Topografía ¿Qué Es y Para Qué La Usamos?

Topografía

La Topografía es un término muy amplio que se usa para describir el estudio detallado de la superficie de la tierra y plasmarlo sobre un plano. En el siguiente articulo vamos a hablar de la definición, origen, evolución, y principales usos de la Topografía. Así como los tipos de trabajos y su aplicación en las obras civiles y edificios.

Como introducción, los principales usos que tiene la Topografía en las obras de edificación son:

• Medición tanto del terreno como de construcciones existentes
• Medición de desniveles en los terrenos
• Replanteo de las construcciones a ejecutar

Es decir, como herramienta la Topografía nos ayuda a realizar la toma de datos de los terrenos donde queremos implantar futuras construcciones que posteriormente en el trabajo de despacho se desarrollan adecuándolas al terreno existente y a los desniveles que este pueda presentar. Por último, la Topografía nos vuele a servir como herramienta para ubicar dicho proyecto en el terreno mediante el replanteo del mismo.

Además, la Topografía es muy utilizada para realizar cualquier tipo de alteración del terreno, tanto en construcciones y obras como segregaciones y agrupaciones de fincas. En el siguiente enlace puedes ampliar la información sobre Segregaciones. A continuación, vamos a hacer una pequeña introducción de que es la Topografía y un poco de historia antes de empezar a desarrollar los usos y métodos modernos.

¿Qué es Topografía?

Es la que estudia los principios y procedimientos que permiten ilustrar  formas, detalles y elementos de la tierra, tanto naturales como creados por el ser humano.

La palabra Topografía viene del griego y está compuesta por los términos «topos» que significa lugar y «grafía» que significa escritura, descripción o incluso representación gráfica. Por tanto, La Topografía es la ciencia geométrica dedicada a la representación gráfica de la superficie terrestre.

Origen de la Topografía

Aunque los mayores registros los sitúan en Egipto, es imposible determinar cuándo se utilizó por primera vez la Topografía.

Los primeros vestigios de hombres tratando de orientarse y representar el entorno se hallan en Turquía. Se cree que el origen es aproximadamente del 6200 a.C. con lo que parece que la cartografía quizás precedió a la escritura estructurada que conocemos en nuestros días. Más tarde, los Sumerios conocidos como la primera cultura urbana, aplicaban la Geometría Práctica (Topografía) en la construcción de obras de arquitectura y canales de riego.

En Babilonia se creó la predisposición de las manzanas, con calles rectas, que se cortaban perpendicularmente. Los arqueólogos han encontrado señales sobre piedras que datan de la era babilónica y que se suponen que eran marcas de los topógrafos de la antigüedad para medir los territorios. Los Asirios, usaron la Topografía en sus construcciones sobre terrazas con escaleras, rampas y planos inclinados. Mientras que los Persas, edificaron Persépolis, en donde el núcleo urbano tenía diferentes ejes de simetría perpendiculares entre sí.

Para terminar, en Egipto nació la más vieja de las ciencias precisas, la Geometría. Crearon un sistema de drenaje, con diques y azudes niveladores y canales de riego. Los Romanos, por su parte, crearon acueductos y una red de caminos que cubría su imperio, de los que ciertos tramos todavía subsisten.

Evolución de las Técnicas Topográficas

Mientras que los propósitos de la topografía permanecen constantes, las herramientas utilizadas para lograrlo han evolucionado drásticamente con el avance humano.

A continuación, hablaremos de la evolución que ha sufrido la topografía a través del tiempo desde la antigüedad hasta nuestros días

• Topografía Antigua
• Topografía Moderna
• Topografía del Siglo XXI

Topografía Antigua

Algunas Técnicas de la Topografía antigua se utilizan mucho hoy en día para pequeños replanteos, para marcar pequeñas construcciones, viviendas, naves o cualquier otro tipo de obra de reducido tamaño. Es importante conocerlas ya que nos pueden ayudar a marcar algunas alineaciones o niveles de forma rápida si no contamos con equipo moderno de topografía.

A continuación, hablaremos de los predecesores de los Instrumentos Topográficos modernos que utilizaron en la antigüedad para realizar grandes hazañas:

1. Camilla de Cuerda

Medía las demarcaciones y los cimientos de los bienes inmuebles utilizando cuerdas atadas con nudos espaciados a partes iguales estiradas para que la cuerda no se doblara. Se especula que las cuerdas se usaron para crear triángulos rectos para establecer límites. Las camillas de cuerda usaban triángulos 3-4-5 y la plomada, que todavía están en uso por los topógrafos modernos.

2. La Groma

Fue la herramienta de Topografía romana más utilizada, su nombre significa Escuadra. La Groma servía para comprobar las alineaciones y la corrección de las direcciones perpendiculares. Consistía en una pértiga vertical con travesaños horizontales montados en ángulo recto sobre un pivote que les permitía girar en el plano horizontal. Cada brazo del travesaño soportaba en su extremidad una plomada. Se colocaba apuntando en la dirección en que se iba a utilizar y se estabilizaba en un terreno elevado. La Groma tenía muchos usos, pero fue particularmente importante para la planificación de las vías romanas.

3. Cadena de Gunter

La Cadena de Gunter es un dispositivo utilizado para medir la distancia de un levantamiento topográfico. Es una cadena de 66 pies de largo dividida en 100 eslabones que están marcados por 10 anillos de latón. Cada eslabón mide 7.92 pulgadas de largo. Esto fue introducido antes del desarrollo del teodolito y otros equipos sofisticados.

Incluso después de la sustitución de los topógrafos de cuerdas y cadenas, los topógrafos se enfrentaron al problema de medición precisa para grandes distancias, es por ellos que las Técnicas Topográficas sufrieron una gran evolución en el siglo pasado.

Topografía Moderna

Todavía en la última década de Siglo XX, las herramientas básicas utilizadas en la Topografía plana eran una cinta métrica para determinar las distancias más cortas, un nivel para determinar las diferencias de altura o elevación y un teodolito, en un trípode, para medir ángulos, en combinación con el proceso de triangulación

1. Método de Triangulación

Desde los primeros días del Levantamiento Topográfico, este fue el método principal para determinar las posiciones exactas de los objetos y de los mapas topográficos. Este método se basa en determinar la ubicación de un punto formando triángulos a partir de puntos conocidos. Esto implica sólo la medición del ángulo ya que los lados se calculan trigonométricamente a partir de uno conocido llamado base. Los sistemas ópticos de medición 3D también utilizan este principio para determinar las dimensiones espaciales y la geometría de un objeto.

2. Teodolito

Es un telescopio montado sobre un trípode y con dos círculos graduados, uno vertical y otro horizontal, con los que se miden ángulos verticales y, sobre todo, horizontales, ámbito en el cual tiene una precisión elevada. Con este podemos calcular la distancia mediante cálculo trigonométrico a través de mediciones angulares a la mira graduada. Un equipo más moderno y sofisticado es el teodolito electrónico, más conocido como estación total.

3. Estación Total

En la década de 1970 aparecieron los primeros instrumentos que combinaban la medición de ángulos y distancias, que llegaron a conocerse como estaciones totales. La Estación Total Es un instrumento más moderno que básicamente es un teodolito con un dispositivo electrónico que puede medir ángulos y distancias simultáneamente. Desde su introducción, la estación total ha hecho un cambio tecnológico enorme, pasó de ser un dispositivo óptico-mecánico a uno totalmente electrónico. Estas todavía se utilizan ampliamente, junto con otros tipos de instrumentos de medición con el GPS.

4. Sistema de Posicionamiento Global GPS

El GPS, es un sistema de navegación global por satélite que proporciona información relativa a ubicación, velocidad y sincronización horaria. Este sistema utiliza satélites, un receptor y algoritmos para sincronizar datos de localización, velocidad y hora. Está compuesto por satélites que giran alrededor de la Tierra transmitiendo señales sobre la posición geográfica. Controles terrestres con estaciones de monitorización, control y antena de tierra. Y quipos receptores y transmisores GPS.

Topografía del siglo XXI

En la vida actual, el Teodolito, la Estación Total y el GPS son los principales métodos utilizados.

El LiDAR también se utiliza hoy en día en la Topografía. La tecnología de los vehículos aéreos no tripulados, junto con el procesamiento de imágenes por fotogrametría, también está ganando popularidad, a continuación, hablaremos un poco de estas nuevas Técnicas Topográficas:

1. Tecnología LiDAR en la Topografía

La tecnología LiDAR (Light Detection and Ranging, detección por luz y distancia) permite obtener modelos topográficos muy detallados. LiDAR es un escáner láser que permite medir la distancia entre el punto de emisión de ese láser hasta un objeto o superficie. La distancia se determina midiendo el tiempo de retraso entre la emisión del pulso y su detección a través de la señal reflejada. Esta tecnología permite la adquisición de datos topográficos con una alta precisión para la creación de mapas y modelos de terreno.

2. Drones en la Topografía

Los drones hacen que el proceso sea mucho más eficiente a la hora de capturar datos, especialmente en sitios de trabajo de 5 a 500 hectáreas. A diferencia de los datos de Levantamientos Topográficos tradicionales, los drones permiten la visión de ortofotografía, mapa de contorno, modelo de terreno digital y nubes de puntos densas. El resultado es un conjunto de datos altamente preciso listo para el análisis.

3. Fotogrametría

La precisión del grado Topográfico ahora se puede lograr utilizando Drones y procesamiento de software Fotogramétrico para representar modelos 3D de alta precisión. Es una técnica que tiene como objetivo el estudio y la definición de la forma, las dimensiones y/o la posición en el espacio de un objeto, a través de los datos obtenidos de una o varias fotografías. Permite medir coordenadas en tres dimensiones y además da como resultado la representación compleja de un objeto en un documento de fácil manejo.

Gracias a la creación de estas técnicas y herramientas, la topografía ha ido evolucionando favorablemente. Actualmente, el desarrollo en el mundo digital nos ha facilitado la actualización de datos de una manera rápida. Hace algunas décadas los datos topográficos eran actualizados cada 10 o 20 años, en la actualidad se actualizan anualmente gracias a la sencillez y rapidez de la Fotogrametría.

Principales Usos de la Topografía

Los estudios topográficos se pueden utilizar en una gran variedad de disciplinas, pero nos centraremos en el uso para edificaciones y construcciones:

• Agronomía
• Arquitectura
• Geografía
• Ingeniería geodésica
• Ingeniería catastral
• Ingeniería agrícola
• Ingeniería civil
• Minería

La Topografía en Obras civiles y Edificaciones

Sirve como instrumento de planificación para edificaciones y construcciones, a continuación, hablaremos de los principales usos en Obras Civiles y Edificaciones.

Aquí nos centramos en el uso de la Topografía en tres fases muy concretas que ya hemos mencionado al inicio, que son la de datos de terrenos donde se quieren realizar determinados proyectos y por lo tanto es necesario conocer planimetría y orografía para encajar dichos proyectos en esos terrenos; el replanteo para marcar in situ dichas obras o construcciones según las indicaciones del proyectista; y la comprobación durante toda la ejecución de la obra ya que durante la fase de obra suelen desaparecer puntos ya marcados y es necesario comprobarlos.

Así pues, lo resumimos en tres fases:

• Toma de datos del terreno
• Replanteo del proyecto
• Comprobación durante la fase de ejecución

Levantamiento Topográfico

Consiste en el acopio de datos para poder realizar, con posterioridad, Planos Topográficos que reflejan en detalle la planimetría y orografía del terreno en cuestión. En resumen, es un estudio técnico y descriptivo de un terreno, examinando la superficie terrestre en la cual se tienen en cuenta las características físicas, geográficas, geológicas, las alteraciones existentes de él y las que se pudieran deber a la intervención del hombre.

Tipos de Levantamiento Topográfico

La principal misión en un Levantamiento Topográfico es, como hemos dicho, llevar a cabo una representación gráfica de un terreno lo más fielmente posible.

Existen distintas clasificaciones, según el terreno donde se realizan, que serían urbanos, de minas e hidrográficos, y según su aplicación, es decir, catastrales, levantamientos planos o proyectos de ingeniería, a continuación, describiremos los tipos de Levantamiento Topográfico:

1. Levantamientos Topográficos Urbanos

Se realizan en ciudades y municipios, así que se requiere mayor precisión en la medición. Suelen ser previos a la realización de intervenciones, reformas, diseños y proyectos en sus vías o en los servicios públicos.

2. Levantamientos Topográficos Catastrales

Con los datos obtenidos se realizan mapas o planos específicos de un lugar, describiendo particularmente las características del terreno, como los relieves o diferencias de altura que pueda haber. Este tipo de levantamiento se utiliza para conseguir una medición de los límites del terreno para su utilización catastral.

3. Levantamientos Topográficos de Construcción

Este tipo se utiliza para el establecimiento de las bases de partida de proyectos de ingeniería, sobre todo relacionados con la construcción de infraestructuras, siendo de uso requerido por ingenieros, arquitectos y constructores.

4. Levantamientos Topográficos Hidrográficos

Su objetivo es definir las líneas de costa o litoral y conocer los fondos de los ríos y los lagos son sus funciones, así como crear planos de masas de aguas. Resultan imprescindibles para decisiones sobre navegación, distribución acuífera, líneas de playa, instalación de puertos, construcción de embalses, etc.

5. Levantamientos Topográficos Forestales

Nos permita obtener resultados confiables, para hacer conteos en bosques tomando como punto inicial una parcela base que tiene que contener ciertas características de tamaño y representatividad del bosque.

6. Replanteos

Consiste en trasladar las medidas y elementos indicados en los planos al terreno donde se va a ejecutar la obra. Para realizarlo, se utilizan Instrumentos Topográficos y deben usarse como referencia las propias bases del terreno que ya se han tomado con anterioridad mediante Levantamientos Topográficos.

Métodos Levantamiento Topográfico

Los métodos de trabajo en Topografía son geométricos, trigonométrico y aritméticos, siempre formando figuras geométricas conocidas, para lograr esto en el terreno se deben colocar puntos marcados en el terreno.

1. Métodos Planimétricos

Los Levantamientos Planimétricos tienen por objetivo la determinación de las coordenadas planas de puntos en el espacio, para representarlos en una superficie plana: plano o mapa. Cada punto en el plano queda definido por sus coordenadas. Estas pueden ser polares (rumbo y distancia) o cartesianas: distancias perpendiculares a ejes cartesianos: X e Y o N y E.

Los métodos de Levantamientos Planimétricos son triangulación, poligonación, radiación e intersección.

2. Métodos Altimétricos

En el Levantamiento Altimétrico se realizan las mediciones oportunas para poder realizar la comparación de la altura del terreno con el plano horizontal de partida. Con la altimetría se determina la tercera coordenada (h), perpendicular al plano de referencia. A la altura de un punto determinado se denomina cota del punto. Si la altura está definida con respecto al nivel del mar se dice que la cota es absoluta, mientras que si se trata de cualquier otra superficie de referencia se dice que la cota es relativa. A la diferencia de altura entre dos puntos se denomina diferencia de nivel.

Los métodos de Levantamientos Altimétrico son trigonométricos, eclimétrico, taquimétrico y geométrico con ayudas de instrumentos específicos como el nivel.

3. Métodos Planialtimétricos

Este supone el estudio completo de la morfología del terreno, tanto en plano horizontal como vertical, obteniendo como resultado una completa descripción topográfica del mismo, es decir, integra los métodos planimétricos y altimétricos. El resultado final es un plano acotado o Plano Topográfico. El método de levantamiento planialtimétrico expeditivo se denomina taquimetría. Constituyen el conjunto de operaciones que permiten obtener las coordenadas de puntos característicos del terreno para la representación del relieve a escala y con la precisión adecuada.

4. Poligonación

El método de Poligonación consiste en el levantamiento de una poligonal, es decir, una línea quebrada, constituida por vértices y lados que unen dichos vértices. El levantamiento de la poligonal comprende la medición de los ángulos que forman las direcciones de los lados adyacentes y las distancias entre los vértices.

Herramientas de Ayuda al Levantamiento Topográfico

La instrumentación necesaria para realizar levantamientos topográficos consta de equipos que miden ángulos, desniveles, distancias y coordenadas.

Herramientas Simples

A continuación, vamos a proporcionar la lista de las herramientas simples de ayuda para Levantamientos Topográficos más usadas:

• Cinta Métrica
• Plomada
• Baliza
• Brújula de Brunton
• Trípode
• Miras Topográficas
• Niveles

Sistemas de Coordenadas

La topografía se basa en la determinación de la posición de un punto en el espacio y su posterior representación en un plano. La posición de un punto en el terreno se logra mediante la medición de la distancia del punto a un punto de referencia y mediante la medición del ángulo horizontal y en ángulo vertical del punto respecto al puto de referencia. Cuando la determinación de un puto se realiza de esta manera, es porque se usan las denominadas coordenadas polares.

Cuando la posición de un punto se determina por la posición simultanea de tres distancias ubicadas sobre sus respectivos ejes ortogonales, se está trabajando entonces en coordenadas rectangulares o cartesianas

1. Polares: el sistema de coordenadas polares es un sistema de coordenadas bidimensional en el cual cada punto del plano se determina por un ángulo y una distancia.
2. Cartesianas Cartesianas: son un tipo de coordenadas caracterizadas por tener como referencia ejes ortogonales entre sí que concurren en el punto de origen. El sistema en sí es un sistema bidimensional, que se denomina plano cartesiano. El punto de intersección de las rectas, por definición, se considera como el punto cero de las rectas y se conoce como origen de las coordenadas.
3. Coordenadas Georeferenciales: es un sistema de coordenadas que permite determinar la posición exacta de un inmueble concreto en el territorio, además de su forma y superficie. Es utilizado por el Catastro para georreferenciar todas las obras o construcciones existen, así como los terrenos y parcelas. En el este artículo puedes ampliar la información sobre Certificado de Coordenadas Georreferenciadas

DATUM o Punto Fundamental

Es un punto en el que se hace coincidir la altitud astronómica con la latitud geodésica, es decir, la vertical y la gran normal son coincidentes. El Datum sirve para hacer que un Sistema de Coordenadas Geográficas represente fielmente la superficie de la Tierra y salve las irregularidades de la misma, ya que esta no es esférica

Aunque existe un Datum global, cada continente o país ha definido su propio Datum para adaptar mejor el Sistema de Coordenadas Geográficas a su superficie.Por tanto, las coordenadas geográficas no suelen ser universales, sino que son relativas al Datum de referencia elegido. De esta manera, un mismo punto se expresa con coordenadas geográficas diferentes en función del Datum seleccionado.

DATUMS Existentes

Cada continente posee su propio Datum como punto de referencia para crear su cartografía, pero, además, muchos países han creado su propio Datum para hacer su cartografía aún más exacta.

Softwares para Topografía

Los softwares en el área de la topografía han simplificado de manera considerable el tiempo y el esfuerzo en el trabajo de la oficina, siendo así un elemento imprescindible en la creación de planos y otros trabajos de Topografía.

A continuación, te hablaremos sobre los Softwares para Topografía más utilizados en la actualidad:

AutoCAD

Es un software de diseño asistido por computadora utilizado para dibujo 2D y modelado 3D. AutoCAD es un software reconocido a nivel internacional por sus amplias capacidades de edición, que hacen posible el dibujo digital de planos de edificios o la recreación de imágenes 3D, es uno de los programas más usados por arquitectos, ingenieros y diseñadores.

CivilCAD

Es un software diseñado para crear funciones adicionales que automatizan y simplifican las tareas dentro de AutoCAD, cubriendo diversas necesidades del profesional de la ingeniería civil y la topografía. Con CivilCAD, se pueden obtener rápidamente perfiles, secciones, curvas de nivel, cálculo de volúmenes en plataformas y vialidades, cuadros de construcción, subdivisión de polígonos, entre otras.,

TopoCal

Es un software libre, que está enfocado en trabajos topográficos y su principal función es la creación de modelos digitales del terreno. Es de lo mejor que hay en cuanto a respuesta y capacidad, además es sencillo e intuitivo y de descarga gratuita. Este nace como un nuevo concepto de topografía independiente, pero a la vez compatible e integrado con los programas de CAD.

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