ALTIMETRIA

ALTIMETRIA

    ALTIMETRIA, CURVAS DE NIVEL Y VOLUMENES

Altimetría. Es la parte de la topografía que se encarga a medir las alturas, estudia los métodos y técnicas para la representación del relieve del terreno así como para determinar y representar la altura; también llamada "cota", de cada uno de los puntos, respecto de un plano de referencia.

USO

Realiza la medición de las diferencias de nivel o de elevación entre los diferentes puntos del terreno, las cuales representan las distancias verticales medidas a partir de un plano horizontal de referencia. La determinación de las alturas o distancias verticales también se puede hacer a partir de las mediciones de las pendientes o grado de inclinación del terreno y de la distancia inclinada entre cada dos puntos. Como resultado se obtiene el esquema vertical.

OBJETO DE LA ALTIMETRÍA

La altimetría tiene por objeto representar la verdadera forma del terreno, es decir, no sólo su extensión, límites y obras que lo ocupan, sino también la forma se su relieve, haciendo para ello las operaciones necesarias. Este aspecto tiene mucha importancia para las aplicaciones de operaciones en el terreno, o sea, son aspectos de fundamental importancia dentro del contenido de la topografía para el ingeniero de la rama agropecuaria.

CONCEPTOS FUNDAMENTALES

·         SUPERFICIE DE NIVEL: Los levantamientos planimétricos para extensiones relativamente pequeñas se puede considerar la Tierra como plana. De esta manera, la posición plana en dos dimensiones queda fácilmente representada sin un error apreciable. Pero los puntos situados sobre el terreno tienen diversas elevaciones o alturas y es necesario además de su localización mapear un sistema que facilite su determinación y representación de sus posiciones altimétrica con relación a una superficie horizontal sino concéntrica a la tierra. A la superficie concéntrica a la tierra que se toma como referencia para la determinación altimétrica se les denomina superficie de nivel, y se define como aquella superficie continua, situada en cualquier posición, pero perpendicular a la gravedad resultando, por lo tanto, una superficie equipotencial. Dentro de los límites propios de la topografía, las superficies de nivel pueden ser consideradas esféricas, y, por consiguiente, equivalentes y paralelas, pero por tal consideración no puede ser aceptada en geodesia, ya que son más elípticas y tienden aproximarse más en los polos que en el ecuador.

·         LINEA DE NIVEL: Es toda línea perteneciente a una superficie de nivel y por consiguiente, normal a la dirección de la fuerza de gravedad en cada uno de los puntos.

·         NIVEL MEDIO DEL MAR: La superficie de los mares en clama tiene que ser siempre perpendicular a la gravedad, y por tanto, es por definición una superficie de nivel. Esta condición posibilita que adoptando dicha superficie de nivel como superficie de cota 0 por todos los países, las elevaciones de la corteza terrestre pueden ser comparadas ente sí, cualquiera que sea el lugar en que se encuentren localizados. Ejemplo tenemos que el monte Everest en el Himalaya, tiene mas de 6000 m de alto que el pico Cuba. La altura del nivel medio del mar se mide con instrumentos llamados mareó grafos, instalados en aguas razonablemente tranquilas, en las proximidades de la costa. Para los trabajos geodésicos y topográficos, la determinación del nivel medio del mar la realizan instituciones especializadas de cada país y los mismos aparecen indicados en los mapas topográficos nacionales.

·         SUPERFICIE DE REFERENCIA ARBITRARIA: Cuando se va a realizar un trabajo altimétrico en que se requiere conocer el desnivel relativo entre puntos característicos puede tomarse una superficie de comparación arbitraria, asignándole a un punto bien definido sobre el terreno o establecido con ese fin. Esto debe hacerse cuidando que la altura asignada al punto que vayan a levantarse queden por encima de la superficie de referencia, de manera que sus elevaciones sean positivas.

·         COTAS ALTIMÉTRICAS: Son las elevaciones de los puntos con respecto a una superficie que se toma como referencia. Las superficies de referencia pueden ser el nivel del mar u otra superficie arbitraria , por eso es necesario distinguirla denominándose cotas altimétricas relativas a las elevaciones de los puntos sobre una superficie de comparación elegida arbitrariamente y cotas altimétricas absolutas o altitudes a las que se encuentran referidas al nivel medio del mar. En los trabajos técnicos se emplean más comúnmente la denominación de cotas absolutas, y en los trabajos y documentos de carácter científicos la denominación de altitudes.

·         PUNTOS DE COTA FIJA (PCF): Son aquellos puntos cuyas altitudes han sido determinadas y ajustadas, sirviendo estos valores como superficies de nivel de referencia para los diversos trabajos topográficos y su control. Estos puntos se encuentran distribuidos por todo el territorio nacional, en mayor o menor número, en dependencia del grado de desarrollo e importancia técnica-económica de cada zona, constituyendo lo que se denomina redes de apoyo y control altimétrico.

·         PLANO HORIZONTAL: Es el plano normal a la dirección de la fuerza de gravedad en ese punto, por lo tanto es tangente a la superficie de nivel que pasa por dicho punto. En topografía técnica, el plano horizontal y la superficie de nivel correspondiente pueden considerarse coincidentes dentro de las distancias a las cuales se realizan las visuales de nivelación.

·         LINEA HORIZONTAL: Es toda línea contenida en el plano horizontal, siendo tangente a la respectiva línea y tiene la misma dirección.

·         LINEA VERTICAL: Es la línea recta bajada hacia el centro de la tierra, lo cual corresponde a la dirección de la gravedad en dicho punto. Dentro de los límites topográficos se puede considerar como el hilo de una plomada que pende sobre el punto.

EQUIPOS Y MATERIALES USADOS

Los instrumentos utilizados en altimetría buscan perfección a la hora de medir alturas y elevaciones. El instrumento más importante en la materia es el Nivel, instrumento empleado en la nivelación por alturas, consiste en la determinación de la altura de los puntos del terreno, (en realidad de sus puntos característicos), sobre una superficie del nivel que se toma como superficie de comparación de nivel; esta superficie se puede elegir arbitrariamente y puede ser cualquiera, con la única condición de que todos los puntos de la superficie del terreno considerada estén situadas por encima de ellos.

También se usa una mira graduada, aunque para largas distancias pueden utilizarse un teodolito y un blanco. Este último método se denomina nivelación trigonométrica.

MÉTODOS ALTIMÉTRICOS

Los métodos altimétricos, llamados también métodos de nivelación, tienen como finalidad la determinación del desnivel entre dos o más puntos.

En altimetría se utilizan tres métodos para el cálculo de los desniveles que se denominan:

·         Nivelación geométrica

·         Nivelación trigonométrica

·         Nivelación barométrica.

El método más exacto de nivelación es por medio de la nivelación geométrica, el cual se fundamenta en la obtención del desnivel por medio de visuales obligadamente horizontales, utilizando para ello los niveles y las miras. Este método de nivelación, por su exactitud, constituye el método mas apropiado para establecer puntos de cotas fijas (PCF) y para otros trabajos de elevada precisión, tales como el replanteo de sistema de riego y drenaje y de las obras de fábrica requeridas por éstos.

El método de nivelación trigonométrica le sigue en importancia al de nivelación geométrica y se fundamenta el desnivel por medio de visuales inclinadas se realizan con un teodolito taquímetro situado sobre uno de los puntos, a la m ira que se colocará sobre el otro punto, determinando con esta operación la lectura de los tres hilos del retículo (hilo superior, medio e inferior) que se proyectan sobre la m ira, así como el ángulo vertical (α) debido a la inclinación del anteojo con respecto a su posición horizontal.

La nivelación barométrica se fundamenta en la variación que experimenta la presión atmosférica debido a la diferencia de altitud de los puntos que se consideren. Por lo que puede deducirse el desnivel basándonos en la diferencia de presión que registra un barómetro cuando nos situamos sobre dicho punto. Este método es incierto por los desniveles, las variaciones meteorológicas y la densidad del aire no es constante. Su aplicación se limita a reconocimientos en zonas montañosas y exploraciones

MIRAS

Instrumento que se usa en todos los procesos, pero en altimetría la menor división es el centímetro, y en el caso de tener que usar el milímetro debe ser estimado por el instrumentista. Existen diferentes miras de acuerdo a la operación a realizar y su precisión.

LEVANTAMIENTOS TAQUIMÉTRICOS

El levantamiento debe comenzar haciendo un recorrido por el terreno para conocer sus peculiaridades topográficas, y además, para ir marcando por medio de estacas los vértices de la poligonal taquimétrica los cuales ser situarán atendiendo a la extensión y características topográficas del terreno. Al mismo tiempo, se irá confeccionando un croquis general que muestra, además de la poligonal, las zonas, líneas y puntos característicos del relieve. En base al croquis general, el jefe de comisión entrega a cada ayudante portamira un croquis parcial de la zona dentro de la cual se moverá para seleccionar los puntos de mira, instruyéndolos además, sobre las zonas y líneas en las que se requiere tomar una mayor densidad de puntos altimétricos.

Si la poligonal taquimétrica es cerrada y su levantamiento se realiza simultáneamente al de los puntos de relleno altimétricos con un teodolito taquimétrico, el orden de las operaciones será el siguiente:

·         Se estaciona el instrumento en el primer vértice de trabajo y se determina su altura.

·         Con coincidencias de ceros se dirige la visual a la mira colocada en el vértice anterior (que será la última estación del levantamiento), haciendo coincidir la lectura del hilo medio con el valor de la altura del instrumento para efectuar la lectura de los hilos estadimétricos y del ángulo vertical. Como en cada visual deberá fijarse el instrumento para maniobrar con los tornillos de aproximación los ángulos, tanto horizontales como verticales, se leerán mientras el portamira se mueve a ocupar otra posición.

·         A continuación se libera la alidada y si dirige la visual a la mira situada en el vértice siguiente al de trabajo, haciendo coincidir la lectura del hilo medio con la altura del instrumento, en cuyas condiciones se logran los hilos estadimétricos, el ángulo de dirección y al ángulo vertical. Si el instrumento está provisto de brújula, deberá medirse también el acimut magnético de una de las líneas, aunque esta operación podrá realizarse en cualquier otra línea o al finalizar el levantamiento.

·         Después de realizadas estas operaciones, con las cuales se define l a posición relativa planimétrica y altimétrica de tres de los vértices de la poligonal taquimétrica, se procede a levantar los puntos de relleno altimétrico, comprendidos dentro de los límites radiales planificados por el Jefe de la Comisión para cada portamira; éstos realizarán su recorrido en sentido opuestos hasta encontrarse próximo al instrumento. En la medida del ángulo horizontal de los puntos de relleno altimétrico, la lectura de los minutos podrá efectuarse por aproximación para mayor rapidez.

·         En el segundo y siguiente vértice de la poligonal, se procederá de la forma explicada anteriormente, con la excepción de la medición del acimut, si éste ya fue medido en otro vértice, hasta el cierre de la poligonal.

Si el área es demasiado extensa para una sola poligonal, se podrán trazar dos o mas poligonales que cubran el área deberán tener lados comunes y concurrir en un punto central (nudo de poligonales).

Para los levantamientos taquimétricos de zonas llanas, suelen emplearse los llamados niveles taquímetros, los cuales son niveles de línea o automáticos que están provistos de hilos estadimétricos en el anteojo y de círculo horizontal. Con estos instrumentos se aplica el método taquimétrico de levantamiento, con la diferencia de que los desniveles se determinan por nivelación geométrica.

CURVAS DE NIVEL

Se denominan curvas de nivel a las líneas que marcadas sobre el terreno desarrollan una trayectoria que es horizontal. Por lo tanto podemos definir que una línea de nivel representa la intersección de una superficie de nivel con el terreno. En un plano las curvas de nivel se dibujan para representar intervalos de altura que son equidistantes sobre un plano de referencia.
Esta diferencia de altura entre curvas recibe la denominación de “equidistancia” 

De la definición de las curvas podemos citar las siguientes características:
1. Las curvas de nivel no se cruzan entre si.

2. Deben ser líneas cerradas, aunque esto no suceda dentro de las líneas del dibujo.
3. Cuando se acercan entre si indican un declive mas pronunciado y viceversa.
4. La dirección de máxima pendiente del terreno queda en el ángulo recto con la curva de nivel

TIPOS DE CURVA DE NIVEL.

CURVA CLINIGRAFICA: Diagrama de curvas que representa el valor medio de las pendientes en los diferentes puntos de un terreno en función de las alturas correspondientes.

CURVA DE CONFIGURACION: Cada una de las líneas utilizadas para dar una idea aproximada de las formas del relieve sin indicación numérica de altitud ya que no tienen el soporte de las medidas precisas.

CURVA DE DEPRESION: Curva de nivel que mediante líneas discontinuas o pequeñas normales es utilizada para señalar las áreas de depresión topográfica.

CURVA DE NIVEL: Línea que, en un mapa o plano, une todos los puntos de igual distancia vertical, altitud o cota. Sinónimo: isohipsa.

CURVA DE PENDIENTE GENERAL: Diagrama de curvas que representa la inclinación de un terreno a partir de las distancias entre las curvas de nivel.

CURVAS HIPSOMETRICAS: Diagrama de curvas utilizado para indicar la proporción de superficie con relación a la altitud. Sinónimo complementario: curva hipsográfica. Nota: El eje vertical representa las altitudes y el eje horizontal las superficies o sus porcentajes de superficie.

CURVA INTERCALADA: Curva de nivel que se añade entre dos curvas de nivel normales cuando la separación entre éstas es muy grande para una representación cartográfica clara. Nota: Se suele representar con una línea más fina o discontinua.

CURVAS MAESTRAS: Curva de nivel en la que las cotas de la misma son múltiples de la equidistancia.

MARCACIÓN DE UNA CURVA DE NIVEL

El relieve de la superficie terrestre se suele representar métricamente sobre un plano a través de las curvas de nivel, unas isolíneas que unen puntos situados a la misma altitud y que se trazan generalmente con un intervalo determinado y equidistante para todo el terreno a cartografiar. Una de cada cuatro o cinco curvas se dibuja con un mayor grosor y se rotula su altitud correspondiente; son las llamadas curvas maestras y, entre ellas, se describen las curvas de nivel intermedias. Actualmente, las curvas se trazan a partir de las fotografías aéreas, consiguiendo una precisión mucho mayor que cuando tenían que delinearse en el campo con la ayuda de una red de cotas. A pesar de que las curvas de nivel no proporcionan una imagen visual del relieve tan clara como la técnica del sombreado, su análisis facilita tal cantidad de información que hace que sea el método más útil de representación del relieve en los mapas topográficos.

Curvas de nivel, líneas que, en un mapa, unen puntos de la misma altitud, por encima o por debajo de una superficie de referencia, que generalmente coincide con la línea del nivel del mar, y tiene el fin de mostrar el relieve de un terreno. Las curvas de nivel son uno de los variados métodos que se utilizan para reflejar la forma tridimensional de la superficie terrestre en un mapa bidimensional. En los modernos mapas topográficos es muy frecuente su utilización, ya que proporcionan información cuantitativa sobre el relieve. Sin embargo, a menudo se combinan con métodos más cualitativos como el colorear zonas o sombrear colinas para facilitar la lectura del mapa. El espaciado de las curvas de nivel depende del intervalo de curvas de nivel seleccionado y de la pendiente del terreno: cuanto más empinada sea la pendiente, más próximas entre sí aparecerán las curvas de nivel en cualquier intervalo de curvas o escala del mapa. De este modo, los mapas con curvas de nivel proporcionan una impresión gráfica de la forma, inclinación y altitud del terreno. Las curvas de nivel pueden

construirse interpolando una serie de puntos de altitud conocida o a partir de la medición en el terreno, utilizando la técnica de la nivelación. Sin embargo, los mapas de curvas de nivel más modernos se realizan utilizando la fotogrametría aérea, la ciencia con la que se pueden obtener mediciones a partir de pares estereoscópicos de fotografías aéreas. El término isolínea puede utilizarse cuando el principio de las curvas de nivel se aplica a la realización de mapas de otros tipos de datos cuantitativos, distribuidos de forma continua, pero, en estos casos, suele preferirse utilizar términos más especializados con el prefijo iso- (que significa igual), como isobatas para curvas de nivel submarinas, o isobaras para las líneas que unen puntos que tienen la misma presión atmosférica.

El operador comienza a nivelar partiendo de una cota conocida, efectuando una nivelación compuesta, desde la estación de arranque debe marcar los puntos del terreno que tienen igual lectura de mira. Cuando cambia la estación tomara como diferencia el ultimo punto de la estación anterior y efectuada la lectura de mira se procede a buscar sobre el terreno puntos de igual cota que proporcionen la misma lectura y así hasta terminar con esa curva. De esta manera se marca sobre el terreno una línea de nivel, es decir que no sube ni baja, para esto se van colocando estacas de madera las que demarcan su trayectoria.

DESARROLLO

El trazado de una curva de nivel en el terreno, se puede realizar con un nivel óptico, un teodolito, con una manguera, etc. Nosotros tomaremos el caso del nivel óptico, ya que con él, hemos realizado las prácticas con el profesor.

Para emplear el nivel necesitamos una “mira parlante”, sobre la cual realizaremos la lectura. El nivel se afirmará sobre el terreno, sobre un trípode el cual tiene en la parte superior un tipo de rosca para que el nivel sea ajustado. El nivel tiene dos burbujas, una en la parte superior y otra en el costado, las cuales sirven para que el nivel esté nivelado con respecto al suelo.

También tiene una lente a través de la cual realizaremos la lectura de mira. Tiene una perilla al costado que aclara la imagen que tendremos de la mira parlante. Una perilla permite acercar o alejar la imagen que tengamos. En la parte inferior del nivel, hay una especie de rosca para girar el nivel hacia una dirección determinada, la cuál nos permite medir ángulos, para encuadrar una plantación. El operador tendrá que tener en cuenta que los números de la mira parlante están al revés, ya que al mirar por la lente del nivel se invertirán los mismos. Los niveles ópticos sirven para distintos fines como por ejemplo: La marcación para una plantación determinada, para encuadrarla y determinar así sus ángulos etc.

PASOS A SEGUIR PARA LA MARCACIÓN DE UNA CURVA DE NIVEL

Para hacer la marcación de una curva de nivel, se procede:

1º Se debe determinar la zona de desagüe.

2º Se elige la zona de mayor pendiente, debido a que este lugar es el de mayor deterioro, por la acción directa de las lluvias y se saca la pendiente promedio, para ello9 se recurre a una tabla de intervalos verticales y horizontales.

El intervalo vertical es la diferencia de nivel que existe entre una curva y otra.
El intervalo horizontal es la distancia que existe entre una curva y otra.

3º Se realiza la tabla de intervalos verticales y horizontales.

4º Se hace la marcación de arranque, que es el lugar donde nace la curva de nivel, cuya marcación se realiza por el lado opuesto de la zona de desagüe.

5º Se realiza la primer lectura para saber en que lugar estamos, operando a este valor se le suma 3cm la que comúnmente se denomina pendiente del 3x mil y se desplaza 10m cortando la pendiente y así sucesivamente.

6º Suavización de las curvas y se hace para que la curva sea mas o menos proporcional.

7º Es la construcción de camellones.

La curva de nivel evita que los suelos se deterioren y de esta forma se pueden aprovechar los terrenos con mucha pendiente. 

ALTIMETRIA

NIVELACION FACIL

NIVELACION COMPLEJA

ESO LES DEJO EL EJERCICIO RESUELTO