ALTIMETRÍA O NIVELACIÓN

NivelaciónSe da el nombre de nivelación al conjunto de operaciones por medio de las cuales se determina la elevación de uno o más puntos respecto a una superficie horizontal de referencia dada o imaginaria la cual es conocida como superficie o plano de comparación.

El objetivo primordial de la nivelación es referir una serie de puntos a un mismo plano de comparación para poder reducir los desniveles entre los puntos observados.

Definiciones.

Plano Horizontal: es un plano tangente a una superficie de nivel. Superficie de nivel: es una superficie curva en donde cada uno de los puntos es perpendicular a la dirección de la plomada; así el desnivel entre dos puntos es la distancia que existe entre la superficie de nivel de dichos puntos. Ángulo vertical: es el ángulo entre dos líneas que se cortan en un plano vertical. En topografía se supone una de éstas líneas de manera horizontal. Elevación o cota: distancia vertical medida desde un plano de referencia. Nivel medio del mar: altura media de la superficie del mar media de la superficie del mar según todas las etapas de la marea en un periodo de 19 años. 

Banco de nivel (BM) o banco maestro: Es un punto permanente en el terreno de origen natural o artificial cuya elevación es conocida. Existen BM de cota fija y constituyen una red geodésica en nuestro país, estos son monumentos localizados comúnmente en estribos de puentes, aceras o construidos de concreto. 

Banco de nivel

Nivelación trigonométrica  Es la nivelación que se realiza a partir de la medición de ángulos cenitales, de altura o depresión, y de distancias que luego se usarán para la resolución de triángulos rectángulos, donde la incógnita será el cateto opuesto del ángulo a resolver, que en estos casos son el desnivel existente entre el punto estación y un, u otro, punto cualquiera.

Nivelación geométrica (Diferencial) Permite obtener la cota de un punto, o el desnivel vertical entre dos puntos, mediante lecturas del hilo medio del nivel sobre miras topográficas ubicadas sobre los puntos en cuestión.Es utilizada en terrenos relativamente llanos, donde no es necesario hallar ángulos cenitales o verticales para la determinación de desniveles y distancias horizontales.

Sistemas de Alturas (Geométricas)Sistemas de Alturas (Geométricas)

Es la distancia vertical de un punto del terreno con respecto al NMM, obtenida mediante la medición de distancias y ángulos.

Alturas Niveladas o Geométricas:Alturas Niveladas o Geométricas:

Nivel Medio del Mar (NMM): Se determina mediante observaciones de mareógrafos. El NMM difiere en cada sitio de la costa.

Superficie terrestreNMM

P

n1

n2

n3

n4

Con la nivelación diferencial se pueden obtener precisiones milimétricas en diferencias de elevación entre puntos situados a kilómetros de distancia.

Alturas Niveladas o Geométricas:Alturas Niveladas o Geométricas:

NIVELACIÓN SIMPLE:

NIVELACIÓN COMPUESTA: Consiste en determinar el desnivel entre dos puntos, pero estos se encuentran muy distantes uno del otro y con obstáculos intermedios, que no se puede nivelar mediante una sola puesta de aparato. El desnivel entre los puntos A y B, se determina repitiéndose el procedimiento explicado en la Nivelación Simple tantas veces como se requiera, utilizando puntos intermedios, llamados Puntos de Liga (PL). La nivelación se va llevando así por la ruta mejor posible hasta llegar al punto final.

PROCEDIMIENTO: -Una vez nivelado el instrumento en el punto a, se dirige una visual a un estadal colocado en el BNA se toma la lectura.-Se gira el instrumento de manera que se vise al estadal que esta en el PL1 y se toma la lectura.-Se cambia el instrumento al punto b y se nivela, simultáneamente se mueve el estadal del BNA al PL2 permaneciendo inmóvil el estadal del PL1, se dirige nuevamente la visual al estadal del PL1 y se toma la lectura.-Se gira el instrumento hacia el estadal del PL2 y se toma la lectura.Y así sucesivamente hasta llegar al BNB.

Lectura negativa: es la que se hace en la mira colocada sobre el punto cuya altura o cota se trata de determinar e invariablemente se resta de la altura del instrumento para obtener la cota en que está colocada la mira. Por el sentido de la nivelación se le nombra “vista adelante”. Lectura positiva: es la que se hace en la mira cuando está colocada sobre un punto de cota o elevación conocida a la que invariablemente se suma para obtener la “altura del instrumento”. Se le denomina “vista atrás” porque queda detrás del nivelador si se sigue el sentido de la nivelación. Altura de instrumento: es la cota o elevación del hilo horizontal de la retícula del nivel y se obtiene sumando, a la cota del punto sobre el cual se coloca la mira, “la lectura positiva” y de la cual se resta la “altura negativa” para obtener la cota del punto donde está colocada la mira.

Lectura de precisiónTres Hilos

PRECAUCIONES: Como los PL ligan una posición del aparato con la siguiente, deben ser puntos fijos, invariables, cuando menos mientras se cambia el aparato a la siguiente posición para leer atrás al mismo PL.

En cada posición del aparato, la distancia a la que se lee atrás sea igual a la de adelante, para eliminar cualquier error por desviación inapreciable de la línea de colimación, o por curvatura y refracción.

COMPROBACIÓN:

La comprobación de una nivelación, es otra nivelación, y puede hacerse por alguno de estos sistemas:

1. Nivelación de Circuito o de Ida y Regreso. La nivelación se realiza por los mismos puntos o por otro camino o puntos diferentes (es lo más conveniente en general). Se parte del BNB y se regresa nuevamente al BNA, utilizando otro itinerario distinto del de ida y teóricamente debería llegarse con la cota de partida; si no fuera así, se llegara con una cota que esté comprendida en la tolerancia usual para este método.

2.- Nivelación de doble altura de aparato. En este tipo de nivelación se llevan simultáneamente dos registros; esto es, se van haciendo dos nivelaciones a un tiempo, uno con una altura y la otra con otra altura de aparato, esto es, subiendo y bajando el instrumento. Para que el método sea bueno es necesario colocar el equialtímetro equidistante de las miras como se recomendó anteriormente.

3.- Nivelación por doble punto de liga. Se llevan también dos registros debido a las dos lecturas que se generan al leer los dos estadales en los puntos de liga. Se deberá de utilizar un mínimo de tres estadales. Esté método es mas preciso debido al menor numero de veces que se mueve el equialtímetro.

Nivelación de Precisión.La Nivelación de Precisión es una Nivelación Diferencial pero más exacta. En esta Nivelación se toman las lecturas que se observan con los hilos superior, medio e inferior en el estadal.

ERRORES EN NIVELACIÓN: 1.-Errores Instrumentales:

Línea de visual. El ajuste más importante de un nivel es el que hace que la línea visual o de colimación sea paralela al eje o directriz del nivel de burbuja.La retícula de hilos no está exactamente en posición horizontal. Si se lee el estadal cerca del centro del hilo horizontal, se eliminará o minimizará este error potencial.Longitud incorrecta del estadal. Las divisiones inexactas en un estadal causan errores en la medición de las diferencias de elevación, similares a los derivados en el marcaje incorrecto de una cinta.Las patas del tripié están flojas. Cuando las patas o tornillos del tripié están flojos, hay movimientos o deformación que afectan a la base nivelante del instrumento.

2.-Errores Naturales:Curvatura de la Tierra. Si se igualan las longitudes de las visuales positivas y negativas en la nivelación, se cancela el error debido a esta causa.Refracción. Los rayos de luz que llegan desde un objeto hasta el anteojo sufren una desviación que hace de la línea visual una curva cóncava hacia la superficie terrestre, lo que tiene como efecto disminuir la lectura del estadal. Al equilibrar las longitudes de las visuales positivas y negativas se elimina el error.Variación de la temperatura. El calor ocasiona que se dilaten los estadales, pero el efecto de eso es mínimo.Viento. Un viento fuerte hace que vibre el aparato y que el estadal sea inestable. No debe intentarse hacer nivelaciones en días airosos.Asentamiento del nivel. Se debe tener cuidado al situar el aparato sobre terreno esponjoso, sobre tierra suelta o sobre hielo. Las lecturas deben tomarse con rapidez y ordenadamente.Asentamiento del estadal. Se puede escoger Puntos de Liga que queden en terreno sólido y firme.

3.- Errores Personales:La burbuja no esta centrada. Hay que verificar la burbuja antes y después de cada lectura.Paralaje. El enfoque incorrecto del objetivo o el ocular, origina lecturas incorrectas en el estadal.Manejo del estadal. Que este a desplome, esto se elimina utilizando un nivel de estadal. Si se golpea el estadal en un punto de cambio para la segunda lectura (positiva) puede cambiar la elevación del punto.

Equipo de Nivelación.

Configuración de Terrenos

Curvas de nivel; son líneas que resultan de la intersección de plano horizontal y el terreno, se pude decir que una curva de nivel es el lugar geométrico de los puntos de igual cota o elevación.Si se toman plano horizontales equidistantes que corten al terreno y proyectamos esa intersección sobre un plano, tendremos la representación del relieve del terreno.

La distancia vertical entre las curvas de nivel se denomina equidistancia, la cual siempre es constante en un mapa pero puede variar entre ellos. La selección de la equidistancia depende del tipo y la escala del mapa, y del relieve del terreno.

Trazo de las curvas de nivel: Para dibujar curvas de nivel es necesario unir los puntos de igual cota, tratando de que la curva represente fielmente la intersección del plano horizontal que corta el terreno (plano secante).

Se necesita una nube de puntos levantada previamente, donde se tengan las tres coordenadas (X, Y, Z)

Para conocer las curvas de nivel dado los puntos (X, Y, Z) se realizan interpolaciones.

Existen tres métodos para realizar la interpolación: -Por estimación. -Interpolación aritmética. -Interpolación gráfica

Interpolación por estimación: Este método se utiliza cuando no se requiere mucha precisión, el dibujante conoce el terreno y tiene la experiencia necesaria para realizar interpolaciones mentalmente.

Interpolación aritmética: Es el de mayor precisión, la interpolación se realiza en forma lineal, por medio de una relación entre la distancia entre los dos puntos, la cota en cada punto y la cota redonda. Se puede establecer la siguiente fórmula para determinar la distancia a la que debe ir ubicada la cota redonda desde la cota menor: