NIVEL TOPOGRÁFICO

Nivel topográfico en uso.

Obtención de desniveles.

El nivel topográfico, también llamado nivel óptico o equialtímetro es un instrumento que tiene como finalidad la medición de desniveles entre puntos que se hallan a distintas alturas o el traslado de cotas de un punto conocido a otro desconocido.

Traslado de cotas.

Características

Pueden ser manuales o automáticos, según se deba horizontalizar el nivel principal en cada lectura, o esto se haga automáticamente al poner el instrumento "en estación"

El nivel óptico consta de un anteojo similar al del teodolito con un retículo estadimétrico, para apuntar y un nivel de burbuja muy sensible (o un compensador de gravedad o magnético en el caso de los niveles automáticos), que permita mantener la horizontalidad del eje óptico del anteojo, ambos están unidos solidariamente de manera que cuando el nivel está desnivelado, el eje del anteojo no mantiene una perfecta horizontalidad, pero al nivelar el nivel también se horizontaliza el eje óptico.

En los últimos treinta años se ha producido un cambio tal en estos instrumentos, que por aquella época, principios de la década del ´80 casi todos los instrumentos que se utilizaban eran del tipo "manual" pero en este momento es raro encontrar uno de aquellos instrumentos, incluso son raras la marcas que aun los fabriquen ya que las técnicas de fabricación se han perfeccionado tanto que los automáticos son tan precisos y confiables como los manuales, a pesar de la desconfianza que despertaban en los viejos topógrafos los primeros modelos automáticos.

Este instrumento debe tener unas características técnicas especiales para poder realizar su función, tales como burbuja para poder nivelar el instrumento, anteojo con los suficientes aumentos para poder ver las divisiones de la mira, y un retículo con hilos para poder hacer la puntería y tomar las lecturas, así como la posibilidad de un compensador para asegurar su perfecta nivelación y horizontalidad del plano de comparación.

PRECISIÓN

La precisión de un nivel depende del tipo de nivelación para el que se lo utilice. Lo normal es un nivel de entre 20 y 25 aumentos y miras centimetradas o de doble milímetro. Con este nivel y la metodología apropiada se pueden hacer nivelaciones con un error de aproximadamente 1.5 cm por kilómetro de nivelada.

Para trabajos mas exigentes existen niveles con nivel de burbuja partida, retículo de cuña, placas plano paralelas con micrómetro y miras de INVAR milimetradas, con los cuales se pueden alcanzar precisiones de unos 7 mm por kilómetro de nivelada con la metodología apropiada.

TEODOLITO

Recibe también el nombre de instrumento universal por la gran variedad de aplicaciones que pueden obtenerse con su empleo; puede considerarse como un goniómetro completo capaz de medir ángulos verticales y horizontales con gran precisión.

Aunque los teodolitos difieren entre sí en detalles de construcción sus partes esenciales son similares en todos ellos; en la figura 8.1 se representa el despiece de un teodolito clásico, que consta de tres bloques fundamentales.

 

 

 

 

 

 

 

 

El bloque inferior C, está constituido por una plataforma nivelante y en ella se introduce un eje hueco solidario del bloque B, en el que va fijo el limbo acimutal; de ésta forma, una vez encajado el bloque B en el C , podrán hacerse solidarios ambos por medio de tornillos de presión, o si éstos están

aflojados podrá girar un bloque respecto al otro, constituyendo lo que denominamos movimiento general del instrumento.

A su vez en el eje hueco del bloque B, penetra otro eje solidario al bloque A, en el cuál se encuentra el anteojo y los nonios, consiguiéndose igualmente el movimiento relativo de estos dos bloques por medio de un tornillo de presión, denominándose este movimiento relativo entre los dos cuerpos movimiento particular del instrumento.

En el bloque A, o aliada se encuentra el soporte para el anteojo, el cuál permite el movimiento del mismo alrededor de un eje horizontal constituyendo este giro de movimiento cenital del aparato, pudiéndose dejar fijo el anteojo en una posición determinada por medio del correspondiente tornillo de presión.

Por esta constitución del teodolito vemos que el mismo puede tener tres clases de movimientos independientes:

movimiento general del instrumento: cuando son solidarios los bloques A y B y éste gira independientemente de C

movimiento particular dl instrumento: cuando son solidarios los cuerpos B y C y el A gira independiente del B

movimiento del anteojo alrededor del eje horizontal.

Además de los tornillos de presión citados, los teodolitos pueden llevar otros de coincidencia, que permiten los mismos movimientos pero de un modo mas lento y limitado.

Una versión antigua de teodolito.

Teodolito moderno.

El teodolito es un instrumento de medición mecánico-óptico universal que sirve para medir ángulos verticales y, sobre todo, horizontales, ámbito en el cual tiene una precisión elevada. Con otras herramientas auxiliares puede medir distancias y desniveles.

Es portátil y manual; está hecho con fines topográficos e ingenieriles, sobre todo en las triangulaciones. Con ayuda de una mira y mediante la taquimetría, puede medir distancias. Un equipo más moderno y sofisticado es el teodolito electrónico,y otro instrumento mas sofisticado es otro tipo de teodolito más conocido como estación total.

Básicamente, el teodolito actual es un telescopio montado sobre un trípode y con dos círculos graduados, uno vertical y otro horizontal, con los que se miden los ángulos con ayuda de lentes.

CLASIFICASION

Los teodolitos se clasifican en teodolitos repetidores, reiteradores y teodolito - brújula.

Teodolitos repetidores

Estos han sido fabricados para la acumulación de medidas sucesivas de un mismo ángulo horizontal en el limbo, pudiendo así dividir el ángulo acumulado y el número de mediciones.

Teodolitos reiteradores

Llamados también direccionales, los teodolitos reiteradores tienen la particularidad de poseer un limbo fijo y sólo se puede mover la alidada.

Teodolito - brújula

Como dice su nombre, tiene incorporada una brújula de características especiales. Éste tiene una brújula imantada con la misma dirección al círculo horizontal. Sobre el diámetro 0 a 180 grados de gran precisión.

Teodolito electrónico

Es la versión del teodolito óptico, con la incorporación de electrónica para hacer las lecturas del círculo vertical y horizontal, desplegando los ángulos en una pantalla, eliminando errores de apreciación. Es más simple en su uso, y, por requerir menos piezas, es más simple su fabricación y en algunos casos su calibración.

Las principales características que se deben observar para comparar estos equipos que hay que tener en cuenta: la precisión, el número de aumentos en la lente del objetivo y si tiene o no compensador electrónico.

Ejes

Ejes principales de un teodolito.

El teodolito tiene 3 ejes principales y 2 ejes secundarios.

Ejes Principales

Eje Vertical de Rotación Instrumental S - S (EVRI) Eje Horizontal de Rotación del Anteojo K - K (EHRA) Eje Óptico Z - Z (EO)

El eje Vertical de Rotación Instrumental es el eje que sigue la trayectoria del Cenit-Nadir, también conocido como la línea de la plomada, y que marca la vertical del lugar.

El eje óptico es el eje donde se enfoca a los puntos. El eje principal es el eje donde se miden ángulos horizontales. El eje que sigue la trayectoria de la línea visual debe ser perpendicular al eje secundario y éste debe ser perpendicular al eje vertical. Los discos son fijos y la alidada es la parte móvil. El [eclímetro]] también es el disco vertical.

El eje Horizontal de Rotación del Anteojo o eje de muñones es el eje secundario del teodolito, en el se mueve el visor. En el eje de muñones hay que medir cuando utilizamos métodos directos, como una cinta de medir, y así obtenemos la distancia geométrica. Si medimos la altura del jalón obtendremos la distancia geométrica elevada y si medimos directamente al suelo obtendremos la distancia geométrica semielevada; las dos se miden a partir del eje de muñones del teodolito.

El plano de colimación es un plano vertical que pasa por el eje de colimación que está en el centro del visor del aparato; se genera al girar el objetivo.

Ejes secundarios

Línea de fe Línea de índice

Partes

Un teodolito, sin importar el tipo ni el avance tecnológico al que haya sido sometido, consta de las siguientes partes:

La base nivelante, que nivela al objeto caído sobre la base entre 2mil 400

El limbo La alidada

Estas partes principales se dividen en otras piezas, que son:

Anteojo. Tornillo de enfoque del objetivo. Piñón. Ocular. Círculo vertical graduado. Círculo horizontal graduado. Plomada (puede ser óptica o física, dependiendo del

modelo). Tornillos calantes. Tornillo de sujeción (es la parte que une el aparato con el

trípode). Micrómetro. Espejo de iluminación (sólo en algunos aparatos).

Nivel tubular. Nivel esférico. Asa de transporte.

Partes Principales

Niveles: - El nivel es un pequeño tubo cerrado que contiene una mezcla de alcohol y éter; una burbuja de aire, la tangente a la burbuja de aire, será un plano horizontal. Se puede trabajar con los niveles descorregidos.

Precisión: Depende del tipo de Teodolito que se utilice. Existen desde los antiguos que varían entre el minuto y medio minuto, los modernos que tienen una precisión de entre 10", 6", 1" y hasta 0.1".

Nivel esférico: Caja cilíndrica tapada por un casquete esférico. Cuanto menor sea el radio de curvatura menos sensibles serán; sirven para obtener de forma rápida el plano horizontal. Estos niveles tienen en el centro un círculo, hay que colocar la burbuja dentro del círculo para hallar un plano horizontal bastante aproximado. Tienen menor precisión que los niveles tóricos, su precisión está en 1´ como máximo aunque lo normal es 10´ o 12´.

Nivel tórico: Si está descorregido nos impide medir. Hay que calarlo con los tornillos que lleva el aparato. Para corregir el nivel hay que bajarlo un ángulo determinado y después estando en el plano horizontal con los tornillos se nivela el ángulo que hemos determinado. Se puede trabajar descorregido, pero hay que cambiar la constante que nos da el fabricante. Para trabajar descorregido necesitamos un plano paralelo. Para medir hacia el norte geográfico (medimos acimutes, si no tenemos orientaciones) utilizamos el movimiento general y el movimiento particular. Sirven para orientar el aparato y si conocemos el acimutal sabremos las direcciones medidas respecto al norte.

Plomada: Se utiliza para que el teodolito esté en la misma vertical que el punto del suelo.

Plomada de gravedad: Bastante incomodidad en su manejo, se hace poco precisa sobre todo los días de viento. Era el método utilizado antes aparecer la plomada óptica.

Plomada óptica: es la que llevan hoy en día los teodolitos, por el ocular vemos el suelo y así ponemos el aparato en la misma vertical que el punto buscado.

Limbos: Discos graduados que nos permiten determinar ángulos. Están divididos de 0 a 360 grados sexagesimales, o de 0 a 400 grados centesimales. En los limbos verticales podemos ver diversas graduaciones (limbos cenitales). Los limbos son discos graduados, tanto verticales como horizontales. Los teodolitos miden en graduación normal (sentido dextrógiro) o graduación anormal (sentido levógiro o contrario a las agujas del reloj). Se miden ángulos cenitales (distancia cenital), ángulos de pendiente (altura de horizonte) y ángulos nadirales.

Nonius: Mecanismo que nos permite aumentar o disminuir la precisión de un limbo. Dividimos las n - 1 divisiones del limbo entre las n divisiones del nonio. La sensibilidad del nonio es la diferencia entre la magnitud del limbo y la magnitud del nonio.

Micrómetro: Mecanismo óptico que permite hacer la función de los nonios pero de forma que se ve una serie de graduaciones y un rayo óptico mediante mecanismos, esto aumenta la precisión.

Partes Accesorias

Trípodes: Se utilizan para trabajar mejor, tienen la misma X e Y pero diferente Z ya que tiene una altura; el más utilizado es el de meseta. Hay unos elementos de unión para fijar el trípode al aparato. Los tornillos nivelantes mueven la plataforma del trípode; la plataforma nivelante tiene tres tornillos para conseguir que el eje vertical sea vertical.

Tornillo de presión (movimiento general): Tornillo marcado en amarillo, se fija el movimiento particular, que es el de los índices, y se desplaza el disco negro solidario con el aparato. Se busca el punto y se fija el tornillo de presión. Este tornillo actúa en forma ratial, o sea asia el eje principal.

Tornillo de coincidencia (movimiento particular o lento): Si hay que visar un punto lejano, con el pulso no se puede, para centrar el punto se utiliza el tornillo de coincidencia. Con este movimiento se hace coincidir la línea vertical de la cruz filar con la vertical deseada, y este actúa en forma tangencial. Los otros dos tornillos mueven el índice y así se pueden medir ángulos o lecturas acimutales con esa orientación.

Movimientos del teodolito

Este instrumento, previamente instalado sobre el trípode en un punto del terreno que se denomina estación, realiza los movimientos sobre los ejes principales.

Movimiento de la alidada

Este movimiento se realiza sobre el eje vertical (S-S), también presente en los instrumentos de todas las generaciones de teodolito. Permite al operador girar el anteojo horizontalmente, en un rango de 360º.

Movimiento del anteojo

Este movimiento se lo realiza sobre el eje horizontal (K-K) y permite al operador girar desde el punto de apoyo hasta el Cenit, aunque estos casos son muy raros ya que mayormente se abarca un rango promedio de 90º. y otro...

Características constructivas fundamentales

Para realizar un buen levantamiento topográfico se deben considerar las siguientes condiciones:

Cuando el teodolito se encuentra perfectamente instalado en una estación, el eje vertical (o eje principal) (S-S) queda perfectamente vertical.

El eje de colimación (Z-Z) debe ser perpendicular al eje horizontal (K-K).

El eje horizontal (K-K) debe ser perpendicular al eje vertical (S-S).

Fototeodolitos Teodolito electrónico

Teodolito digital electrónico Teodolito óptico

GPS

GPS es un sistema satelital de posicionamiento. A-GPS fue desarrollado e introducido para mejorar el funcionamiento del sistema. El acrónimo A-GPS deriva de los términos ingleses Assisted Global Positioning System, es decir, GPS asistido, y se suele usar en teléfonos y dispositivos móviles tipo PDA. El desarrollo de A-GPS fue acelerado por requerimiento del servicio de emergencias E911 (similar al 112 europeo) de la FCC estadounidense, el cual requiere la posición de un teléfono móvil en caso de que realice una llamada de emergencia.1

Descripción

El GPS convencional presenta dificultades a la hora de proporcionar posiciones precisas en condiciones de baja señal. Por ejemplo, cuando el aparato está rodeado de edificios altos (como consecuencia de la recepción de múltiples señales rebotadas) o cuando la señal del satélite se ve atenuada por encontrarnos con obstáculos, dentro de edificios o debajo de árboles. De todos modos algunos de los nuevos aparatos GPS reciben mejor las señales de poca potencia y funcionan mejor en estas condiciones que aparatos más antiguos y menos sensibles.

Además, la primera vez que los receptores GPS se encienden en tales condiciones, algunos sistemas no asistidos no son capaces de descargar información de los satélites GPS como el "almanaque" y la "efeméride" (términos traducidos del inglés), haciéndolos incapaces de funcionar, triangular o posicionarse hasta que se reciba una señal clara durante al menos un minuto. Este proceso inicial, denominado primer posicionamiento o posicionamiento inicial (del inglés TTFF (Time To First Fix) o tiempo para el primer posicionamiento), suele ser muy largo en general, incluso según las condiciones, de minutos.

Un receptor A-GPS o GPS asistido Plataforma S60 puede solucionar estos problemas de diversas formas mediante el acceso a un Servidor de Asistencia en línea (modo "on-line") o fuera de línea (modo "off-line"). Los modos en línea acceden a los datos en tiempo real, por lo que tienen la necesidad de tener una conexión de datos activa con el consiguiente coste de la conexión. Por contra, los sistemas fuera de línea permiten utilizar datos descargados previamente.

Por tanto, algunos dispositivos A-GPS requieren una conexión activa (modo en línea) a una red celular de teléfono (como GSM) para funcionar, mientras que en otros simplemente se hace el posicionamiento más rápido y preciso, pero no se requiere conexión (modo fuera de línea). Los dispositivos que funcionan en modo fuera de línea ("off-line"), descargan un fichero mientras tienen acceso a la red (ya sea a través de una conexión de datos GPRS, Ethernet, WIFI, ActiveSync o similar) que se almacena en el dispositivo y puede ser utilizado por éste durante varios días hasta que la información se vuelve obsoleta y se nos avisa de que es preciso actualizar los datos o en lugares sin conexión de datos. c2 3

En cualquier caso, el sistema de GPS asistido utilizará los datos obtenidos, de una u otra forma, de un servidor externo y lo combinará con la información de la celda o antena de telefonía móvil para conocer la posición y saber qué satélites tiene encima. Todos estos datos de los satélites están almacenados en el servidor externo o en el fichero descargado, y según nuestra posición dada por la red de telefonía, el GPS dispondrá de los datos de unos satélites u otros y completará a los que esté recibiendo a través del receptor convencional de GPS, de manera que la puesta en marcha de la navegación es notablemente más rápida y precisa.

Por tanto:

Cuando trabajamos en modo en línea ("on-line"):

El servidor de asistencia puede hacer saber al teléfono su posición aproximada conociendo la celda de telefonía móvil por la que se encuentra conectado a la red celular.

El servidor de asistencia recibe la señal de satélite perfectamente, y posee grandes capacidades de cómputo, por lo que puede comparar señales recibidas procedentes del teléfono y determinar una posición precisa para informar al teléfono o a los servicios de emergencia de tal posición.

Puede proveer datos orbitales de los satélites GPS al teléfono, haciéndolo capaz de conectarse a los satélites, cuando de otra manera no podría, y calcular su posición de manera autónoma.

Puede tener mejor conocimiento de las condiciones ionosféricas y otros errores que podrían afectar la señal GPS que el teléfono, dotándolo de un cálculo más preciso de su posición. (Vea también Wide Area Augmentation System)

Como beneficio adicional, puede reducirse tanto la utilización de CPU como la cantidad de líneas de código que se necesiten calcular por parte del teléfono, ya que muchos procesos se realizan en el servidor de asistencia (no es una gran cantidad de procesamiento para un GPS básico - muchos de los primeros GPSs corrían sobre Intel 80386 a 16 Mhz o hardware similar).

Cuando trabajamos en modo fuera de línea ("off-line"):

El teléfono obtiene su posición aproximada conociendo la celda de telefonía móvil por la que se encuentra conectado a la red celular y se la entrega al sistema integrado en el dispositivo.

El GPS asistido, que habrá obtenido previamente del servidor de asistencia los datos, determina qué satélites tenemos encima y obtiene la posición completando los datos parciales que recibe el receptor GPS convencional.

Algunos sistemas funcionan tanto en un modo como en otro (dependiendo de si tenemos activa una conexión de datos o no), resultando muy versátiles.

Desarrollo

Varias empresas de electrónica están desarrollando tecnologías de GPS que incrementan su rendimiento sobre las tecnologías ya existentes.

Tecnologías alternativas

El GPS de alta sensibilidad es una tecnología paralela, que soluciona algunos de los mismos problemas sin necesidad de una infraestructura adicional. No puede proporcionar soluciones instantáneas cuando el teléfono ha estado apagado por algún tiempo, cosa que de algún modo el A-GPS sí. CSR está desarrollando una tecnología llamada Enhanced GPS, la cual, presumiblemente, mejoraría ampliamente el rendimiento de las soluciones existentes.

UNIVERSIDAD ANDINA NÉSTOR CÁCERES

VELÁSQUEZ

FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS PURAS

CARRERA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

CURSO: TOPOGRAFIA I

TRABAJO ENCARGADO :

TEMA:NIVEL, TODOLITO, GPS

DOCENTE: Ing. EMPIOT W. HUMPIRI

SUTEC

ALUMNO: FRANK COYLA AYAMAMANI

SEMETRE: III

SECCION: “C”

2010