Topografia y Cartografia - Apuntes Basicos

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 APUNTES DE TOPOGRAFÍA Associació de Voluntaris de Protecció Civil d'Olèrdola

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APUNTES DE TOPOGRAFÍA

Associació de Voluntaris de Protecció Civil d'Olèrdola

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La palabra topografía procede del griego "topo" = lugar, y "grafos" = dibujo. Es la ciencia que con el

auxilio de las matemáticas nos ayuda a representar gráficamente un terreno o lugar determinado, con todos

sus accidentes y particularidades naturales o artificiales de su superficie.

Hay que recordar que estamos representando una superficie aproximadamente esférica sobre un

plano, por lo que esto producirá distorsiones en la representación; cuando hablamos de topografía nos

estamos refiriendo a representaciones gráficas de zonas poco extensas, en las cuales es posible prescindir delefecto de la curvatura de la superficie terrestre, en caso contrario nos referiremos a la cartografía.

Unidades de medida 

Unidades de longitud y superficie

Como es de suponer la unidad básica de medida de longitud es el metro, en la Conferencia General

de Pesas y Medidas de 1960 (París) se adoptó la siguiente definición del mismo:

 El metro es igual a 1.650.76,63 veces la longitud de onda en el vacío de la radiación

correspondiente a la transición entre los niveles de energía 2 p10 y 5d5 del átomo de

criptón 86.A partir del metro tendremos todos sus múltiplos y submúltiplos:

1.000 milímetros (mm) 1 metro (m)

100 centímetros (cm) 1 metro (m)

10 decímetros (dm) 1 metro (m)

1 metro (m) 1 metro(m)

1 Decámetro (Dm) 10 metros (m)

1 Hectómetro (Hm) 100 metros (m)

1 Kilómetro (Km) 1.000 metros (m)

La unidad de superficie más habitual en topografía es la Hectárea (10.000 m2) que se define como:

 El área correspondiente a un cuadrado cuyo lado tiene una longitud de 100 metros.

Unidades angulares

Para medir ángulos en topografía, se trabaja indistintamente con la graduación sexagesimal y la

graduación centesimal:

• Graduación sexagesimal. Se considera una circunferencia dividida en 360 partes iguales

denominadas grados, cada grado se divide en 60 minutos y cada minuto a su vez en 60

segundos, la notación sería:

30º20'50'' = 30 grados 20 minutos 50 segundos

• Graduación centesimal. La circunferencia se divide en 400 grados, cada grado en 100

minutos y cada minuto en 100 segundos, la notación sería:

30g20

m50

s= 30,2050

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Lectura de mapas 

La escala

Es el concepto fundamental de las representaciones gráficas, el factor de escala ó escala se define

como la relación existente entre la medida gráfica del dibujo y la real del terreno, ambas medidas han de

estar expresadas en las misma unidades (kilómetros, metros, centímetros, milímetros..):

Escala = medida del mapa / medida real

En los mapas la escala se indica de la siguiente manera:

E=P:T

Donde E representa la medida en el mapa y T la medida en la realidad, así p.e. encontraremos:

E=1:100.000   1 en el mapa son 100.000 en la realidad   1 cm = 1 Km

E=1:50.000   1 en el mapa son 50.000 en la realidad   1 cm = 500 mts

E=1:10.000   1 en el mapa son 10.000 en la realidad   1 cm = 100 mtsE=1:5.000   1 en el mapa don 5.000 en la realidad   1 cm = 50 mts

Aplicando la relación indicada por la escala podemos convertir una distancia medida en el mapa a

distancia real y viceversa; p.e. tomemos un mapa escala 1:50.000 como puede ser el mapa comarcal y

supongamos que queremos averiguar la distancia en línea recta entre dos puntos como el campo de fútbol de

Moja y el de Sant Miquel:

• Situamos los puntos en el mapa (A y B)• Trazamos la línea entre ambos puntos• Medimos la distancia en cm que son 4,45 cm.• Calculamos la distancia real según la escala del mapa, 1:50.000 en este caso:

Kmmt cmcm 225,2225.2500.222000.5045,4 →→=×  

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En el caso inverso si queremos trasladar una distancia real al mapa como p.e. averiguar donde nos

situamos si nos movemos 500 mt por la autopista A-7 en dirección Barcelona partiendo del cruce con la

carretera C-15:

• Calculamos la distancia correspondiente a 500 mt en el mapa:

cmmt mt  00,101,0000.501500 →=×  

• Situamos el punto inicial C

• Trazamos un línea de 1,00 cm en la dirección deseada

• Situaremos el punto final D que resulta ser el puente del camino de Vilafranca a la Serreta.

Otro ejemplo de trasladar distancias reales a un mapa sería que quisiéramos trazar áreas para

distribuir zonas de búsqueda de una persona desaparecida; imaginemos que queremos hacer zonas de

búsqueda cuadradas de 1 Km de lado, la medida del lado del cuadrado a trazar en el mapa sería:

cmmt mt Km 00,202,0000.50

1000.11 →=×=  

Las curvas de nivel

Existen diferentes formas de representar el relieve en los mapas, sin embargo la mas utilizada y a la

vez la mas práctica y simple es el empleo de las curvas de nivel. Se define como curva de nivel a la líneaimaginaria que une los puntos del mapa que tienen la misma altura. Para entenderlo es como si

hiciéramos cortes horizontales cada cierta altura en el relieve y la superficie resultante en cada caso la

proyectáramos en el mapa. 

La diferencia de altura entre cada curva de nivel se denomina equidistancia y varía en función de la

escala del mapa; se procura que, para tener una representación clara, las distancias entre curvas de nivel sean

como mínimo de 1 mm; por otra parte las alturas en los mapas siempre están referidas al nivel cero que es el

nivel del mar, nivel medio del mar en Alicante en nuestro caso.

En los mapas encontramos dos tipos decurvas de nivel, las ordinarias (cada 10 metros

p.e.) y las maestras (cada 100 metros p.e.) que se

representan con un trazo mas grueso y llevan

indicada la altura; también es muy corriente usar

la diferente coloración del fondo del mapa en los

intervalos entre curvas para resaltar el relieve del

mapa (tintas hipsométricas).

En la figura se puede ver un ejemplo con

curvas de nivel ordinarias cada 5 metros, curvas

maestras cada 25 metros y escala de colores para

facilitar su lectura.

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Las curvas de nivel tienen una serie de propiedades que conviene tener en cuenta a la hora de

interpretar un mapa:

• Toda curva de nivel es cerrada, aunque a veces habremos de tener en cuenta la superficie exterior

no representada por el mapa.

• Dos curvas de nivel nunca pueden cruzarse entre sí.• Una curva de nivel nunca puede dividirse en dos ó mas curvas.

• Dos ó mas curvas pueden unirse en una sola solamente en pendientes verticales (90º).

• El terreno entre dos curvas de nivel se considera con pendiente uniforme.

Cuando las curvas de nivel de menor altura envuelven a las de mayor altura tendremos la

representación de un saliente en el relieve, por contra cuando las curvas de nivel de mayor altura envuelvan a

las de menor altura tendremos la representación de un entrante en el mismo.

De la misma manera cuando las curvas de nivel de nivel de menor altura rodeen totalmente a las de

mayor altura tendremos la representación de una elevación ó cota, en el caso contrario tendremos la

representación de una depresión.

Un paso entre dos elevaciones se denomina puerto ó collado y su representación en un mapa de

curvas de nivel es como se ve a continuación.

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Las distancias en el mapa

Al proyectar un relieve sobre un una superficie plana necesariamente se nos producirá una

deformación en las distancias entre dos puntos tal y como se aprecia en la siguiente figura:

Al representar en el mapa los puntos A y B la distancia que los separará será la distancia A-C, esta

distancia se llama distancia reducida; por otra parte tendremos la distancia A-B que tiene en cuenta la

diferencia de altura entre los dos puntos, esta distancia se denomina distancia geométrica; finalmente

tendremos la distancia natural que es la longitud de la línea que va resiguiendo el terreno y sería la distancia

real entre A y B.

La relación entre las distancias reducida, geométrica y el desnivel viene dada por el ángulo á según

las siguientes fórmulas:

( )α costantan ×= geométricaciadisreducidaciadis  

( )α sengeométricaciadisdesnivel ×= tan  

Cuando medimos una distancia en el mapa esta siempre es la distancia reducida, lógicamente cuanto

menos relieve tenga la zona que atraviesa la línea, mas parecidas serán las tres distancias.

Las pendientes

En un mapa de curvas de nivel la mayor ó menor inclinación ó pendiente del terreno nos vendrá

indicada por la mayor ó menor proximidad de las curvas de nivel entre sí; a mayor inclinación mas próximasentre sí se encontrarán las curvas de nivel, el caso extremo sería un pared vertical en cuya proyección las

curvas de nivel se superpondrían, el caso extremo contrario sería una superficie plana en la cual no nos

aparecerían curvas de nivel. A continuación se puede ver de una manera gráfica la comparación entre dos

pendientes de diferente inclinación.

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La pendiente se expresa en porcentaje, de desnivel con respecto a distancia horizontal, así pues en la

gráfica anterior la pendiente de la primera serie de curvas de nivel en la zona más exterior será:

%0,5100400

20100

tan=×=×

mt 

mt 

reducidaciadis

desnivel 

En el segundo caso la pendiente será:

%0,10100400

40100

tan=×=×

mt 

mt 

reducidaciadis

desnivel 

La línea de máxima pendiente se define como la línea mas corta que se puede trazar entre dos curvas

de nivel consecutivas y nos marca la dirección de la pendiente.

Como se puede apreciar en el ejemplo esta línea es única y resulta ser la línea A-B ya que cualquier

otra línea es mas larga como por ejemplo la línea A-B1 ó la A-B2.

Signos convencionales

Habitualmente encontraremos que, además de la información del relieve dada por las curvas de nivel,

en los mapas nos vendrán indicados accidentes geográficos (ríos, fuentes, arroyos, lagos, glaciares, cuevas,

etc..) y elementos construidos por el hombre (carreteras, caminos, embalses, líneas de ferrocarril, etc..); todos

estos elementos puntuales se identifican en los mapas mediante una serie de símbolos llamados signos

convencionales que se encuentran muy estandarizados, normalmente la relación de signos y su significado

viene acompañando al mapa.

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Coordenadas geográficas 

Longitud y latitud

En todo mapa es necesario un sistema de coordenadas que nos permitan situar cualquier punto en el

mismo, el sistema de coordenadas mas habitual es el que se compone de un longitud y una latitud. Si

trazamos en torno de la tierra una serie de anillos paralelos al ecuador y luego una segunda serie, esta vez de

anillos perpendiculares al ecuador y convergentes en ambos polos, tendremos una red de líneas de referencia

que nos servirán para localizar con exactitud cualquier punto de la superficie terrestre. Para expresar la

longitud y la latitud se usa el sistema sexagesimal por lo que una posición nos vendrá expresada de una

manera parecida a:

41º 23' 02.5"N 02º 10' 36"E

La latitud es la distancia que hay entre el punto que nos interesa situar y la línea del ecuador terrestre

esta será Norte ó Sur dependiendo de que el punto esté en hemisferio Norte ó en el hemisferio Sur

respectivamente. Por su parte la longitud es la distancia que hay entre el punto y el meridiano de referencia ó

meridiano 0, esta será Oeste ó Este dependiendo de si el punto se encuentra al Oeste ó al Este del meridiano

de referencia. El único problema viene a la hora de indicar cual es el meridiano de referencia, normalmente

se toma como meridiano 0 ó de referencia el meridiano que pasa por la ciudad de Greenwich (Inglaterra),

aunque es posible que nos encontremos con mapas que usen el meridiano de Madrid (3º41' 15' ' W con respecto

al de Greenwich), el ejemplo anterior de coordenadas corresponde a las coordenadas geográficas de

Barcelona con respecto al meridiano de Greenwich.

Este sistema de coordenadas tiene como gran inconveniente el uso del sistema sexagesimal lo cual

dificulta los cálculos; por otra parte tiene la ventaja de que proporciona un sistema único de referencia válidopara toda la superficie terrestre.

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Coordenadas UTM

El sistema de coordenadas UTM proviene del nombre de la proyección usada (Universal TransversaMercator) y se introduce de forma generalizada al ser adoptada en la década de 1940 como sistema estándarpor el Servicio de Defensa de Estados Unidos y como gran ventaja presenta el sustituir el uso de los gradospor los metros. Básicamente consiste en dividir la tierra en 60 husos de 6º de longitud, en cada huso se tomaun cilindro tangente al meridiano central para efectuar la proyección, como origen se toma el anti-meridianode Greenwich y cada uso se identifica mediante un número siendo el primero (huso 0) el correspondiente almeridiano 180º

Para terminar de definir la cuadrícula básica cada uno de estos husos se divide en zonas siguiendo losparalelos cada 4º comenzando a los 80º 30' de latitud sur, esta zonas se identifican mediante letras mayúsculasde la C hasta la X excluyendo las letras I, LL, Ñ y O. Por ejemplo Catalunya se encuentra en la zona 31T.

Una de las particularidades del sistema UTM es que cada uso tiene su propio sistema de coordenadas

expresado en metros con respecto al origen en la intersección del meridiano central con la línea de ecuador,para evitar los números negativos en el eje X a este punto se le da un valor de X=500.000 m / Y=0 m

Resumiendo cuando damos unas coordenadas UTM estamos dando unas distancias en metros al puntode referencia en el ecuador y siempre se han de acompañar con la información de la zona. Por ejemplo lascoordenadas UTM para el Pic de l' Aliga (vértice geodésico) son:

31T 391012 4571291

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La orientación 

Norte geográfico y norte magnético

Si tomamos el eje de rotación de la tierra, los puntos en los que este eje imaginario atraviesa la esfera

terrestres se denominan polos norte y sur respectivamente, el norte geográfico viene dado por la posición delpolo Norte. El norte magnético es la dirección indicada por la brújula, esta dirección tiene una pequeña

diferencia con el norte geográfico que viene indicada en los mapas de la siguiente manera:

Esta diferencia es lo que se denomina declinación magnética ó ángulo de declinación, su valor varía a

lo largo del tiempo por lo que el valor que se da en los mapas es un valor promedio a una fecha determinada.

La brújula

La brújula no es mas que una aguja imantada suspendida en su eje de manera que pueda girar

libremente, de esta manera siempre se alineará con el campo magnético propio de la tierra con lo que uno de

los extremos nos señalará la posición del norte magnético. Los elementos básicos que encontraremos en unabrújula son los siguientes:

• La aguja imantada. Normalmente el extremo que nos señala el norte viene resaltado con

pintura fosforescente para facilitar su visión en la oscuridad.

• El limbo. Es una escala giratoria graduada en grados sexagesimales, incorpora unas líneas

paralelas llamadas líneas de meridiano y la indicación del norte.

• La flecha de dirección. Nos indicará la dirección del rumbo a seguir una vez lo hallamos

trazado a partir del mapa.

Limbo giratorio

Aguja imantadaLíneas de meridiano

Flecha de dirección

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Para determinar una dirección con la brújula seguiremos los siguientes pasos:

• Marcaremos la ruta en el mapa, lo, desde el punto de inicio (s) hasta el punto final (1) u

otro intermedio. Colocamos uno de los cantos mas largos de la brújula uniendo los dos

puntos.

• Con la base de la brújula apoyada sobre el mapa, giramos el limbo hasta que las líneasnorte-sur de su interior sean paralelas a los meridianos norte-sur del mapa. Importante: La

flecha norte del limbo debe quedar dirigida al norte del mapa.

• Se levanta la brújula del mapa y se mantiene en la mano, nivelada horizontalmente.

Giramos sobre nosotros mismos hasta que el norte de la aguja magnética coincida con la

flecha norte del limbo de la brújula. La dirección a seguir nos vendrá dada por la flecha de

dirección.

Para orientar un mapa mediante la brújula bastará con colocar la base de la brújula en paralelo con el

borde del mapa y hacer coincidir esta posición girando ambos hacia el Norte magnético y seguidamente

descontar los grados del ángulo de declinación indicados en el mapa

Orientación de un mapa por referencias

En el caso de que no dispongamos de brújula, es posible orientar el mapa mediante referencias

geográficas tales como montañas, localidades, cruces de carreteras, etc.. Con dos puntos de referencia no soloes posible orientar el mapa correctamente sino que también podemos averiguar nuestra situación en el mapa,

procederemos de la siguiente manera:

• Localizaremos ambos puntos de referencia en mapa.

• Giraremos el mapa hasta hacer coincidir la orientación de los dos puntos de referencia con

su situación en el mapa.

• En el momento en que tengamos correctamente situado el mapa, podremos trazar las líneas

visuales en el mismo.

• La intersección de las líneas visuales trazadas en el mapa nos dará nuestra posición en el

mismo.

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Ortofotos 

La cartografía ortofotográfica tiene como base una fotografía aérea vertical ó un imagen tomada

desde un satélite, esta imagen puede ser tanto en luz visible como en infrarroja y se rectifican

geométricamente para ajustar la escala. Existe una gran variedad de escalas disponibles a través del ICC,

desde imágenes por satélite de toda Catalunya en escala 1:500.000 hasta series completas en escala 1:5.000.

Su uso nos permite apreciar el detalle real de la zona en la que nos estamos moviendo aunque

perdemos la información de relieve que nos proporcionan las curvas de nivel.

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El sistema GPS 

El sistema GPS (Global Positioning System) o Sistema de Posicionamiento Global es un sistema

compuesto por una red de 24 satélites denominada NAVSTAR, situados en una órbita a unos 20.200 km. de

la Tierra, y unos receptores GPS, que permiten determinar nuestra posición en cualquier lugar del planeta, de

día o de noche y bajo cualquier condición meteorológica. La red de satélites es propiedad del Gobierno de los

Estados Unidos de América y está gestionado por su Departamento de Defensa (DoD).

Cada satélite procesa dos tipos de datos: las Efemérides que corresponden a su posición exacta en el

espacio y el tiempo exacto en UTM (Universal Time Coordinated), y los datos del Almanaque, que son estos

mismos datos pero en relación con los otros satélites de la red, así como también sus órbitas. Cada uno de

ellos transmite todos estos datos vía señales de radio ininterrumpidamente a la tierra.

Cuando nosotros encendemos nuestro receptor GPS portátil y apuntamos la antena hacia el cielo,

empezamos a captar y recibir las señales de los satélites (el receptor GPS no envía ninguna señal de radio,

sólo las recibe), empezando por la más fuerte, de manera que puede empezar a calcular la distancia exacta

hasta ese satélite, así como saber dónde buscar los demás satélites en el espacio.

Una vez que el receptor GPS ha captado la señal de, al menos, tres satélites, entonces puede conocer

la distancia a cada uno de ellos y puede calcular su propia posición en la Tierra mediante la triangulación de

la posición de los satélites captados, y nos la presenta en pantalla como Longitud y Latitud. Si un cuarto

satélite es captado, esto proporciona más precisión a los cálculos y se muestra también la Altitud calculada en

pantalla.

Teniendo en cuenta que el Sistema GPS fue diseñado y desarrollado para aplicaciones militares,

debemos señalar que los receptores que podemos encontrar en el mercado son para uso civil, por lo que el

DoD de los EEUU necesitaba tener una manera de limitar esa exactitud para prevenir que esta tecnología

fuera usada de una manera no pacífica. Para limitar su exactitud se incorporaron errores aleatorios a la señal,

es decir, que los receptores civiles (no los militares) están sujetos a una degradación de la precisión, en

función de las circunstancias geoestratégicas y geopolíticas del momento, que queda regulada por el

Programa de Disponibilidad Selectiva del DoD de los EEUU o SA (Selective Availability). De todo ello se

deduce que, habitualmente, los receptores GPS tienen un error nominal en el cálculo de la posición deaproximadamente 15 m. que pueden aumentar hasta los 100 m. cuando el DoD de los EEUU lo estime

oportuno.

Lógicamente también existe el sistema GPS ruso GLONASS y a partir del año 2008 está previsto que

entre en servicio el sistema GPS europeo Galileo que se prevé tenga una error inferior a los 10 metros.

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Coordenadas UTM del municipio 

COORDENADAS UTM 31T ED50

Identificación X (m) Y (m)

Puig de l' Aliga 391012 4571291

El Papiol 394963 4575573

Turó de les Tres Partions 390610 4570940

Pujol de Romegosa 390110 4571030

Turó de la Sanabra 389860 4572310

Turó del Pi de la Jeia 390760 4572870

Peña de l' Escofet 391380 4571880

St. Miquel (església) 393210 4575320

St. Miquel (cementiri) 392950 4574940

St. Miquel (masia Torreblanca) 394120 4576660

Sant Sepulcre 393700 4575970St. Pere Molanta (Escola R. Montanè) 394540 4578285

St. Pere Molanta (església) 395000 4577670

St. Pere Molanta (entrada P.I.) 394180 4578950

St. Pere Molanta (cementiri) 395030 4578250

Moja (església) 390520 4575970

Moja (cementiri) 391130 4575420

Moja (entrada P.I. Clot de Moja) 389940 4576800

Moja (dipòsit d' aigua) 390650 4574090

Viladellops (Capella St. Joan) 394220 4573580

Urb. Can Trabal (entrada BV-2415) 396160 4575090

La Muntanyeta (masia) 391710 4575150Can Castellví 391010 4573600

Cal Segarra (dipòsit d' aigua d' Abrera) 395880 4575800

Can Ximet 391440 4573570

Castell d' Olèrdola (talaia) 392020 4573250

Urb. Daltmar (piscines) 390750 4572140