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Qué es y como se diseña una red topográfica paso a paso

8 abril, 2021

Redes topográficas

Las redes topográficas nos permiten que en el momento de enfrentarnos a un trabajo topográfico de envergadura, y en el que tengamos que cubrir una zona de trabajo extensa, debido a la acumulación de errores que tenemos en cada uno de los métodos, nos veamos en la obligación de apoyarnos en ellas de forma imprescindible; para ello deberemos de situar una serie de vértices que nos cubra toda la zona y que servirá de apoyo durante todo el trabajo. Ese conjunto de vértices formarán un conjunto de triángulos enlazados que se denomina red de levantamiento o red básica, la cual debemos de definir y calcular por métodos de máxima precisión.

En general podemos decir que una red topográfica es toda red que se defina a partir de la red geodésica de tercer orden. Aunque los vértices pueden ser los mismos, normalmente la red de levantamiento planimétrica y altimétrica no coinciden, ya que no se utilizan los mismos métodos y equipos para trabajos de máxima precisión en planimetría y altimetría. Como apoyo para definir la red de levantamiento planimétrica tenemos la red geodésica de tercer orden, las regionales o bien una red trigonométrica o triangulación ya existente. En el caso de las redes de levantamiento altimétricas, nos apoyaremos en redes verticales existentes en la zona o en la Red de Nivelación de Alta Precisión.

Cuando en un trabajo topográfico coinciden las dos redes de levantamiento (planimétrica y altimétrica), se la denomina red de levantamiento tridimensional, en la cual las tres coordenadas (X,Y,Z), han sido calculadas con la máxima precisión.  En el caso de que el área de trabajo sea grande puede ocurrir que tengamos la necesidad de tener más de una red de distintas dimensiones (redes de distinto orden).

Los puntos de la red pueden estar separados desde centenares de metros hasta kilómetros, dependiendo de las necesidades del trabajo. Las coordenadas de la red estarán en un sistema de referencia determinado, según las exigencias del proyecto, normalmente en un sistema de referencia oficial (ED-50, ETRS-89,…).

Se denomina marco de referencia al conjunto de puntos geodésicos con coordenadas en un determinado sistema de referencia.

Como marcos de referencia geodésicos tenemos:

  • Red de primer, segundo y tercer orden antigua, con ángulos de lado de 30 a 80, 10 a 30, y 5 a 10 kilómetros respectivamente.
  • Red ROI, referidas al sistema de referencia ED50. Tiene longitudes de lado entre 3 y 12 kilómetros.
  • Red de nivelación de alta precisión (NAP), utiliza como referencia el nivel medio del agua en Alicante.
  • Red REGENTE, utiliza como vértices los de la red ROI y clavos de la línea de nivelación de alta precisión y con coordenadas en los sistemas de referencia ED50 y ETRS89.

La principal ventaja que tiene el cambio de sistema de referencia ED50 al ETRS89, es que, aplicando la técnica GPS, obtendremos directamente las coordenadas para posicionarse, sin la necesidad de utilizar transformaciones, ni cambios de datum.

En cualquier de los casos deberemos de empezar definiendo el sistema de referencia con el que vamos a trabajar durante todo el proyecto.

Diseño de una red topográfica

Diseño red topográfica

Aunque no todos los trabajos topográficos son iguales y estaremos a veces limitados por la extensión del trabajo, la orografía, la accesibilidad, el presupuesto y otros parámetros, a la hora de diseñar una red topográfica deberemos de tener en cuenta los siguientes objetivos:

Precisión

Los cierres deberán de ser inferiores a la tolerancia definida que se haya fijado para el proyecto y que varía de unos a otros dependiendo de las propias necesidades del proyecto. Para conseguirla deberemos de tener en cuenta los instrumentos usados y los métodos de trabajo. Una buena confirmación de los triángulos de la red topográfica nos permitirá disminuir en gran medida los errores.

Homogeneidad

La red topográfica ha de ser homogénea y compensada, de tal forma que se hayan distribuido los errores y se llegue a una solución única para cada medida, independientemente del camino seguido para determinarla. Para ello utilizaremos un sistema de referencia único, análogos instrumentos y métodos de trabajo, redundancia en las observaciones y compensaciones por mínimos cuadrados.

Permanencia de las bases

Una metodología adecuada de señalización de los vértices de la red topográfica sobre el terreno nos garantizará su inalterabilidad con el paso del tiempo, y que nos permitirá que esa red sirva de apoyo en otros trabajos topográficos. Para ello los vértices marcados deben de tener estabilidad dimensional, material y espacial, buena visibilidad de él, ser fácilmente localizables y además ofrecer un fácil estacionamiento del equipo de trabajo.

Realización de la red topográfica

En la realización de una red topográfica podemos encontrarnos con las siguientes etapas;

Diseño de la red topográfica

La fase de diseño es la más delicada e importante del proceso y la podemos subdividir en las siguientes fases;

Recopilación de información

En todo trabajo tendremos información del proyecto que nos entregará la propiedad o empresa que nos encarga la realización de los trabajos.

Según la zona, extensión o tipo de trabajo, esa información la deberemos complementar con;

  • Cartografía oficial de la zona, mapas nacionales y regionales, así como publicaciones que existan y que nos sirvan de referencia para nuestro trabajo.
  • Coordenadas de vértices geodésicos y topográficos, itinerarios de nivelación y perfiles topográficos, tanto públicos como privados, que existen dentro de la zona de trabajo y alrededores.
  • Fotos aéreas y de la zona que existan y que complementaremos en las vistas aéreas del trabajo.

Prediseño

Estudiaremos toda la información teniendo en cuenta;

  • Los vértices conocidos cercarnos que estén en el sistema de referencia con el que tengamos que trabajar.
  • La zona de trabajo, su extensión y accesos (carreteras, pistas o caminos)
  • La orografía, diferenciando zonas llanas, valle y pico o lomas.
  • La accesibilidad del terreno, diferenciando las zonas no accesibles por fuerte pendiente o densa vegetación, las zonas de accesibilidad limita, etc.
  • Equipos de topografía disponibles y posibilidades de comprar o alquilar otros específicos para ese proyecto en concreto en el caso de ser necesario.
  • Limitaciones en cuanto a precisión de los trabajos que debamos realizar.

Además diseñaremos una primera triangulación basándonos en los siguientes objetivos, que debemos de tener siempre presentes;

  • Homogeneidad en la longitud de los ejes de la red.
  • Máxima visibilidad desde cada vértice a todos los de alrededor.
  • Buena conformación angular de triángulos buscamos reducir los errores al mínimo (triángulos equiláteros y geometría homogénea)
  • Evitar diferencias importantes entre longitudes de los lados de los triángulos y no observar ángulos en vértices menos de 25 grados.

Reconocimiento y diseño definitivo

Con el prediseño de vértices visitaremos la zona de trabajo y llevaremos a cabo las siguientes comprobaciones;

  • Que los accesos y visibilidades entre puntos son los que esperábamos.
  • Que la situación de los vértices pueda cumplir los objetivos de permanencia que comentamos, principalmente en lo que se refiere a que en esa zona no se realicen otros trabajos que conlleven la eliminación del vértice (zonas de trabajos agrarios, muy cerca de caminos o pistas que pueda ser ensanchados o adecuados con el tiempo, etc.)
  • Que el terreno donde lo situemos sea estable y sobre un firme adecuado.
  • Que tenemos los permisos necesarios de la propiedad para poder marcar los vértices.

Tendremos un margen de maniobra de unos metros para situar los definitivos. En el caso de que alguno de los vértices debe de separarse demasiado, rompiendo la homogeneidad de la red pre-diseñada, posiblemente tendremos que volver a rediseñar la red topográfica en su conjunto.

Señalización

Como ya comentamos anteriormente se deben de señalizar los vértices de la red topográfica cumpliendo el objetivo de permanencia. La materialización de la señal se puede realizar de muchas formas; clavos, estacas, hitos hormigonados, hito feno, pilar de hormigón y otros muchos.

El tipo de señal utilizada dependerá del uso que se le vaya a dar a la red y de las necesidades de permanencia comentadas. Siempre estarán anclados solidarios con el suelo firme, en el caso de tener relleno o material no consolidado, se debe de excavar hasta encontrar firme y hacerlo solidarios con relleno de hormigón.

Observación

Una vez situados los vértices comenzarán los trabajos de observación. Tendremos que tener previamente definida la metodología, secuencia y lectura de datos. Como metodología se puede realizar mediante equipos convencionales (estaciones totales, teodolitos y niveles topográficos) o mediante equipos GPS.

En cuanto a la secuencia y dado que en muchos casos deben de seguir caminos distintos el equipo y la mira, o bien tenemos que dejar equipos GPS durante mucho tiempo leyendo, etc., se debe de procurar coordinar los recorridos y tiempos para evitar los tiempos de espera. También deberemos de coordinar las horas de trabajo y en nivelación deberemos de procurar el cambio de refracción atmosférica que se produce con los cambios rápidos de la temperatura ambiental. Estos cambios son más lentos en las horas centrales del día.

En lo que se refiere a la lectura de datos, aunque dependerá de la metodología que utilicemos, de la precisión de los equipos y sus características, así como de la tolerancia del trabajo que vamos a realizar, debemos de tener en cuenta que la red es siempre de mínimo error y que la redundancia de la información y su exactitud es lo más importante, por lo que debemos de perseguir los siguientes objetivos en todo momento;

  • Nivelación precisa de equipos y mira.
  • Se eliminarán todos los posibles errores instrumentales.
  • Se realizarán distintas series en distintas condiciones y días.
  • Observaciones por vueltas de horizonte completas.
  • Leer todos los lados en los dos sentidos.
  • Si se miden ángulos cenitales las observaciones serán siempre recíprocas y simultaneas.

Para la observación de la red topográfica planimétrica tenemos los métodos de intersección y trilateración. Lo normal es utilizar una combinación de ambos, lo cual mejora en gran medida la redundancia de la información, y a lo que se ha bautizado con el nombre de triangulateración.

Por el método de intersección medios los ángulos, además necesitaremos la medida de un lado para definir la escala, a ese lado de longitud conocida lo denominaremos base de la triangulación.

Calculo y compensación de la red topográfica

Cálculos topográficos

El cálculo y compensación de la red topográfica la podemos realizar por dos métodos;

  • Por descomposición de figuras

La red topográfica se puede descomponer en figuras más simples que nos permitan realizar compensaciones mediante ecuaciones de condición, desde la mas simple, el triángulo, hasta polígonos, cuadrilateros o cadenas.

  • Por mínimos cuadrados

Este es el mejor método de calculo con ecuaciones de relación de ángulos y de distancias.

Documentación

Finalmente deberemos de documentar convenientemente nuestro trabajo de red topográfica, para lo cual deberemos de preparar la siguiente documentación;

  • Planos finales donde se sitúen todos los vértices y triángulos de la red topográfica sobre la topografía actual y añadiendo además toda la información que pueda ser considerada como relevante.
  • Documentos con los cálculos realizados y una tabla final de coordenadas.
  • Hoja detallada de cada punto de la red donde se contemple un pequeño croquis que lo sitúe, fotografía del lugar y de la señalización, datos de coordenadas y orientaciones, comentario literal de su localización y otros datos que se puedan considerar como de interés.

¿Necesitas alguna información más sobre las redes topográficas?, si la respuesta es afirmativa no dudes en pedírnosla y trataremos de ayudarte en todo lo que nos sea posible.

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