NIVELACION TOPOGRAFICA

NIVELACIÓN

Es el proceso de medición de elevaciones o altitudes de puntos sobre la superficie de la tierra. La elevación o altitud es la distancia vertical medida desde la superficie de referencia hasta el punto en consideración. La distancia vertical debe ser medida a lo largo de la linea vertical definida como la linea que sigue la dirección de la gravedad o derección de la plomada.

 Por otro lado es conveniente diferenciar altitud y cota ya que solemos utilizarla como sinonimos

FORMA DE LA TIERRA

Para el estudio de la nivelacion es necesario redefinir la forma de la tierra; que por costumbre se considera un geoide (superficie de nivel que coincide con la superficie de agua de los odeanos en reposo, idealmente extendido bajo los continentes), de manera que la dirección de las lineas verticales crucen perpendicularmente esta superficie en todos sus puntos. Zakatoy P. (1981). Curso de geodesia superior. Moscú, Editorial Mir, pag 14.
La realidad es que la superficie del geoide es indeterminada, por depender de la gravedad, esta de la uniformidad de masa y de la distribución de las mismas y de la deformación de la superficie terrestre. Esta complejidad sugirió el reemplazo del geoide por un elipsoide, que es lo suficientemente ajustado a la forma real de la tierra. Con esa aproximación asumimos que una superficie de nivel es perpendicular en cualquier punto a la vertical del lugar.

Superficie de la Tierra y Datum Geodésico

Altura elipsoidal (h): Está referido al elipsoide. Los GPS proporcionan la altura elipsoidal h.

Altura ortométrica (H): Es más familiar este valor por estar referido al nivel del mar.

Es el procedimiento mediante el cual se determina el desnivel existente entre dos o más, hechos físicos existentes entre sí y la relación entre uno o más, hechos físicos y un plano de referencia.

La altimetría, también llamada hipsometría, estudia métodos y procedimientos para determinar y representar la altura o "cota" de cada punto respecto de un plano de referencia. Con la altimetría se consigue representar el relieve del terreno, en los planos de curvas de nivel, perfiles, etc.

Objetivo

Basicamente es referir diversos puntos del terreno sobre un mismo plano de comparación, para poder deducir las diferencias de alturas o de altitudes que existan entre distintos puntos observados. Se dice que dos puntos están “a nivel” cuando se encuentran a la misma altura, “cota” o elevación con respecto al mismo plano de comparación, determinando la unión de ellos una “horizontal”; en el caso contrario se dice que entre ellos existe un “desnivel”. 

En trabajos de envergadura y que abarcan grandes extensiones, como carreteras, ferrocarriles, etc., se usa como plano de comparación el del “nivel del mar”. En trabajos de relativa poca importancia y que se circunscriban a determinadas zonas limitadas, como para pequeños regadíos y drenajes dentro de una finca , si no tienen referencias cercanas del nivel del mar, se acostumbra a usar “planos de comparación imaginarios”
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 es de la geométrica, y se fundamenta en obtención del desnivel por medio de visuales horizontales, utilizando los niveles y 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 gran precisión, tales como replanteo de sistema de riego y drenaje y de control de obras.

El método trigonométrica le sigue en importancia y se fundamenta la obtención del desnivel por medio de visuales inclinadas; se realiza con teodolito taquímetro situado sobre uno de los puntos, a la mira 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 mira, así como el ángulo vertical (α) debido a la inclinación del anteojo con respecto a su posición horizontal.

La 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

Superficie de nivel.

Se entiende por superficie de nivel aquella que en todos sus puntos es normal a la dirección de la gravedad tanto, el desnivel entre dos puntos es la distancia que existe entre la superficie de dichos puntos.

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 la 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:

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

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.

Planos acotados

El acotado es un sistema de representación el cual se utiliza solamente la proyección horizontal; viene dada por las coordenadas X e Y o bien N y E. La tercera coordenada Z o cota del punto no se representa gráficamente como se hace por ejemplo en el sistema diédrico si no que se indica con un número al lado (generalmente a la derecha) del puntó; así un terreno puede representarse por un cierto número de puntos cuyas coordenadas horizontales han sido calculadas anteriormente por cualquier método; y las cotas se han calculado a partir de una nivelación a esto se llama Plano Acotado.

Interpolación

Es el procedimiento por medio del cual se obtienen puntos intermedios colocados entre 2 puntos dados. La distancia vertical entre los puntos que se van a buscar debe ser igual a la equidistancia escogida. Para poder interpolar entre 2 puntos conocidos se supone que entre ellos no existe variación de la pendiente . En la interpolación gráfica no influye ni la escala ni la unidad de medida que se use para dividir la recta auxiliar

Formas de interpolación

Interpolación grafica: Está basada en el procedimiento conocido para dividir un segmento cualquiera en partes iguales o proporcionales (Teorema de Thales).

Interpolación analítica: Es un procedimiento en el cual los puntos intermedios se hallan basándose en el mismo principio

Perfil: es la línea determinada por La intersección del terreno con un plano vertical. Existen dos tipos de perfiles: Longitudinales y Transversales. Los diversos tipos de perfiles tienen por objeto representar con fidelidad la forma y las dimensiones que el terreno presenta según los planos principales. Estos definen tridimensionalmente la obra en proyecto, a una escala que permita cubicar sus diversos componentes.

Perfiles longitudinales del terreno: Se llama perfil longitudinal del terreno a la intersección de éste con una superficie de generatrices verticales que contiene el eje del proyecto. Se utilizan principalmente en vialidad para mostrar los accidentes del terreno a lo largo de la línea que se ha escogido como posible ruta. Para dibujar el perfil longitudinal es necesario conocer las cotas de los puntos y las distancias horizontales entre ellos. Estos se pueden lograr directamente del terreno (nivelación longitudinal) o a partir de los planos con curvas de nivel.

Perfiles trasversales de terreno: Se define como perfil transversal de un camino o carretera a la intersección del camino con un plano vertical que es normal, en el punto de interés, a la superficie vertical que contiene el eje del proyecto. El perfil transversal tiene por objeto presentar en un corte por un plano transversal, la posición que tendrá la obra proyectada respecto del proyecto, y a partir de esta información, determinar las distintas cantidades de obra, ya sea en forma gráfica o analítica.

Es la representación de los puntos del terreno que están ubicados a la izquierda y a la derecha del perfil longitudinal. Cuando el perfil transversal se le añade la rasante y los taludes de corte y relleno se obtienen la sección transversal. Las secciones transversales pueden ser de tres tipos: de corte, de relleno o combinadas.

Pendiente de una Línea: Se define como la tangente del ángulo formado con la horizontal, la cual se puede expresar tanto en grados como en porcentaje.