Conceptos Fundamentales de Topografía, Geodesia y Medición en Ingeniería

Fundamentos de Topografía y Geodesia

La topografía y la geodesia son disciplinas esenciales en la ingeniería y el diseño, proporcionando la base para la representación precisa del terreno.

Definiciones Clave

• Topografía: Estudio de los métodos para obtener la representación plana de una superficie terrestre con todos sus detalles, incluyendo el conocimiento y manejo de los instrumentos topográficos.
• Levantamiento topográfico: Consiste en realizar medidas en el terreno con el fin de obtener un plano topográfico del mismo.
• Replanteo topográfico: Representar en el terreno, con técnicas topográficas, todos los detalles necesarios para desarrollar una obra.
• Geodesia: Se ocupa de la forma y dimensiones de la Tierra. Determina posiciones de una serie de puntos con cuya ayuda puede deducirse la forma y dimensiones de grandes superficies de tierra. Estos vértices se conocen como vértices geodésicos.

Cartografía y Representación Gráfica

La cartografía se encarga de la representación de grandes extensiones, donde la curvatura terrestre es un factor determinante.

H4. Mapas y Planos

• Mapas: Representación plana de la superficie terrestre o de una parte de ella, cuya gran extensión requiere el empleo de métodos cartográficos, ya que habrá que tener en cuenta la curvatura terrestre.
• Planos: Se utilizan cuando la superficie a representar es menor y no se requiere el uso de proyecciones cartográficas.

H4. Tipos de Mapas

Los mapas se clasifican según la información que contienen:

• Geográficos: Contemplan una gran superficie.
• Físicos: Presentan un determinado tipo de accidentes (cordilleras, etc.).
• Políticos: Muestran ciudades, ríos, fronteras.
• Políticos históricos: Representan ciudades y países en contextos históricos.

Conceptos Geométricos y Escala

• Acimut: Ángulo formado por una alineación y la dirección de la meridiana, medido a partir del norte y en sentido de las agujas del reloj.
• Escala: La relación lineal de semejanza entre un mapa o plano y la parte del terreno real representada. Por ejemplo, 1:50000 (escala del Mapa Topográfico Nacional).
• Límite de percepción visual: Se fija en 0.20 mm. Este valor está relacionado con la escala, ya que representa en un plano magnitudes de la realidad muy distintas.
• Astronomía: Ciencia que se interesa por todas las cuestiones que tienen relación con los astros.

Componentes del Levantamiento Topográfico

H4. Planimetría y Altimetría

• Planimetría: Parte del trabajo topográfico que consiste en determinar la situación de los puntos del terreno en el plano de proyección (ejes X e Y).
• Altimetría: Parte correspondiente al eje vertical (Z), que incluye la representación planimétrica del terreno con curvas de nivel.
• Distancia X: Distancia entre dos planos consecutivos. Se distingue entre Distancia Natural (D. natural) y Distancia Reducida (D. reducida).

Medición de Distancias e Instrumentos

H3. Medida Directa

La medida directa de distancias consiste en comparar la magnitud a medir con un instrumento de medida previamente calibrado.

H4. Instrumentos de Medición Directa

• Rodete: Una cinta métrica flexible que sirve para medir distancias de 5 a 50 m de longitud. Va dividida en metros (m), decímetros (dm) y centímetros (cm). Ofrece precisión, especialmente en grandes distancias.
• Cinta metálica: Hecha de acero, de longitud de 10 y 25 m. Requiere aplicar correcciones por temperatura y pandeo.
• Invant (Invar): Es una aleación de hierro con 36% de níquel, cuyo coeficiente de dilatación es muy pequeño, lo que garantiza alta precisión.

H3. Métodos Ópticos y Electrónicos

H5. Lectura de Miras

Para realizar una lectura de mira, se anotan las lecturas de los 3 hilos del retículo, comprobando que no haya equivocación. La lectura central se calcula mediante la siguiente fórmula:

$$L_c = \frac{L_s + L_i}{2}$$

• L_s: Lectura superior (la mayor de las 3).
• L_i: Hilo de posición inferior.
• L_c: Lectura central o axial, corresponde al hilo central.

H5. Medición Electrónica

• Medidas de distancias por métodos electrónicos: Se basan en la emisión de una onda que es reflejada por un sistema de espejos que sustituyen la mira clásica.
• GPS y Estaciones Totales: Actualmente, el GPS es el más utilizado, pero las estaciones totales siguen siendo fundamentales. Estas incorporan un distanciometro y sistemas electrónicos para la medida de ángulos, con un registro automático en soporte magnético que permite el procesamiento posterior de los datos obtenidos en un ordenador. Los distanciometros modernos son de gran precisión, consiguiendo errores de unos 5 mm.