ANTECEDENTES HISTÓRICOS DE LA TOPOGRAFÍA

Transcripción

1 ANTECEDENTES HISTÓRICOS DE LA TOPOGRAFÍA Es imposible determinar cuándo se utilizó por primera vez la topografía, pero seguramente, en su forma más simple, es tan antigua como la civilización misma. Desde que existe el principio de propiedad de la tierra, se han ideado métodos para medirla o para identificar la que pertenece a una persona respecto de la de otra. Aun en el Antiguo Testamento, frecuentemente se encuentran frases que hacen referencia a la tenencia de la tierra, a los linderos y a la transferencia de propiedades. Por ejemplo, en Proverbios 22:28: "No se remueva la antigua marca del terreno que han establecido sus padres" (frases similares se encuentran en el Deuteronomio 19:14 y 27:17). Con toda seguridad los babilonios practicaron algún tipo de topografía desde el año 2500 a.c., ya que los arqueólogos han encontrado mapas grabados en tablillas que se estima tienen esa antigüedad. El desarrollo temprano de la topografía no puede separarse del de la astronomía, la astrología o las matemáticas, ya que estas disciplinas estuvieron muy relacionadas entre sí. De hecho, el término geometría se deriva de los vocablos griegos que significan medición de la tierra. El historiador griego Herodoto (el Padre de la Historia) menciona que la topografía se utilizó en Egipto desde el año 1400 a.c., cuando ese país se dividió en parcelas de terreno para fines del cobro de impuestos. Todo indica que la geometría o la topografía era particularmente necesaria para el establecimiento y control de linderos en el valle del Nilo. Cuando las inundaciones anuales del río Nilo desaparecían las marcas de los linderos, se asignaba a topógrafos la tarea de reemplazarlas. A estos topógrafos se les conocía como "cordeleros", porque usaban cuerdas (con marcas a ciertos intervalos) para realizar sus mediciones. Seguramente durante este mismo periodo se necesitaron topógrafos para colaborar en el diseño y construcción de sistemas de irrigación, pirámides gigantescas, edificios públicos y otras construcciones. A juzgar por los resultados, su trabajo fue muy satisfactorio. Por ejemplo, las dimensiones de la Gran Pirámide de Giza tienen un error de aproximadamente 20 cm con respecto a una base de 225 m. Se piensa que los cordeleros trazaron los lados de la base de la pirámide con sus cuerdas y revisaron la cuadratura de ésta midiendo sus diagonales. Para obtener cimentaciones casi niveladas de estas enormes estructuras, se cree que los egipcios vertían agua en canales largos y angostos hechos de arcilla (un método excelente) o bien utilizaban marcos triangulares con plomadas u otros pesos suspendidos de su vértice más alto. Cada marco tenía, en su barra inferior, una marca que mostraba dónde debería estar la línea de la plomada cuando la barra estuviera en posición horizontal. Es probable que estos marcos, que se utilizaron para la nivelación a lo largo de muchos siglos, pudieran revisarse con facilidad para ajustados correctamente cambiando la ubicación de un extremo por la del otro. Si las líneas de la plomada regresaban a los mismos puntos, los instrumentos tenían un ajuste correcto y la parte superior de las estacas de soporte deberían estar a la misma elevación. La mentalidad práctica de los romanos permitió la introducción de una gran cantidad de avances en la topografía, reflejados en una serie de sorprendentes proyectos de ingeniería que construyeron durante su imperio. Realizaron proyectos como el trazo de ciudades, campos militares y caminos, en los que utilizaron un sistema de coordenadas rectangulares. Hicieron los levantamientos de las principales rutas utilizadas en las operaciones militares del continente europeo, en las islas británicas, en el norte de África, e incluso en partes de Asia. Tres de los instrumentos utilizados por los romanos fueron el odómetro o rueda de medición, la. grama y el chorábate. La grama (cruz de topografía), por la cual los topógrafos romanos son llamados gromatici, se utilizó para trazar ángulos rectos. Consistía en dos

2 brazos cruzados unidos en ángulos rectos, en una cruz horizontal, con plomadas colgando en cada uno de sus cuatro extremos. DEFINICIÓN DE TOPOGRAFÍA La topografía es la ciencia que determina las dimensiones y el contorno (o características tridimensionales) de la superficie de la Tierra a través de la medición de distancias, direcciones y elevaciones. Define también las líneas y niveles que se necesitan para la construcción de edificios, caminos, presas y otras estructuras. Además de estas mediciones en campo, la topografía incluye el cálculo de áreas, volúmenes y otras cuantificaciones, así como la elaboración de los diagramas y planos necesarios. La topografía tiene muchas aplicaciones industriales, por ejemplo, la instalación de equipo, ensamble de aeronaves, trazo de líneas de producción y otras. El lector debe estar enterado de un nuevo término que se está utilizando mucho para referirse a las labores que han desarrollado la topografía, la cartografía y otras áreas afines en el pasado. Se trata de geomática. Al parecer se originó en Canadá y es utilizado por universidades de ese país y algunas escuelas de Estados Unidos. Se refiere a la medición, representación e información relacionada con las características de la superficie de la Tierra, sean éstas de origen natural o construidas por el hombre. Se puede inferir que un gran porcentaje de las universidades y escuelas de Estados Unidos utilizarán en sus títulos y ofertas de cursos el término geomática dentro de los próximos 20 a 25 años. Definición.- Estudia el conjunto de procedimientos para determinar la posición de un punto sobre la superficie terrestre, por medio de medidas según los tres elementos del espacio: dos distancias y una elevación o una distancia, una elevación y una dirección. Para distancias y elevaciones se emplean unidades de longitud (en sistema métrico decimal), y para direcciones se emplean unidades de arco (grados sexagesimales). La topografía es de suma importancia para todos aquellos que desean realizar estudios de ingeniería en cualesquiera de sus ramas, así como para los estudiantes de arquitectura, no solo por los conocimientos y habilidades que puedan adquirir, si no por la influencia didáctica de su estudio. La topografía tiene aplicaciones dentro de ingeniería agrícola, tanto en levantamientos como trazos, deslindes, divisiones de tierra (agrodesia) determinación de área, etc. En la ingeniería eléctrica: en los levantamientos previos y los trazos de líneas de trasmisión, construcción de plantas hidroeléctricas, en instalación de equipos para plantas nucleolectricas, etc. En ingeniería mecánica e industrial: para la instalación precisa de maquinas y equipos industriales, configuración de piezas metálicas de gran precisión, etc. En la ingeniería civil: en ella es necesario realizar trabajos topográficos antes, durante y después de la construcción de obras tales como carreteras, ferrocarriles edificios, puentes, canales, presas, etc

3 LEVANTAMIENTOS GEODÉSICOS Los levantamientos geodésicos son aquellos que se ajustan a la curvatura de la superficie terrestre (la Tierra es un esferoide achatado en sus polos, cuyo radio en el ecuador es alrededor de 21.5 kilómetros más grande que su radio polar). Debido a que consideran la curvatura terrestre, los levantamientos geodésicos pueden aplicarse en áreas pequeñas y grandes. El equipo que se utiliza y los métodos de medición que se aplican son muy similares a los que se emplean en la planimetría. Las elevaciones se manejan de la misma manera en ambos tipos de levantamientos, es decir, se expresan en términos de las distancias verticales por encima o por debajo de una superficie curva de referencia, que generalmente corresponde al nivel medio del mar (N.M.M.). La mayoría de los levantamientos geodésicos son realizados por. organismos gubernamentales como el U.S. Coast and Geodetic Survey (ahora National Geodetic Survey, National Ocean Sur-vey, National Oceanic and Atmospheric Administration of the U.S. Department of Commerce). Aunque el National Geodetic Survey (NGS) emplea un reducido número de topógrafos, el trabajo que desempeñan es de suma importancia para otros topógrafos, ya que han establecido una red de puntos de referencia a través de todos los estados que proporciona información precisa en cuanto a la ubicación horizontal y vertical de los puntos. Esta red sirve como base para todos los otros tipos de levantamientos, planimétricos o geodésicos, de menor precisión. La palabra medir se concentra en: 1. medir distancias horizontales. 2. medir distancias verticales. 3. ángulos horizontales. 4. ángulos verticales En cada información que el topógrafo levanta y con procedimientos matemáticos, se calculan otras distancias, otros ángulos, direcciones, coordenadas, elevaciones, áreas y volúmenes. PROCEDIMIENTO: Trabajo de Campo: Recolección de datos Trabajo de Oficina: Cálculos y dibujos. La Topografía es la base de la mayoría de trabajos de Ingeniería, al elaborar un proyecto se hace basado con datos y planos topográficos que representan todos los accidentes del terreno sobre el lugar del proyecto. DIFERENCIA ENTRE TOPOGRAFIA Y GEODESIA Dos ciencias con más o menos la misma finalidad, defiere entre si las magnitudes que manejan cada una, la topografía opera en pequeñas porciones de superficie terrestre sin tener en cuenta la curvatura de la tierra.

4 La Geodesia mide grandes extensiones de terreno por Ej. Confecciona la carta de un pais, de un departamento, de una ciudad, considerando la curvatura terrestre. HIPOTESIS: La topografía se basa en algunas Hipótesis, como son: 1. La dirección de la ploma, puesta en dos puntos diferentes, sobre la superficie terrestre, se determinan que las líneas que generan son PARALELAS. 2. La superficie que genera el nivel del agua en dos puntos diferentes de la tierra, se puede tomar como una línea recta de nivel. 3. La línea que une dos puntos en la superficie de la tierra, es una recta, sin tener en cuenta la curvatura terrestre. 4. El ángulo formado por la intersección de dos líneas en la superficie terrestre, es un ángulo plano no esférico. DIVISION BASICA DE LA TOPOGRAFIA A- PLANIMETRIA: Las distancias se toman sobre un plano horizontal, de tal forma, su proyección sobre un plano horizontal. Los métodos de trabajo en topografía son geométricos, trigonométricos y aritméticos, siempre formando figuras geométricas conocidas, para lograr esto en el terreno se deben colocar puntos marcados en el terreno. B- ALTIMETRÍA: Son las distancias verticales, que se toman directamente en terreno y/o que de derivan de puntos fijos llamados cotas. PUNTOS: Puntos instantáneos; usados en momentos de tomar una lectura. P.ej cercas, orillas, redes eléctricas, de acueducto, vías, construcciones, puntos definidos, etc. Puntos transitorios; Son los puntos que se necesiten para demarcar las poligonales del proyecto, p ej. Estacas en madera, puntos geodésicos o topográficos, deben permanecer durante la ejecución del proyecto. Puntos definitivos: Puntos que no desaparezcan en el tiempo y pueden ser: 1. Natural: Punto fijo, destacado en el terreno, punto geográfico, orilla de rió, punto más alto de un cerro, prominencia de una roca, etc. 2. Permanente: Generalmente son los mojones en concreto, hincado al terreno, referenciado con otros puntos transitorios, placas topográficas.

5 PLANIMETRÍA En los proyectos de cartografía de gran tamaño se realizan ajustes para corregir los errores causados por la curvatura de la Tierra y por el hecho de que las líneas norte-sur que pasan por diferentes puntos de la superficie terrestre convergen en los polos Norte y Sur. Por lo tanto, estas líneas no son paralelas entre sí, excepto en la línea del ecuador (vea la figura 1-4). Sin embargo, la planimetría se realiza en áreas tan pequeñas que puede ignorarse el efecto de dichos factores, es decir, se considera que la Tierra es una superficie plana y se supone que las líneas norte-sur son paralelas. Los cálculos que se hacen en superficies planas son relativamente simples, ya que el topógrafo puede utilizar la geometría y la trigonometría planas. Polo Norte Líneas este-oeste o de latitud Ecuador Líneas norte-sur o de longitud Polo Sur FIGURA 1-4. Esquema que muestra las líneas norte-sur y este-oeste sobre la superficie de la Tierra. Más adelante serán llamadas líneas de latitud y de longitud. Los levantamientos de granjas, Notificaciones, edificios y, de hecho, de la mayoría de las obras de construcción, son levantamientos planimétricos. Sin embargo, éstos deben limitarse a áreas máximas de unos cuantos kilómetros cuadrados. Estos levantamientos no se consideran lo suficientemente precisos para establecer límites estatales y nacionales que representen áreas de varios miles de kilómetros cuadrados. Puede demostrarse que un arco de 18.5 kilómetros de longitud sobre la superficie curva de la Tierra es aproximadamente 1.5 centímetros más largo que la distancia plana o la cuerda entre sus extremos. Como resultado, probablemente al lector le parezca que esa diferencia es insignificante; no obstante, las discrepancias en la dirección debidas a la convergencia de las líneas norte-sur son mucho más significativas que las discrepancias en la distancia.