INTRODUCCIÓN AL CONOCIMIENTO Y USO DE LA “ESTACIÓN TOTAL”

CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS DE ESTACIÓN TOTAL

Los instrumentos de estación total combinan tres componentes básicas: un instrumento electrónico de medición de distancias (IEMD), un teodolito digital electrónico y una computadora o microprocesador en una sola unidad. Estos aparatos, llamados también taquímetros electrónicos, pueden medir automáticamente ángulos horizontales y verticales, así como distancias inclinadas desde una sola estación. Con base en estos datos, pueden calcular instantáneamente las componentes horizontales y verticales de las distancias, las elevaciones y coordenadas, así como exhibir los resultados en pantalla; también pueden almacenar los datos, ya sea en recolectores internos o externos de datos.

Aunque los IEMD son pequeños, tienen alcances en distancia adecuados para la mayoría de los trabajos. Con ellos se pueden medir longitudes de entre 1 y 2 Km. con un solo prisma, y de hasta 3 o 4 Km. con un prisma triple.

La resolución angular de las estaciones totales varía de ½ segundo en los instrumentos adecuados para levantamientos de control hasta 20” en los instrumentos hechos específicamente para el estacado de construcciones. Los formatos usados para exhibir los ángulos también varían con los diferentes instrumentos. Por ejemplo, algunos muestran símbolos de grados, minutos y segundos, en tanto que otros usan sólo un punto decimal para separar el número de grados de los minutos y los segundos. Así 315.1743 es equivalente a 315º17´43”.

Algunos instrumentos permiten escoger las unidades, tales como la exhibición de mediciones angulares en grados, minutos y segundos, o bien en grados centesimales. Las distancias se pueden mostrar ya sea en pies o en metros. Ciertos instrumentos permiten escoger una exhibición ya sea de ángulos cenitales o de ángulos verticales. Esta selección se hace por medio del teclado y el microprocesador ejecuta las conversiones en la forma correspondiente.

1

El teclado para el control del instrumento y la entrada de datos se localiza justamente encima de la cabeza de nivelación. Por conveniencia al operar en los modos directo e inverso, existe un teclado idéntico en ambos lados de la mayoría de los instrumentos.

FUNCIONES QUE REALIZAN LAS ESTACIONES TOTALES

Las estaciones totales, con sus microprocesadores, pueden efectuar varias funciones y cálculos, dependiendo de cómo están programadas. La mayoría son capaces de ayudar a un operador, paso a paso, a través de los diferentes tipos de operaciones básicas de un levantamiento. Después de seleccionar el tipo de levantamiento en un menú, automáticamente aparecerán en la pantalla sugerencias o indicaciones para guiar al operador en cada paso.

Además de proporcionar ayuda al operador, los microprocesadores de las estaciones totales pueden realizar numerosos tipos de cálculos. Las capacidades varían según los diferentes instrumentos, pero algunos cálculos estándar son: (1) obtención de promedios de mediciones múltiples angulares y de distancias; (2) corrección electrónica de distancias medidas por constantes de prisma, presión atmosférica y temperatura; (3) correcciones por curvatura y refracción de elevaciones determinadas por nivelación trigonométrica; (4) reducción de las distancias inclinadas a sus componentes horizontal y vertical; (5) cálculo de elevaciones de puntos a partir de las componentes de distancias verticales (las cuales se complementan con entradas por medio del teclado de las alturas del instrumento y del reflector), y (6) cálculo de las coordenadas de los puntos del levantamiento a partir de las componentes de distancia y ángulo horizontales (que complementa con entrada por medio del teclado de las coordenadas de la estación ocupada y de un acimut de referencia).

A continuación veremos todos los elementos que forman una estación total marca SOKKIA SET 600 DE 6’’ de precisión, sus modos, funciones y aplicaciones. Así como los métodos para llevar a cabo el levantamiento topográfico de un terreno.

2

(5)(4)(1)

(6)(7)

(8)(3) (2)

1. Marca del centro del instrumento.2. Tornillo de apriete del movimiento horizontal.3. Tornillo tangencial del horizontal.4. Plomada óptica.5. Enfoque de plomada óptica.6. Tornillo de apriete del movimiento vertical.7. Tornillo tangencial del vertical.8. Tornillos niveladores.9. Anillo de enfoque.10. Anillo para esclarecer los hilos de la retícula.11. Objetivo.

3

(10)(9)

(11) (12)

12. Brújula declinatoria.13. Batería.14. Pantalla.15. Colimador de puntería.16. Teclas funcionales.17. Tornillo para extracción de la base nivelante.

4

(13)

(14) (15)

(16)

(17)

18. Base nivelante.19. Base del aparato.20. Tripié.

5

(18)(19)

(20)

21. Baliza prismática.22. Regatón.23. Prisma.24. Porta prisma.

6

(21)(22)

(23)(24)

I.- Una vez que se ha conocido la estación total, en cuanto a sus componentes, funciones, ventajas, precisión y cuidados, entramos a la parte de aprender a centrar, nivelar y poner en ceros.

I.A.- CENTRAR EL APARATO

Es similar a un transito, pero se recuerda que ahora trabajamos con un aparato que tiene plomada óptica, en lugar de plomada física. Se deben hacer coincidir el centro de los círculos de la plomada óptica con la carilla que se localiza en el terreno.

I.B.- NIVELAR EL APARATO

Ya centrado, se procede a nivelar primeramente usando los tornillos de las patas del tripié (sin mover la pata) y el nivel “ojo de pollo”; después se usará el nivel rectangular del aparato y finalmente se nivela con la función “Tilt”, para ello se prende el instrumento, se oprime MEAS, y se busca la pagina donde aparezca “Tilt”, se entra y aparece un esquema que nos indica la posición del nivel.

I.C.- PONER EN CEROS

Se entra a la función “MEAS”, luego se busca una pagina con la ayuda de la tecla función ,se va cambiando de pagina hasta llegar a la pagina donde viene “0set”, oprimiendo 2 veces seguidas en la pantalla aparecerá el ángulo horizontal 0°00’00”.

Nota:

En la misma pantalla aparecerá en ángulo vertical que en ese momento esta midiendo, justo arriba del horizontal; el ángulo vertical normalmente aparece medido a partir del Zenit, que es la parte que queda arriba del aparato.

PANTALLAS

Esta es la pantalla de estado, al encender el aparato así aparece:

7

PASAR DE MINUSCULA A MAYUSCULA Y VICEVERSA

ENCENDIDO

CANCELAR DATOS, SALIR

ELIMINAR CARACTER A LAIZQUIERDA

ON

F1 F2 F3 F4

SFT ESC

FUN BS

FUNCION, PARACAMBIAR DEUNA PAGINA AOTRA.

DE F1 A F4 = FUNCIONES

PANTALLA

ENTER

Nota:

Al oprimir MEAS aparece así la pantalla:

MEAS PC 30 PPM 0

S

ZA 7° 25' 10"HAB 355° 12' 25"

DIST SHV OSET COOR

La batería se deberá colocar antes de nivelar al aparato

ZA= ángulo vertical (zenital).

HAR= ángulo horizontal (derecha).

ENCENDIDO DEL INSTRUMENTO

8

Para este modelo de estación, se debe girar verticalmente y horizontalmente el aparato para poner en condiciones de trabajar, a esto se le llama “indexación”. Esto se hace después de que se enciende la estación. En estaciones más recientes y de mejor precisión, no se necesita hacer la indexación.

Nota: si en la pantalla aparece “of out range” (fuera de rango), el aparato no esta completamente nivelado, habrá que hacerlo.

MEDICION DE ANGULOS HORIZONTALES

PROCEDIMIENTO

Centrar y nivelar el aparato en M.

Se enciende el aparato y se toma línea en el punto A.

Se entra al modo de MEAS (pág. 1) y se pone el aparato en 0°00’00” oprimiendo (0SET) dos veces.

Girando el aparato hasta el punto B, se coloca el prisma, marcando en la pantalla el ángulo horizontal.

punto A

punto B

M instrumento

88°37'25"

MEDICION DE UN ANGULO HORIZONTAL ENTRE DOS PUNTOS PARTIENDO DE UN ANGULO ESTABLECIDO EN EL PUNTO A

Suponiendo que se va medir el ángulo entre A y B partiendo de un ángulo de 100° ya establecido en el punto A.

PROCEDIMIENTO

9

Visamos al punto A, luego MEAS.

Ir a la segunda pagina (H ang).

Introducir el ángulo 100°

Girar el lente hasta el punto B, marcando el ángulo medido que será:

A 100°

B

M instrumento

88°37'25"

100° + 88°37’ 25”=188°37’25”

REPETICION DEL ANGULO HORIZONTAL

Esta acción consiste en medir varias veces el ángulo horizontal entre el punto A y B y luego nos dará el promedio entre estos puntos.

PROCEDIMIENTO

Visamos al punto A entramos a “MEAS”, “MENU”, “REPETICION”.

Aparece 0°00’00” tres valores y presionamos OK.

Giramos el aparato al punto B y oprimimos OK y nos exhibe el ángulo.

Regresamos al punto A y presionamos OK.

Giramos al punto B, y presionamos OK.

Regresamos al punto A y presionamos OK.

Giramos al punto B y presionamos OK, aquí marca la tercera lectura y así sucesivamente, para salir ESC.

10

M

A

B

PREPARACION DEL INSTRUMENTO PARA MEDIR

Antes de llevar a cabo mediciones topográficas donde se vayan a levantar distancias y coordenadas, es necesario preparar el instrumento realizando los 4 pasos básicos que son:

I. Crear nombre del archivo.

II. Configurar el aparato.

III. Configurar distanciómetro

IV. Introducir coordenadas.

1. Para crear el nombre del archivo estando en la pantalla de (estado) se entra a MEM, enseguida, trabajo (JOB), pedimos que nos muestre la lista de los archivos existentes y seleccionamos algunos de ellos que no está ocupado, apareciendo como JOB 1, JOB 2, JOB 3, etc. Si todos están ocupados podemos borrar alguno. Para borrar archivos sin asterisco (*) (job delation); para borrar con asterisco se entra a (COMMS OUT PUT).

2. Para configuración, se entra en el modo de configuración y nos va desplegando las opciones comenzando con:

Condiciones de observación

Dist mode: se configura como YES (H, V).

Tiltcrn: YES (H,V).

11

Coll.crn: YES

C8crn: NO

Coordenada: deben aparecer las que le introdujimos.

V index: AUTOMATIC.

H index: AUTOMATIC.

V observ: zenital.

Ang reso: 5”

Coord: N, E, Z.

Configuración del instrumento

Power off: 30 min.

Reticle lev: 3

EDM standby: on.

Contrast: 5

Resume: on.

Comns setup

Esto se llama configuración de las comunicaciones, todo se acepta como está y al final “yes”.

Unidades (unit).

Temperatura: °c.

Press: mmHg.

Angule: degree.

Dist: meter.

3. CONFIGURAR EL DISTANCIOMETRO (EDM)

Se entra a coordenadas, se busca (EDM) se entra y se configure según lo vaya pidiendo.

12

4. INTRODUCCIÓN DE COORDENADAS

Se entra a coordenadas para asignarle los valores al punto ocupado por el aparato para ello entramos a Stn data (datos de la estación) y se va tecleando la coordenada N, E, Z, normalmente es 1000, 1000 y 100. La Z es la altura del punto es decir de la varilla, pudiendo ser solamente una cota o bien una elevación referida al nivel del mar. Aquí mismo se le asignan los demás valores que nos pide el aparato.

Tilt: iniciación.Averange: promedio.Vindexing: indexación vertical.H indexing: indexación horizontal.Patalaje: desplazamiento relativo de la imagen del prisma con respecto al retículo como mal enfoque.Meas: medición.Sft: pasar de mayúsculas a minúsculas y/o viceversa.Enter: aceptar.Status: estado.Har: ángulo horizontal derecho:Hall: ángulo horizontal izquierdo.Out of range: fuera de rango; nivelar de nuevo el aparato.Resume: reanudar; si esta activado en on (activado) aparecerá la pantalla previa al apagado (config. Instrum.).Tilt crn: corrección de inclinación (condic. de observación). Coll crn: corrección por colimación.Hold: fijar.Rep: repetir.

Ok: aceptar.(take bs) : tomar bs.(D-out): volcado de datos.Angle data: datos del ángulo.A | M: orientar.Beep: zumbido.Off: apagar.Dist: distancia.Rcl: recuperar.Stop: detener.Ht: altura total.Stn data: datos de la estación.Edit: editar.Rec: grabar.Job: trabajo.Read: leer.Top: principio.Last: ultimoSrch: buscar.Set h angle: configurar ángulo horizontal.Resic: trisección.Add: añadir, sumar.S–O: replanteo.Offset: desplazar.MLM: medición de la distancia entre dos o mas puntos.Move: mover.View: ver.Prev: anterior.

13

MEDICION DE COORDENADAS

Una vez que se aprendió a centrar, nivelar, poner en ceros, medición de ángulos, promedio de ángulos, medición de un ángulo a partir de un ángulo establecido, preparación del instrumento (configuración, creación del archivo, distanciómetro EDM, introducción de coordenadas del punto ocupado por el aparato (STN DATA), borrar archivos con y sin asterisco, el siguiente paso es levantar polígonos en base a coordenadas y azimut, para la cual se presenta el siguiente polígono y su explicación:

N

1

2

3

4

5

6

A

Se tiene un polígono de 6 vértices.

Procedimiento

Caso 1 (se coloca el aparato en el centro del terreno y se mandan radiaciones).

1. Se coloca el aparato en el punto A (auxiliar).

2. Se centra, nivela, prepara el aparato para trabajar.

3. Se visa el norte, y se pone en ceros con (0set) dos veces, estableciendo de preferencia alguna señal importante (filo de edificio, torre de iglesia, antena de comunicaciones etc.) o bien estableciendo el norte magnético mediante varilla o estaca con clavo, con cuidado de que no se pierda el punto para luego hacer comprobaciones.

4. Se gira el aparato en el sentido de las manecillas del reloj hasta llegar al vértice 1, donde colocamos el aparato, entramos al modo de (MEAS) (COORDENADAS),

14

(DE OBSERVACION) y le damos un enter apareciendo en la pantalla las coordenadas N, E, Y Z del punto observado, así como el azimut y el ángulo vertical, lo grabamos con (REC) y luego le asignamos el Nº de punto y finalmente OK. Continuamos visando ahora el punto Nº 2 y repetimos el mismo procedimiento hasta terminar el trabajo, debiendo comprobar las actividades en campo visando nuevamente al norte o bien al punto 1.

Si se trata de levantar además del polígono detalles como son: edificios, estacionamientos, andadores, postes de luz, registros, árboles, etc., se lleva a cabo de la misma manera, pudiendo asignar a demás del numero de punto, un código que podemos editar para relacionar el objeto observado con el nombre del código.

Finalmente levantamos todos los vértices y detalles que podamos ver desde el punto A, cuando ya no es posible levantar más puntos se lleva a cabo el cambio de aparato.

CONTINÚA LEVANTAMIENTO DE TERRENOS CON ESTACION TOTAL

Caso 2

El caso II es el mismo que con el transito, es decir centrando el aparato en cada vértice y levantando las coordenadas de cada vértice.

Nota: Recuérdese que este método en la práctica difícilmente se va a aplicar.

Caso 3

LEVANTANDO UN POLIGONO AUXILIAR Y MIDIENDO RADIACIONES A LOS VERTICES REALES.

Este caso solo se empleará cuando levantamos grandes polígonos y que por su topografía (accidentada, irregular) y por la vegetación abundante no se pueda emplear el caso, entonces usamos este método (muy parecido al que se vio con transito y cinta), pero aquí estamos levantando coordenadas y azimuts de cada punto ya sea del polígono de apoyo y de las radiaciones. En este caso el polígono auxiliar podrá ser pequeño, aunque no necesariamente.

Se puso en EST01, se viso el norte en 0, se levantaron coordenadas de R, R2, R3 y de estación 02.

Se cambia el aparato a la EST02, debe ligarse a través de la función (back sight) que se vera en el siguiente tema y de este punto (EST02) se visaran todos los vértices que sean posibles.

Se cambia el instrumento al siguiente punto y así sucesivamente.

15

N

N

R6

R5

R4

R1

R8

EST01

EST04

EST02

R2 R3

EST03

CAMBIO DE APARATO (BACK SIGHT)

Cuando de una estación ya se han levantado todos los vértices y radiaciones que fueron posibles y aún nos falta medir y levantar puntos se cambia el aparato a la siguiente estación empleando la función.

1. De la estación 01 y habiendo levantado todos los puntos posibles con sus coordenadas, se manda colocar en el terreno la estación 02 de donde se dominen otros puntos que no se pudieron levantar de la estación 01, midiendo las coordenadas de ese punto y se recomienda anotar las coordenadas en un cuaderno.

2. Se cambia el aparato a la EST02, se centra, nivela y se introducen las coordenadas de este punto o se pueden leer, se visa a la estación 01.

3. Ya visado a la estación 01, se entra al modo de MEAS, enseguida H angle, luego Back Sight, enter.

4. Deberán aparecer las coordenadas del punto de atrás (EST01), presionando OK; si no aparecieran estas coordenadas se podrán editar o leer.

5. Enseguida aparecerán en la pantalla las coordenadas del punto de adelante (EST02), dando de nuevo OK y YES; si no aparecieran, de nuevo podrán editarse.

16

6. Finalmente, para comprobar que se haya ligado completamente, como el aparato sigue visando al mismo punto (EST01) pero saliendo de esta función y entrando a coordenadas de observación, deberá coincidir con las que le correspondan a esa estación con una ligera diferencia (mínima).

Nota: Esta última parte de la comprobación se hace como si se estuviera visando un punto mas, por lo tanto se entra a coordenadas de observación.

REPLANTEO DE PUNTOS EN BASE A COORDENADAS

E

N

NORTE

ESTACIONDELAPARATO

PUNTODONDESEPONEELPRISMA

PUNTOAREPLANTEAR

ANG.HOR.

El problema consiste en establecer los puntos en el terreno cuando se conocen las coordenadas de esos puntos.

PROCEDIMIENTO

1. Ingresar a MEAS, luego en la pagina 3 (S-O).

2. Seleccionar Stn data (para capturar las coordenadas de la estación ocupada por la estación total, y si ya aparecen se tendrá que confirmar tecleando OK).

3. Entrar a S–O Data (aquí se introducen las coordenadas que se van a replantear, luego entrar a coordenadas y editarlas y presionar OK.

4. Entrar a observación (coordenadas) luego coordenadas y presionar ← → lo cual nos indica en la pantalla para donde debe moverse el prisma para

17

establecer el punto correcto con las coordenadas que le hemos introducido.

Recomendaciones

a) Llevar cabo este proceso de forma sencilla.

b) Se propone hacer un ejercicio como el siguiente:

Colocar una estación 01, dando coordenadas N=1000, E=1000, Z=100.

Practicar el back sight, colocando una estación 02, debiendo visar antes el norte.

Del punto estación 02 levantar un polígono de cinco vértices, llamándoles punto 1, 2, 3,4 y 5 y conociendo las coordenadas de esos puntos.

Replantear esos mismos puntos del polígono comprobando su ubicación.

ELABORÓ: ING. JOSÉ DE JESÚS ORENDAY CARRILLO

PROFESOR TITULAR DE LA MATERIA DE TOPOGRAFÍA

18