i#ado #e o2tienen inmediatamente- E#ta informa)i*n puede alma)enar#e dire)tamente en un en un )ole)tor autom"ti)o de dato#' eliminando a#í todo regi#tro manual-
ONDAS ELECTROMAGNTICAS A )ontinua)i*n #e dan ante)edente# de lo# di#tan)i*metro# que utili(an onda# ele)tromagn.ti)a# que tienen la mi#ma elo)idad de la lu( en el a)ío 1 que utili(a la E#ta)i*n Total Ele)tr*ni)a CSB33% para !a)er medi)ione# de di#tan)ia#-
MEDICION ELECTRÓNICA DE DISTANCIAS
El fí#i)o e#)o).# ame# Cle)9 Ma0Vell +46K4 B 46:5, de#)u2ri* que la elo)idad de la# onda# ele)tromagn.ti)a# e# la mi#ma que la elo)idad de la lu(' pue#to que la lu( e# una radia)i*n ele)tromagn.ti)a- El fí#i)o alem"n ?u#tao ert( +46::B45:%, reali(* lo# famo#o# e0perimento# que le permitieron dete)tar la# onda# ele)tromagn.ti)a# 1 demo#tr* que #e ree/a2an en lo# o2/eto# #*lido# de la mi#ma manera que lo# ra1o# lumino#o#El fí#i)o e#)o).# Ro2ert Ale0anderB;at#on +4653 B , logr* en 45K% reali(ar la# primera# medi)ione# de di#tan)ia# )on mi)roonda#' pue# logr* #eguir un ai*n aproe)!ando la# ree0ione# de la# mi)roonda# que e#te le enia2a en lo que po#teriormente #e )onirti* en el RADAR +Radio Dete)tion and Ranging, en 45$6 #urge un di#tan)i*metro ele)tr*ni)o de fuente lumino#a denominado ?EODIMETRO +?eodeti) Di#tan)imeter,' )reado por el geode#ta #ue)o Eri)9 7erg#trandLo# primero# geodímetro# utili(a2an una alea)i*n mono)rom"ti)a i#i2le )omo onda portadora- Se trata2a pue# de in#trumento# eletro*pti)o# que u#a2an una l"mpara de tung#teno o de apor de mer)urio' )u1o !a( lumino#o #e regula2a por medio de una ).lula Werr 1 tran#mitía mediante un #i#tema )oa0ial !a#ta un primer ree)tor' al re)i2ir e#te lo# ra1o# ree/ado# 1 al #er tran#formado# en impul#o# el.)tri)o#' #e podía determinar' por diferen)ia de fa#e la di#tan)ia entre el punto de e#ta)i*n 1 el pri#ma ree)tor' mediante un #i#tema adaptado para el efe)to' que al)an(a2a pre)i#ione# de % mm Q 4mm por 9il*metro 1 un error medio )uadr"ti)o de 38 mm en % 9mEn 45%: .l Ingl.# T- L- ;adle1 utili(* onda# ele)tromagn.ti)a# en lugar de onda# lumino#a#- E#ta# onda# de radio eran emitida# por una e#ta)i*n mae#tra' la# re)i2ía 1 la# ree/a2a una e#ta)i*n remota' u2i)ada en lo# en e0tremo# de la línea que unía am2o# punto#- Di)!a onda de radio' de fre)uen)ia 1 amplitud modulada' !a)ia diferen)ia# importante# )on re#pe)to al ?EODIMETRO- or e#o el #e&or ;adle1 2auti(o e#te aparato )omo TELUROMETROLa onda lumino#a de ra1o infrarro/o tiene mu)!o meno# al)an)e que la onda )o!erente produ)ida por el l"#er' mientra# que lo# DE 2a#ado# en ra1o infrarro/o miden di#tan)ia# de 688' 4888' 3888' %888 1 :888 m' )on el l"#er e# po#i2le medir 43' 4%' 3$' 1 8 WmE#a di#tan)ia m"0ima ideal no #e al)an(a de2ido a lo# di#tinto# fa)tore# atmo#f.ri)o#F la refra))i*n' la a2#or)i*n 1 di#per#i*n' partí)ula# de polo' apor de agua' lluia' et)En el )a#o de lo# di#tan)i*metro# ele)tr*ni)o# de fuente ele)tromagn.ti)a' la onda en o)a#ione# #ufre de#ia)ione#' ree0ione# a))identale# o am2a# )o#a# porF o2#t")ulo#' (ona# ar2olada#' et)-- Como puede apre)iar#e' la# fuente# del error #on mJltiple# 1 #er" ne)e#ario !a)er #iempre 1 en )ada tra2a/o la# )on#idera)ione# pertinente# de a)uerdo )on la# )ara)terí#ti)a# propia# de )ada aparato-
MEDICION ELECTRÓNICA DE DISTANCIAS
INSTALACIÓN NIELACIÓN CENTRADO DE INSTRUMENTOS EDM Ante# de in#talar el tripi. para el equipo EDM' de2e planear#e )uidado#amente la po#i)i*n del top*grafo en rela)i*n )on el in#trumento para efe)tuar la# o2#era)ione# ne)e#aria#- En otra# pala2ra#' e# ne)e#ario determinar la forma de )olo)ar la# pata# del tripi. para que el top*grafo tenga una po#i)i*n )*moda mientra# !a)e la# o2#era)ione#-
E# )oneniente )olo)ar el tripi. #o2re terreno rme' donde el in#trumento no #e a#iente' )omo #u)edería )on toda #eguridad en terreno pantano#o o lodo#oEn e#to# )a#o# #er" ne)e#ario in#talar un #oporte e#pe)ial para apo1ar el in#trumento' )omo e#ta)a# o una plataforma- La# pata# del tripi. de2en e#tar 2ien a2ierta# 1 a/u#tada#' de forma que la pla)a de #oporte de lo# tornillo# de niela)i*n quede apro0imadamente a niel- El operador )amina enton)e# alrededor del in#trumento 1 empu/a rmemente )ada pata dentro del terrenoEn el )a#o de medi)ione# #o2re terreno# in)linado#' en general e# )oneniente )olo)ar una de la# pata# en el #uelo pendiente arri2a 1 do# en el #uelo pendiente a2a/o- De e#ta forma #e o2tiene una ma1or e#ta2ilidadE0i#ten do# tipo# de tripi. )on pata# a/u#ta2le# 1 )on pata# /a#- Lo# tripi.# de pata# /a# #on m"# rígido# 1 propor)ionan ma1or e#ta2ilidad durante la# medi)ione#- or otra parte' lo# tripi.# )on pata# a/u#ta2le# #on m"# f")ile# de tran#portar en lo# e!í)ulo# 1 2rindan m"# e0i2ilidad en la in#tala)i*nE# ne)e#ario )olo)ar el in#trumento EDM #o2re un punto /o 2ien denido' )omo por e/emplo una )!a de a)ero o una ta)!uela en una e#ta)a- ara ello' primero #e )olo)a el tripi. 1 #e )entra de forma apro0imada #o2re el punto en )ue#ti*n' )on la parte #uperior o pla)a de #oporte del tripi. lo m"# nielada po#i2le- Una e( /o el tripi.' #e a/u#ta la 2a#e o trí2ra)o- La 2a#e nieladora tiene tre# tornillo# de niela)i*n +)errado# 1 a prue2a de polo,' una plomada *pti)a 1 un niel )ir)ular o de 2ur2u/a-
MEDICION ELECTRÓNICA DE DISTANCIAS
La plomada *pti)a )on#ta de un /uego de lente# 1 un e#pe/o que permiten al top*grafo mirar a tra.# de un puerto lo)ali(ado en un lado del in#trumento' de manera que )uando .#te #e en)uentra nielado' #e puede er un punto en el #uelo #ituado dire)tamente a2a/o del )entro del in#trumento- A#imi#mo' tam2i.n e# po#i2le utili(ar una plomada )omJn #u#pendida de un gan)!o o )adena a2a/o del )entro del in#trumento' para )entrarlo de forma preliminar ante# de emplear la plomada *pti)a- Con el apo1o de la plomada o de la plomada *pti)a' #e )entra el in#trumento #o2re el punto tan )er)a )omo #ea po#i2le mediante el a/u#te de la# po#i)ione# de la# pata# del tripi.- De#pu.# de que el in#trumento )a#i e#t" )entrado' #e quita la plomada +#i #e u#*,- Se ao/a la 2a#e o trí2ra)o 1 #e de#li(a el aparato en la #uper)ie #uperior plana del tripi. !a#ta que lo# !ilo# de la retí)ula queden )entrado# en el punto de la e#ta)i*n Trí2ra)o- Contiene tornillo# de niela)i*n' 2ur2u/a de niela)i*n 1 plomada Ópti)a- ")ilmente #e pueden inter)am2iar in#trumento# EDM 1 otro# equipo# EDM en la parte #uperior del tri2ra)o o 2a#e +)orte#ía de Top)on Ameri)a Corporation,Se utili(an tre# tornillo# de niela)i*n 1 un niel de 2ur2u/a para nielar el in#trumento- A pe#ar de que lo# niele# de 2ur2u/a #on meno# #en#i2le# que lo# niele# de tu2o' lo# )uale# #e e#tudiar"n en el )apítulo ' #u utili(a)i*n e# ade)uada en lo# in#trumento# EDM' la# e#ta)ione# totale# 1 otro# equipo# topogr")o#La 2ur2u/a del niel #e )entra )on el a/u#te de uno o m"# de lo# tornillo# de niela)i*n- ara e#te an"li#i#' #e !a)e referen)ia a la gura %B48- Si lo# tornillo# 4 3 +que #e mue#tran en la gura, #e giran en dire))ione# opue#ta#' la 2ur2u/a #e moer" a la i(quierda o a la dere)!a #o2re el e/e 0B0- La rota)i*n del tornillo K )au#ar" que la 2ur2u/a #e muea !a)ia arri2a o !a)ia a2a/o #o2re el e/e B Una e( que #e )entra la 2ur2u/a de forma apro0imada' entra en opera)i*n un )ompen#ador autom"ti)o que niela el in#trumento 1 lo mantiene a#í- En la #e))i*n B de e#te li2ro #e e0pli)a ei fun)ionamiento de e#te )ompen#adorinalmente' el in#trumento EDM #e /a en el tripi. )on un tornillo ro#)ado que #ale de la parte #uperior de e#te Jltimo pa#a por la 2a#e de niela)i*n o trí2ra)o del in#trumento-
METODOLOGÍA "ARA INSTRUMENTOS EDM
LA
MEDICIÓN
DE
DISTANCIAS
CON
MEDICION ELECTRÓNICA DE DISTANCIAS
ara propor)ionar la energía ne)e#aria para la opera)i*n de lo# in#trumento# EDM #e utili(an 2ate ría#- E#ta# de2en e#tar totalmente )argada# ante# de ini)iar lo# tra2a/o# de )ampo- Un top*grafo pre)aido llea al tra2a/o un /uego adi)ional de !atería# para eitar po#i2le# demora#- Ca2e men)ionar que la ma1oría de lo# aparato# operan )on 2atería# de autom*il #i a#í #e de#eaLo# in#trumento# EDM e#t"n )ompletamente automati(ado#' por lo que #e puede aprender a utili(arlo# )on 2a#tante rapide(- ara medir una di#tan)ia )on un equipo EDM' e# ne)e#ario )entrar el in#trumento 1 lo# ree)tore#' dirigir la i#ual !a)ia e#to# Jltimo# 1' nalmente' medir 1 regi#trar el alor o2tenidoE#to# pa#o# #e de#)ri2en 2reemente en e#ta #e))i*n4- El equipo EDM #e in#tala' #e )entra 1 #e niela en uno de lo# e0tremo# de la línea por medir3- El en#am2le de pri#ma# #e )olo)a en el otro e0tremo de la línea 1 #e )entra )uidado#amente #o2re el punto nal- E#to #e logra #o#teniendo erti)almente )i po#te del pri#ma #o2re el punto' )on la a1uda de un niel que #e )olo)a en la 2ali(a' a#egurando el po#te del pri#ma en un tripi. o 2ipi. )olo)ado #o2re el punto' o 2ien utili(ando un tripi. )on trí2ra)o o 2a#e' a la )ual #e /a el )on/unto de pri#ma#K- Se mide 1 regi#tra la altura del in#trumento !a#ta el e/e del tele#)opio 1 la altura del )entro del pri#ma- Si el pri#ma )uenta )on po#te# a/u#ta2le#' e# )omJn a/u#tar el en#am2le del pri#ma a la mi#ma altura que la del tele#)opio EDM$- Se dirige la i#ual del tele#)opio !a)ia el pri#ma 1 #e en)iende el aparato%- Se utili(an lo# tornillo# de a/u#te no para dirigir el in#trumento !a)ia el ree)tor' !a#ta que la #e&al de retorno de inten#idad m"0ima #e indique en la e#)ala de #e&ale#- Se mide la di#tan)ia apretando #implemente un 2ot*n- El u#uario puede tomar la le)tura en pie# o en metro#' #egJn #ea ne)e#ario- La pantalla ele)tr*ni)a mo#trar" do# de)imale# #i la le)tura e# en pie#' o tre# de)imale# #i e# en metro#- Si la# medi)ione# #e regi#tran en una li2reta de )ampo' e# re)omenda2le tomar una medi)i*n adi)ional utili(ando otro tipo de unidade# +pie# o metro#,- De e#ta manera' e0i#te la po#i2ilidad de en)ontrar equio)a)ione# en lo# regi#tro#' )omo la tran#po#i)i*n de nJmero#:- Lo# alore# o2tenido# #e regi#tran en una li2reta de )ampo o en una li2reta ele)tr*ni)a de dato#- Lo# in#trumento# de la e#ta)i*n total +lo# )uale# #e de#)ri2en en la# #e))ione# 48B4% a 48B45, regi#tran de manera autom"ti)a la le)tura de la# medi)ione#-
A TENER EN CUENTA La #ele))i*n del tipo de di#tan)i*metro ele)tr*ni)o que #e utili)e de2er" !a)er#e en )on#idera)i*n a #u )apa)idad 1 )ara)terí#ti)a#' 1 en fun)i*n de la# e0a)titude# requerida# por el orden del leantamiento-
MEDICION ELECTRÓNICA DE DISTANCIAS
Lo# di#tan)i*metro# que #e empleen de2er"n tener una pre)i#i*n )omprendida dentro de 8-% a 3-8 )m para la parte )on#tante del error' m"# una parte aria2le )omprendida dentro de 3 a % parte# por mill*n de la di#tan)ia medida' e0pre#ada# en )entímetro# Todo di#tan)i*metro que #e u#e en el pro1e)to de2er" e#tar preiamente )ali2rado' por lo meno# )on re#pe)to a una di#tan)ia )ono)ida )on la ma1or e0a)titud 1 la )ali2ra)i*n de2er" !a)er#e por lo meno# )ada #ei# me#e# o )uando #e #o#pe)!e que !a o)urrido algJn )am2io en el in#trumento' #iguiendo lo# pro)edimiento# normale# re)omendado# para e#ta )la#e de in#trumento#Solamente para efe)to# de )ompro2a)i*n e#pe)i)ada de la# medida#' #e permitir" el de#pla(amiento longitudinal del in#trumento en la dire))i*n de la línea' en )antidade# de 38 a $8 )m' para lo )ual de2er" medir#e 1 regi#trar#e di)!o de#pla(amiento Toda medida que #e !aga en un punto de2er" e#tar ne)e#ariamente in)ulada a una medida en #entido )ontrario efe)tuada en el otro e0tremo de la línea' )uando #e u#en in#trumento# de fun)i*n inter)am2ia2le- Con in#trumental ele)troB*pti)o' o infrarro/o' la# di#tan)ia# de2er"n #er medida# el nJmero de e)e# que #ea ne)e#ario para garanti(ar la e0a)titud requeridaA#o)iada# )on toda medida de di#tan)ia de2er"n !a)er#e determina)ione# )omplementaria# de la# )ondi)ione# am2ientale# preale)iente# durante la medidaH en )ada e0tremo' al prin)ipio 1 nal de la medida' a la #om2ra 1 al mi#mo niel del in#trumento' para lo )ual #e requiere medir la temperatura' pre#i*n atmo#f.ri)a 1 !umedad relatia )on term*metro#' 2ar*metro# 1 p#i)r*metro# pre)i#o# 1 )ali2rado#' todo )on el prop*#ito de apli)ar la# )orre))ione# requerida# por fa)tore# meteorol*gi)o#Se de2er" medir la altura del in#trumento #o2re el punto 1 regi#trarla' a#í )omo la del otro in#trumento o ree)tore# en el otro e0tremo de la línea-
"RECISIÓN DEL E;UI"O EDM or lo general' lo# fa2ri)ante# de equipo EDM indi)an #u pre)i#i*n en t.rmino# de de#ia)i*n e#t"ndar +#e #upone que de la# medi)ione# tendr"n un error menor o igual a la de#ia)i*n e#t"ndar,- Lo# fa2ri)ante# propor)ionan alore# que )on#i#ten en un error in#trumental /o o )on#tante que e# independiente de la di#tan)ia' m"# un error de medi)i*n en parte# por mill*n +ppm, que aría #egJn la di#tan)ia que #e e#t. midiendoLo# equipo# EDM tienen pre)i#ione# que arían en lo# rango# de Q+error in#trumental de K mm G error propor)ional de 4 ppm, !a#ta de Q+48 mm G 48 ppm,' en donde ppm repre#enta la# parte# por mill*n de la di#tan)ia anali(adaEl primero de e#to# errore# e# de po)a importan)ia en el )a#o de di#tan)ia# larga#' pero puede #er mu1 #igni)atio en di#tan)ia# )orta# menore# a 388 fror otro lado' )i error propor)ional e# de importan)ia menor en )ualquier di#tan)ia- uede notar#e que e# po#i2le que en di#tan)ia# )or ta# el equipo EDM en o)a#ione# no propor)ione medi)ione# tan pre)i#a# )omo la# que #e o2tienen )on )inta-
MEDICION ELECTRÓNICA DE DISTANCIAS
Se #upone que )ada fa2ri)ante de EDM propor)iona una de#ia)i*n e#t"ndar para uno de #u# in#trumento# igual a Q+% mm X % ppm,- A )ontinua)i*n' )on e#to# dato# pueden )al)ular#e el error e#t"ndar 1 la pre)i#i*n e#timado# en la medi)i*n de una di#tan)ia de 488 m )on e#te in#trumento' para lo )ual lo# 488 m #e )onierten a mm multipli)ando por 4888-
A pe#ar de e#te !e)!o' la# )inta# no #e utili(an mu)!o en la pr")ti)a- La 2rigada promedio e#t" tan a)o#tum2rada al u#o de aparato# EDM que !ar" todo lo po#i2le por eitar el difí)il pro)e#o de medir )on )inta- De !e)!o' en la a)tualidad lo# top*grafo# reali(an tan po)a# e)e# la medi)i*n )on )inta que pro2a2lemente tendrían grande# di)ultade# para o2tener el grado de pre)i#i*n de#eado 1 tenderían a )ometer equio)a)ione# )on e#te m.todo-
DISTANCIA MEDIDA ?
ERROR ESTANDAR
"RECISION
K8 +56-$,
GB %-4%
4@%663
$8 +4K4-3,
GB %-38
4@:53
8 +45-6,
GB %-K8
4@44K34
488 +K36-4,
GB %-%8
4@46463
%88 +4$8-$,
GB :-%8
4@:
