Topografía 1 Forma de la Tierra 1. PLANO = TOPOGRAFIA 2. ESFERA = CARTOGRAFIA 3. ELIPSOIDE O...
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Topografía 1
II semestre, 2013
José Francisco Valverde Calderón Email: [email protected]
Sitio web: www.jfvc.wordpress.com
Topografía 1
II Ciclo, 2013
Profesor: José Francisco Valverde C
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Forma de la Tierra
1. PLANO = TOPOGRAFIA
2. ESFERA = CARTOGRAFIA
3. ELIPSOIDE O ESFERIODE = GEODESIA
4. GEOIDE = GEODESIA
•Plano •Es la superficie utilizada para representar las observaciones topográficas.
•Esto quiere decir que la topografía considera la Tierra como un plano
•Se desprecia la curvatura terrestre
•Esta es la razón por la cual hay que trabajar con distancias horizontales
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•La forma de la Tierra es irregular, por lo se necesita de una superficie de referencia para representar los resultados de las mediciones •La solución en el ámbito topográfico es la selección de un plano, donde se proyectaran los puntos de la superficie real de la tierra a este plano. Esta proyección es una proyección ortogonal
Espacio Topográfico
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A B
C
DE
A' B' C' D' E'
SuperficieTerrestre
de referenciaPlano horizontal
Proyección Ortogonal
4
Distancia Lineal
B'A'
B
AAB
A'B'
Terreno
Plano de
Proyección
AB = Distancia inclinada
A'B' = Distancia horizontal
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•El trabajo de campo consiste en la toma de datos, apoyados con el uso de diversos instrumentos •El trabajo de oficina consiste en la etapa de calculo de los productos y su representación •Según la finalidad, los levantamientos topográficos se pueden clasificar en: •Planimétricos •Altimétricos •Taquimétricos •Replanteos
Levantamiento Topográfico
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•Longitud: La unidad de medida es el metro (m).
•Masa: La unidad de medida es el kilogramo (Kg.)
•Tiempo: La unidad de medida es el segundo (s).
•La unidad de medida lineal en el METRO [m], establecido por el Buró Internacional de Pesos y Medidas, en la definición de Sistema Internacional de Unidades (SI)
•Se define como “la longitud del camino recorrido por la luz en el vació durante un intervalo de tiempo de 1/299 792 458 de un segundo”
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5.1 El sistema MKS
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Múltiplos y submúltiplos del metro
Símbolo Valor
Múltiplos
Kilómetro km 1000 m
Hectómetro hm 100 m
Decámetro dam 10 m
Submúltiplos
Decímetro dm 0,1 m
Centímetro cm 0,01 m
milímetro mm 0,001 m
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5.1 El sistema MKS
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Unidades de superficie
La unidad de superficie es metro cuadrado (m²)
Valor
Decámetro cuadrado (dam2) 100 m2 = 1 área
Hectómetro cuadrado (hm2) 10 000 m2 = 1 hectárea
Kilómetro cuadrado (km2) 1 000 000 m2
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Unidades de volúmenes
La unidad de volumen es metro cúbico (m³)
Valor
Decámetro cúbico (dam3) 1000 m3
Hectómetro cúbico (hm3) 1 000 000 m3
Kilómetro cúbico (km3) 1 000 000 000 m3
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5.3.1. Sistema Sexagesimal •El sistema sexagesimal es un sistema de numeración posicional que emplea la base sesenta. •Tuvo su origen en la antigua Babilonia. •La unidad estándar en sexagesimal es el grado. •Una circunferencia se divide en 360 grados. •Las divisiones sucesivas del grado dan lugar a los minutos de arco (1/60 de grado) y segundos de arco (1/60 de minuto). •En el mundo cotidiano persisten dos aplicaciones muy comunes del sistema sexagesimal: •La medida de ángulos en grados, minutos y segundos (por ejemplo 23° 15’ 17”). •En el Sistema Internacional de unidades, se ha suprimido el grado sexagesimal como medida estándar para reemplazarlo por el radián.
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5.3 Sexagesimal, centesimal y radianes
• La subdivisión del tiempo: una hora se divide en 60 minutos y un minuto, en 60 segundos. •Este sistema horario se combina con el sistema duodecimal, de base 12, que se emplea para medir el número de horas del día (en dos bloques de doce horas). •Nuevamente, estas subdivisiones tienen valor sólo en el mundo cotidiano; en el ámbito científico, se trabaja con el segundo como unidad base de tiempo y con un sistema de numeración decimal, (décimas de segundo, centésimas). •Grado sexagesimal: Cada una de las porciones que resulta de dividir el ángulo recto en 90 partes iguales.
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5.3 Sexagesimal, centesimal y radianes
5.3.2. Sistema Centesimal
•Resulta de dividir el ángulo recto en cien partes iguales, constituyendo cada parte un grado centesimal.
•Por tanto, un circulo se divide en 400 partes iguales (4 ángulos rectos que tiene el círculo x 100 partes por cada ángulo recto = 400 partes), o lo que es lo mismo, tiene 400 grados.
•Los submúltiplos del grado centesimal son el minuto centesimal o 100° parte del grado centesimal y el segundo centesimal o 100° parte del minuto centesimal.
•Grado centesimal: Cada una de las porciones que se consiguen al dividir el ángulo recto en 100 partes iguales.
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5.3 Sexagesimal, centesimal y radianes
5.3.3. Radián •El radián se define como el ángulo que limita un arco de circunferencia cuya longitud es igual al radio de la circunferencia. Por tanto, el ángulo, completo en radianes de una circunferencia de radio, r:
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5.3 Sexagesimal, centesimal y radianes, miles y microradianes
Equivalencia entre los distintos sistemas angulares
Sexagesimal 0° 90° 180° 270° 360°
Centesimal 0 gon 100 gon 200 gon 300 gon 400 gon
Radianes 0 /2 3/2 2
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•La unidad angular puede ser alguna de las siguientes
•Grado sexagesimal ()
•Grado centesimal (gon)
•Radianes (rad)
•1 = 60’ = 3600”, donde (’) son minutos y (”) son segundos. El grado se define como 1/360 de la circunferencia
•1 gon = 100 c = 1000 mgon = 10000 cc, donde c son minutos centesimales, mgon es milígon, cc son segundos centesimales
•1 rad = 180/ = 57 17’ 44.8”
•1 rad = 200 gon/ = 63.6619772 gon
Unidades angulares
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5.4 Ángulos y direcciones
ÁNGULO HORIZONTAL
Angulo horizontal
h
E
N
Angulo horizontal
N
•Un ángulo horizontal el aquel que se mide como su nombre lo dice, sobre el plano del horizonte
E
h
N
Angulo vertical
Horizonte
Angulo de elevación
Horizonte
Angulo de depresión
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ÁNGULO VERTICAL
5.4 Ángulos y direcciones
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5.5 Sistemas coordenados: matemático y topográfico
x
y
I
CuadranteCuadrante
II
Cuadrante
III
Cuadrante
IV
•En matemáticas, los ángulos crecen en sentido opuesto al
avance de las manecillas del reloj, ósea de derecha a
izquierda
•La dirección de origen es el eje x
18
•En topografía , los ángulos crecen en el sentido de avance de
las manecillas del reloj, ósea de
izquierda a derecha
•La dirección de origen es el norte
Cuadrante
III
Cuadrante
IV
N
Cuadrante
II
Cuadrante
E
I
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5.5 Sistemas coordenados: matemático y topográfico
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•Las coordenadas polares dan la ubicación relativa de un punto con
respecto a otro.
•En topografía están dadas por un azimut (t)
y una distancia horizontal (d) o un
rumbo y una distancia horizontal.
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5.5 Sistemas coordenados: matemático y topográfico
W
S
t
E
N
d
W
S
E
N
A
EA
NA
O
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•Las coordenadas cartesianas (rectangulares) de un punto cualquiera corresponden a la longitud de sus proyecciones perpendiculares sobre los ejes esta y norte de un sistema cartesiano
O = origen del sistema A = punto de interés E = eje de las abscisas N = eje de las ordenadas NA, EA = coordenadas rectangulares de A
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5.5 Sistemas coordenados: matemático y topográfico
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•Para determinar las coordenadas cartesianas
de un punto, es necesario considerar el cuadrante en que esta ubicado el punto, para definir el signo de las
mismas
II
Cuadrante
III
Cuadrante
Cuadrante
N
IV
Cuadrante
I
E
E (+)
N (+)
E (+)
N (-)
E (-)
N (+)
N (-)
E (-)
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5.5 Sistemas coordenados: matemático y topográfico
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Rumbos desde el Norte
•I cuadrante
rumbo = N E
•IV cuadrante
rumbo = N W
N
Cuadrante
IV
Cuadrante
E
I
W
S
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5.6 Rumbo y Azimut
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Rumbos desde el Sur
•II cuadrante
rumbo = S E
•III cuadrante
rumbo = S W
N
E
Cuadrante
III
Cuadrante
II
W
S
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5.6 Rumbo y Azimut
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•Azimuts: son ángulos horizontales medidos en sentido de las manecillas del reloj, desde una dirección de referencia, generalmente desde el norte hasta el punto de interés
•Su valor es desde 0 hasta 360 o desde 0 gon hasta 400 gon
•No requieren de letras para identificar el cuadrante
•Tipos de Norte
•1. Norte verdadero (astronómico)
•2. Norte de cuadricula (obtenido de un mapa u hoja cartográfica)
•3. Norte magnético (desde el norte magnético con brújula)
•4. Norte local (un norte arbitrario)
•Se puede saber con base al valor del azimut en que cuadrante esta el punto de interés . Topografía 1
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5.6 Rumbo y Azimut
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•El azimut puede ser directo o inverso.
•Ejemplo: el azimut de A hacia B es 45
•El azimut desde B hacia A es el azimut de A hacia B mas 180, ósea 225
S
W E
N
azimut AB
azimut AB
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5.6 Rumbo y Azimut
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I cuadrante
0 t 90
N
Cuadrante
E
I
t
W
S
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5.6 Rumbo y Azimut
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II cuadrante
90 t 180
II
Cuadrante
S
W
N
E
t
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5.6 Rumbo y Azimut
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III cuadrante
180 t 270
S
W
N
E
III
Cuadrante
t
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5.6 Rumbo y Azimut
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IV cuadrante
270 t < 360 Cuadrante
E
IV
N
t
S
W
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5.6 Rumbo y Azimut
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Norte Franco t = 0
Este Franco t = 90
Sur Franco t = 180
Oeste Franco t = 270
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5.6 Rumbo y Azimut
Rumbos Azimuts
Varían desde 0 a 90 Varían desde 0 a 360
Se indican con letras y un valor numérico Se indican solo con el valor numérico
Se miden tanto en el sentido de las manecillas del reloj como en sentido
contrario
Se miden solamente en el sentido de las manecillas del reloj
Se miden desde el norte o desde el sur según el cuadrante
Se miden solo desde el norte
31
•La ubicación relativa se refiere a la posición de un objeto con respecto a otro. Si el punto de referencia no se encuentra, el punto a ubicar tampoco se podrá hallar. •Ejemplo: La ETCG se encuentra a 125 m al norte de la Musmanni en Barrio Maria Auxiliador. Si la persona que busca la ETCG no encuentra la Musmanni , no encontrará su lugar de destino. •La ubicación relativa se da por medio de coordenadas polares •La ubicación absoluta de un punto es su posición con respecto a un sistema de coordenadas pre-establecido, el cual puede ser un sistema local o nacional •Actualmente se puede obtener la posición absoluta en un sistema mundial de coordenadas con GPS, con un error de varios metros •Se utilizan las coordenadas rectangulares para representarlas
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5.7 Ubicación relativa y absoluta
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•El par ordenado esta conformado por dos elementos que se refieren a las coordenadas x,y del punto. •En topografía se sustituye la forma del par ordenado por N,E que son las coordenadas topográficas
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Transformación de rumbo a azimut
Rumbo Cuadrante Fórmula Ejemplo
N E I Az = N () E Si R = N 65 E, Az = 65
S E II Az = S (180- ) E Si R = S 65 E, Az = 115
S W III Az = S ( +180) W Si R = S 65 W, Az = 245
N W IV Az = N (360- ) W Si R = N 65 W, Az = 295
Az = acimut, R = Rumbo
5.7 Ubicación relativa y absoluta
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Ejemplo
de Azimut
Cuadrante Fórmula Ejemplo
65 I R = N (Az) E Si Az =65, R = N 65 E
115 II R = S (180-Az) E Si Az = 115, R = S 65 E
245 III Az = S (Az-180) W Si Az = 245, R = S 65 W
295 IV Az = N (360- Az) W Si Az = 295, R = N 65 W
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Transformación de azimut a rumbo
Az = acimut, R = Rumbo
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Transformación de coordenadas polares a rectangulares
W
S
E
N
B
A
E
N
N
EA
A
NB
EB
td
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•Se conoce: Las coordenadas rectangulares del punto origen A (NA, EA), además del azimut desde A hacia B y la respectiva distancia •Se busca: Las coordenadas rectangulares de B (NA, EA)
Solución
E = sen t d (delta este, en m)
N = cos t d (delta norte, en m)
EB = EA + E = EA + sen t d
NB = NA + N = NA + cos td
•Nota: el azimut indica el signo de los deltas.
•En la fórmula de las coordenadas siempre se suma el delta (), aunque este sea negativo.
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Transformación de coordenadas polares a rectangulares
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S
W
BN
E
EA
tN
N
EB
d
B
E
NA
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Transformación de coordenadas rectangulares a polares
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•Se conoce: Las coordenadas rectangulares del punto origen A (NA, EA) y las coordenadas rectangulares de B (NB, EB) •Se busca: El azimut (rumbo) de la línea AB
Solución
E = EB - EA N = NB - NA
R = ATan (E/ N )
d = [E² + N ²]
•Nota: al aplicar Atan se obtiene el rumbo, para determinar el azimut se deben evaluar los signos de los deltas para saber el cuadrante del azimut.
Transformación de coordenadas rectangulares a polares
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Cuadrante Delta Este (E ) Delta Norte (N ) Calculo azimut
I + + t = R
II + - t = 180 - R
III - - t = 180 + R
IV - + t = 360 - R
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Transformación de coordenadas rectangulares a polares
Az = acimut, R = Rumbo
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Cuadrante
W
S
N
t
E
I
N
E
W
Cuadrante
II
S
E
N
t
RN
E
I cuadrante II cuadrante
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Transformación de coordenadas rectangulares a polares