Introducción a la Ingeniería en Geomática y Topografía

1. Conceptos Fundamentales

1.1 Definición de Topografía

La topografía es la disciplina que estudia los principios y procedimientos para representar gráficamente la superficie terrestre en un plano a escala. Se enfoca en áreas reducidas y considera la superficie terrestre como plana.

1.2 Aplicaciones de la Topografía

La topografía sirve de apoyo a diversas actividades, tales como:

  • Emplazamiento de obras
  • Replanteos
  • Inspección
  • Levantamientos
  • Movimiento de tierras

1.3 Metrología

La metrología es la ciencia de la medición que se encarga de las unidades, la verificación y la calibración de los equipos de medición. Es fundamental para asegurar la calidad, la productividad y la competitividad.

1.4 Calibración

La calibración es el procedimiento que determina los errores de los instrumentos de medición. Debe cumplir con los requerimientos de tolerancia establecidos. La frecuencia de calibración varía entre 6 y 24 meses, dependiendo del uso del instrumento.

1.5 Verificación

La verificación es la confirmación del cumplimiento de los requerimientos después de la calibración. Consiste en comprobar el correcto funcionamiento del equipo.

2. Planificación y Mediciones en Topografía

2.1 Planificación en Topografía

Las tareas comunes en la planificación topográfica incluyen:

  • Levantamiento
  • Replanteo
  • Control
  • Plano As-Built (lo que quedó construido)

2.2 Mediciones en Topografía

Se realizan mediciones en terreno para generar planos topográficos, utilizando instrumental como estacas y trazados.

2.3 Control Topográfico

Durante la ejecución de obras, se asegura el correcto desarrollo del proyecto mediante chequeos topográficos.

2.4 Instrumentos de Medición

Se utilizan instrumentos para medir:

  • Distancias: horizontales, verticales, inclinadas
  • Ángulos: horizontales y verticales
  • Coordenadas: arbitrarias y satelitales

3. Procedimientos Topográficos

3.1 Reconocimiento del Lugar de Trabajo

Antes del inicio de las obras, se realiza un recorrido del terreno, ya sea de manera física o virtual (Google Earth).

3.2 Puntos de Referencia (PR)

Se utilizan PR conocidos o se crean nuevos si no existen en el lugar de trabajo.

3.3 Instalación de Instrumental

Se configuran las coordenadas y cotas necesarias para el trabajo en terreno.

3.4 Registro de Mediciones

Se registran los datos obtenidos para su posterior análisis.

3.5 Elección del Instrumental

Se escoge el equipo según la precisión requerida, la tolerancia de error, las distancias a medir y el acceso a los puntos.

3.6 Clasificación de Instrumentos Topográficos

  • Directos: Medición de distancias, ángulos, desniveles, etc.
  • Indirectos: Instrumentos electrónicos para medición y almacenamiento de datos.

4. Técnicas e Instrumentos Específicos

4.1 Estadimetría

La estadimetría es un método para calcular distancias horizontales con niveles o taquímetros, aunque es menos preciso que los instrumentos electrónicos.

Medición estadimétrica de distancia horizontal con taquímetro es la misma (sen(cenital))^2

4.2 Medición de Ángulos

Se utilizan teodolitos, taquímetros y otros goniómetros para medir ángulos horizontales y verticales.

4.3 Niveles

  • Nivel óptico, láser y digital: Usados para calcular desniveles y pendientes entre puntos.

4.4 GNSS (Global Navigation Satellite System)

El GNSS es un sistema de posicionamiento satelital para obtener coordenadas geográficas en tiempo real.

4.5 Tecnología UAV (Drones)

Los drones permiten levantamientos topográficos rápidos y precisos mediante fotogrametría y LIDAR.

5. Geodesia y Cartografía

5.1 Geodesia

La geodesia es la ciencia que estudia la forma y dimensiones de la Tierra, considerando su totalidad.

5.2 Cartografía

La cartografía es la disciplina encargada de representar mapas y cartas de la superficie terrestre.

5.3 Coordenadas Geográficas

Es un sistema que define la posición de un punto en la Tierra mediante latitud y longitud.

5.4 Rumbo

El rumbo es el ángulo agudo medido desde el norte o sur hacia la derecha (este) o izquierda (oeste).

5.5 Acimut

El acimut es el ángulo entre la dirección norte y la proyección de una línea en el plano horizontal, medido desde el norte en sentido horario.

5.6 Cenital y Nadiral

  • Ángulo cenital: Medido desde el cenit (punto superior) al horizonte.
  • Ángulo nadiral: Medido desde el nadir (punto inferior) hacia abajo.

6. Sistemas de Medición y Unidades

6.1 Sistemas de Medición

  • Sistema métrico decimal y sus múltiplos (km, hm, dam) y submúltiplos (dm, cm, mm).
  • Sistema inglés y sus equivalencias.

6.2 Unidades de Superficie

  • Metro cuadrado (m²) y sus múltiplos (hectárea, área).

6.3 Unidades de Volumen

  • Metro cúbico (m³) y su equivalencia con el litro (1 m³ = 1,000 litros).

7. Precisión, Exactitud e Instituciones

7.1 Precisión y Exactitud

  • Precisión: Grado de refinamiento en la medición.
  • Exactitud: Proximidad del resultado a un valor real o patrón.

7.2 Instituciones en Chile

  • MOP (Ministerio de Obras Públicas)
  • IGM (Instituto Geográfico Militar)
  • SHOA (Servicio Hidrográfico y Oceanográfico de la Armada de Chile)
  • SERNAGEOMIN (Servicio Nacional de Geología y Minería)
  • Entre otros.

8. Evolución Histórica y Tecnológica

8.1 Instrumentos Históricos

  • Egipto: uso de cuerdas y plomadas.
  • Roma: Dioptra y Corobate para nivelación.
  • Europa: Báculo de Jacob y Teodolito para medir ángulos.

8.2 Tecnología Actual

  • Uso de estación total y distanciómetros láser para levantamientos topográficos.