PG-1070-De La Cruz Rojas, Oscar Celso PDF

Universidad Mayor de San Andrés Facultad Técnica Carrera de Topografía y Geodesia

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD TÉCNICA CARRERA DE TOPOGRAFÍA Y GEODESIA

PROYECTO DE GRADO TOPOGRAFÍA Y GEODESIA EN LOS ESTUDIOS A DISEÑO FINAL DE CARRETERAS POSTULANTE: Oscar Celso De La Cruz Rojas

TUTOR: Ing. Carlos Méndez

LA PAZ – BOLIVIA 2011 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

Universidad Mayor de San Andrés Facultad Técnica Carrera de Topografía y Geodesia

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD TÉCNICA CARRERA DE TOPOGRAFÍA Y GEODESIA

PROYECTO DE GRADO

“TOPOGRAFÍA Y GEODESIA EN LOS ESTUDIOS A DISEÑO FINAL DE CARRETERAS”

OSCAR CELSO DE LA CRUZ ROJAS

Proyecto

de

Grado

presentado

como requisito para optar el titulo de Licenciatura en Topografía y Geodesia

TUTOR: Ing. Carlos Méndez

LA PAZ – BOLIVIA 2011 i Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

Universidad Mayor de San Andrés Facultad Técnica Carrera de Topografía y Geodesia

DEDICATORIA

A mis Padres Luís De La Cruz Ramírez Tomasa Rojas de De La Cruz Por darme la vida y ejemplo de superación A mi familia Julia Torrez de De La Cruz (Esposa) Álvaro De La Cruz Torrez (Hijo) Vanessa De La Cruz Torrez (Hija) Por el constante apoyo para realizar el proyecto

ii Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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AGRADECIMIENTOS A LA EMPRESA CAHE srl Lic. Jorge Iturralde Monje Ing. Claudio López

Por permitir que la información de los trabajos topográficos y geodésicos sea utilizado en el presente proyecto de grado

Al Tutor Ing. Carlos Méndez

Por el esmero y dedicación que demostró durante la tutela en la elaboración del proyecto de grado, implementando, sugerencias y correcciones para llegar a la culminación del mismo

Al plantel docente de la carrera Por haberme transmitido educación y conocimientos que forjaron mi formación profesional.

Al personal técnico y apoyo Topógrafos Jaime López Dávila Jorge Huallarte Huayta

Por la participación en los trabajos de campo y gabinete del proyecto.

iii Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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INDICE CONTENIDOS 1 1.1 1.2 1.2.1 1.2.2 1.3 1.3.1 1.3.2 1.4 1.4.1 1.4.2 2 2.1 3 3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.1.5 3.1.6 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.6 4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 5 5.1 5.1.1 5.1.2

GENERALIDADES _________________________________________ 1 INTRODUCCIÓN __________________________________________ 1 ANTECEDENTES__________________________________________ 2 Utilizando nuevas tecnologías para los trabajos de topografía ______ 3 Proyecto “Villa Esperanza – Salinas de Garci Mendoza” __________ 4 PLANIFICACION DEL PROYECTO ___________________________ 6 Puntualización del proyecto. ________________________________ 7 Formulación del proyecto. __________________________________ 7 OBJETIVOS ______________________________________________ 9 Objetivo general. _________________________________________ 9 Objetivos específicos. _____________________________________ 9 MARCO TEORICO ________________________________________ 11 Nociones fundamentales de la topografía y geodesia __________ 11 ACTIVIDADES GEODÉSICAS DE CAMPO ____________________ 13 RED GEODÉSICA DE PRECISIÓN PARA CARRETERAS.________ 14 Recopilación de la información. _____________________________ 15 Sistema de referencia utilizado. _____________________________ 17 Puntos de control horizontal y vertical ________________________ 18 Reconocimiento de campo. ________________________________ 19 Diseño de la red geodésica. ________________________________ 21 Amojonamiento de la red geodésica _________________________ 23 OBSERVACIÓN DE LA RED GEODÉSICA. ____________________ 24 Metodología de observación. _______________________________ 26 Personal y equipos utilizados. ______________________________ 35 Nivelación geométrica de la red. ____________________________ 38 Enlace a puntos de la red BM (IGM NN-22-A) __________________ 38 Metodología de la medición ________________________________ 39 Personal y equipos utilizados _______________________________ 41 ACTIVIDADES GEODÉSICAS DE GABINETE. _________________ 43 Transferencia y depurado de datos _________________________ 43 Trascripción y proceso de datos de la nivelación base _________ 44 Proceso datos de la georreferenciación. _____________________ 45 Resumen proceso de datos ________________________________ 57 Elaboración de monografías de puntos observados ___________ 66 Costos y presupuestos trabajos geodésicos _________________ 67 ACTIVIDADES TOPOGRÁFICAS DE CAMPO __________________ 68 Poligonal base entre pares de puntos GPS. __________________ 72 Metodología de trabajo ____________________________________ 72 Personal y equipos utilizados. ______________________________ 74 iv

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5.2 Levantamiento de faja topográfica. _________________________ 76 5.2.1 Metodología de trabajo. ___________________________________ 76 5.2.2 Personal y equipos utilizados. ______________________________ 81 5.3 Nivelación Bancos de Nivel ________________________________ 82 5.3.1 Metodología de trabajo. ___________________________________ 82 5.3.2 Personal y equipos utilizados. ______________________________ 84 5.3.3 Seguridad y obligación del personal. _________________________ 86 6 ACTIVIDADES TOPOGRÁFICAS DE GABINETE _______________ 87 6.1 Transferencia de datos. ___________________________________ 87 6.2 Revisión y depurado de datos ______________________________ 91 6.3 Proceso de datos. ________________________________________ 92 6.4 Elaboración de planos finales ______________________________ 97 6.5 Control de calidad trabajos de campo y gabinete. ____________ 101 6.6 Elaboración de informe final. _____________________________ 102 6.7 Personal de gabinete. ____________________________________ 102 6.8 Costos y presupuestos. __________________________________ 104 7 DISEÑO GEOMÉTRICO DE CARRETERAS UTILIZANDO LA FAJA TOPOGRÁFICA. ______________________________________________ 105 7.1 Elección de eje _________________________________________ 105 7.2 Elaboración planos planta, perfil, secciones transversales ____ 107 7.3 Calculo de movimiento de tierras. _________________________ 108 7.4 Elaboración planillas replanteo de eje catchpoint y otros. _____ 109 8 TRABAJOS REALIZADOS. ________________________________ 110 9 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. __________________ 111 10 ANEXOS. ______________________________________________ 112

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INDICE DE FIGURAS Figura 1. Figura 2. Figura 3. Figura 4. Figura 5. Figura 6. Figura 7. Figura 8. Figura 9. Figura 10. Figura 11. Figura 12. Figura 13. Figura 14. Figura 15. Figura 16. Figura 17. Figura 18. Figura 19. Figura 20. Figura 21. Figura 22. Figura 23. Figura 24. Figura 25. Figura 26. Figura 27. Figura 28. Figura 29. Figura 30. Figura 31. Figura 32. Figura 33. Figura 34. Figura 35. Figura 36. Figura 37. Figura 38. Figura 39. Figura 40. Figura 41. Figura 42. Figura 43. Figura 44. Figura 45. Figura 46. Figura 47. Figura 48. Figura 49. Figura 50.

Plano de ubicación del proyecto ......................................................................................... 6 Movilización brigadas topográficas, geodésicas e instrumental ........................................ 8 Requisitos y precisiones para mediciones con GPS ........................................................ 15 Carta geográfica 1:50.000 DATUM PSAD-56. ................................................................. 16 Imagen de satélite de la zona del proyecto ...................................................................... 16 Sistemas de referencia DATUM utilizados comúnmente ................................................. 17 GPS Navegador configuración de DATUM ...................................................................... 18 Mojones con placas de bronce Red IGM CM-78 y CM-66 .............................................. 18 BM con placas de bronce Red IGM NN-22-A AN-8 ........................................................ 19 Inspección para definir el eje de levantamiento ............................................................... 20 Verificación del trazado de eje por medio de un GPS navegador ................................... 21 Esquema distribución de puntos GPS, Red Principal y Red secundaria ......................... 22 Características de la placa anclada en la parte superior de los mojones ........................ 23 Dimensión mojones puntos de control Horizontal ............................................................ 23 Secuencia de amojonamiento de los pares de puntos GPS ............................................ 24 Cuadro datos punto de enlace CM-78.............................................................................. 24 Descripción y muestra fotográfica punto de enlace CM-78 AROMA ............................... 25 Cuadro datos punto de cierre CM-66 ............................................................................... 25 Descripción y muestra fotográfica punto de enlace CM-66.............................................. 26 Esquema método de medición diferencial con 3 Receptores .......................................... 27 Esquema método de medición diferencial punto enlace CM-78 ...................................... 27 Esquema distribución par de puntos GPS, Red Principal ................................................ 28 Esquema distribución par de puntos GPS, Red Secundaria ........................................... 28 Medición diferencial punto de CIERRE CM-66 red IGM ................................................. 29 Menu SOFTWARE SOKKIA PLANNING ......................................................................... 29 Especificaciones del STRATUS ....................................................................................... 30 Menú configuración del receptor utilizando el software PROLINK .................................. 31 Metodología medición de las redes .................................................................................. 32 Equipo de oficina completo Sistema GPS L1 Integrado STRATUS ................................ 33 Receptor Rover y Base instalados cuidadosamente ........................................................ 33 Tarjetas o cartillas de referencia rápida ........................................................................... 34 Planilla de campo observaciones con GPS ..................................................................... 35 Organigrama distribución de personal.............................................................................. 36 Receptor GPS en trípode, Tribach, Camioneta #1 de apoyo ........................................... 36 Receptor GPS en trípode y Jalón, Camioneta #2 de apoyo ............................................ 37 Receptores GPS obteniendo datos en trabajo nocturno .................................................. 37 Equipo básico de cada Receptor GPS ............................................................................. 37 Comparación de alturas elipsoidales, ortométricas y geométricas .................................. 38 Datos adquiridos del IGM (BM NN-22-A IGM) ................................................................. 39 Método de nivelación ida y vuelta NIVEL SOKKIA SDL30 .............................................. 39 Lecturas con el NIVEL DIGITAL SOKKIA SDL30 ............................................................ 40 Planillas de campo nivelación IDA y VUELTA ................................................................. 41 Organigrama del personal y equipo de la nivelación ...................................................... 41 Equipo básico para nivelación .......................................................................................... 42 Especificaciones técnicas NIVEL DIGITAL SOKKIA SDL30............................................ 42 Equipo básico para la transferencia de datos .................................................................. 43 Menú transferencia de datos ............................................................................................ 44 Hoja Excel del proceso de datos y resumen de datos nivelación .................................... 45 Estructura de datos proceso Red Principal ...................................................................... 46 Esquema estructura de datos proceso Red Principal ...................................................... 47 vi

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Figura 51. Figura 52. Figura 53. Figura 54. Figura 55. Figura 56. Figura 57. Figura 58. Figura 59. Figura 60. Figura 61. Figura 62. Figura 63. Figura 64. Figura 65. Figura 66. Figura 67. Figura 68. Figura 69. Figura 70. Figura 71. Figura 72. Figura 73. Figura 74. Figura 75. Figura 76. Figura 77. Figura 78. Figura 79. Figura 80. Figura 81. Figura 82. Figura 83. Figura 84. Figura 85. Figura 86. Figura 87. Figura 88. Figura 89. Figura 90. Figura 91. Figura 92. Figura 93. Figura 94. Figura 95. Figura 96. Figura 97. Figura 98. Figura 99. Figura 100. Figura 101. Figura 102. Figura 103.

Organigrama trabajos geodésicos de gabinete ................................................................ 47 Organigrama proceso de datos geodésicos en gabinete ................................................. 48 Pantalla bienvenida SPECTRUM SURVEY ..................................................................... 49 Seleccionado o creando el proyecto ................................................................................ 49 Menú Datos Proyecto ....................................................................................................... 50 Menú Configuración Proyecto .......................................................................................... 50 Menú Configuración Proyecto ajustes y detección de equivocaciones ........................... 51 Menú Importando archivo de observaciones ................................................................... 51 Muestra grafica de la importación de puntos y generando vectores ................................ 52 Menú donde se cambian parámetros del punto ............................................................... 52 Menú donde se cambian los datos de altura de receptor ................................................ 53 Menú donde se configura los procedimientos para el proceso ........................................ 53 Menú donde se ve el sumario de proceso ....................................................................... 54 Menú donde se configura los procedimientos para el proceso ........................................ 55 Vista Textual informe ajuste de red .................................................................................. 56 Grafico, Red enlace, principal, cierre ............................................................................... 58 Red secundaria par de puntos cada 2 Km. TRAMO I ..................................................... 58 Red secundaria par de puntos cada 2 Km. TRAMO II .................................................... 59 Red secundaria par de puntos cada 2 Km. TRAMO III ................................................... 59 Red secundaria par de puntos cada 2 Km. TRAMO IV .................................................. 60 Red secundaria par de puntos cada 2 Km. TRAMO V ................................................... 60 Reporte, coordenadas geodésicas, UTM, altura elipsoidal, ortométrica .......................... 61 Reporte de puntos con coordenadas UTM, y altura ortométrica ..................................... 61 Reporte Resumen de proceso .......................................................................................... 62 Reporte Informe ajuste de Red ........................................................................................ 62 Esquema de observación con 3 receptores ..................................................................... 63 Cuadro resumen, Resumen vector ................................................................................... 64 Cuadro Resumen Observaciones GPS ............................................................................ 65 Cuadro Resumen Errores de cierre .................................................................................. 65 Monografía punto VGMGPS01 ......................................................................................... 66 Costos y presupuestos georreferenciación ...................................................................... 67 Muestra grafica de los Track y Waypoint ......................................................................... 70 Organigrama de las brigadas ........................................................................................... 71 Poligonal base cada 500 m. aproximadamente ............................................................... 72 Esquema medición angular .............................................................................................. 73 Planilla de datos de poligonal por series .......................................................................... 74 Brigada topográfica 01 (poligonal base) ........................................................................... 74 Estación Total SOKKIA SET 610 ..................................................................................... 75 Accesorios de trabajo SET-10 .......................................................................................... 75 Esquema obtención datos crudos .................................................................................... 77 Poligonal de levantamiento .............................................................................................. 77 Faja de sección en el levantamiento ................................................................................ 78 Método levantamiento de Secciones Transversales ........................................................ 78 Planilla de campo, colector de datos ................................................................................ 80 Brigada topográfica levantamiento topográfico ................................................................ 81 Estación Total SOKKIA SET 3B ....................................................................................... 81 Accesorios de trabajo SOKKIA SET 3B ........................................................................... 82 Nivelación de puntos ........................................................................................................ 83 Planilla de nivelación ........................................................................................................ 83 Nivelación con dos corridas simultáneas ................................................................... 84 Brigada topográfica nivelación geométrica ................................................................ 85 Nivel electrónico SDL 30 ........................................................................................... 85 Accesorios de trabajo nivel electrónico SDL30.......................................................... 86 vii

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Figura 104. Figura 105. Figura 106. Figura 107. Figura 108. Figura 109. Figura 110. Figura 111. Figura 112. Figura 113. Figura 114. Figura 115. Figura 116. Figura 117. Figura 118. Figura 119. Figura 120. Figura 121. Figura 122. Figura 123. Figura 124. Figura 125. Figura 126. Figura 127. Figura 128. Figura 129. Figura 130. Figura 131. Figura 132.

Archivo Planilla SDR ................................................................................................ 88 Planilla archivo *. RW5............................................................................................. 89 Interacción de datos formato SDR , RW5 y un ordenados ........................................ 90 Menús de transferencia datos formato RW5 ............................................................. 90 Menús de transferencia datos formato SDR .............................................................. 91 Archivos Originales Levantamiento *. RW5 y *. SDR ................................................ 92 Menú principal Programa de aplicaciones Topográficas CIGTsys ............................ 94 Archivos *.TQO y *.COD ........................................................................................... 95 Poligonal de puntos de estación y puntos visados .................................................... 96 Archivo *.TAQ ............................................................................................................ 96 Archivo *.CSV ............................................................................................................ 97 Estructura de capas o layer ....................................................................................... 98 Crear proyecto en Autodesk Land ............................................................................. 98 Layer o capas de dibujo ............................................................................................. 99 Importación de puntos extensión CSV ....................................................................... 99 Dibujo de breaklines o líneas en 3D ........................................................................ 100 Creación del Tin ....................................................................................................... 100 Curvas de nivel ........................................................................................................ 101 Plano de dibujo topográfico...................................................................................... 102 Jefe de brigadas topográficas, trabajos de gabinete ............................................... 103 Cuadro costos y presupuestos ................................................................................ 104 Elección de rutas y Curvas horizontales .................................................................. 106 Curvas verticales ...................................................................................................... 106 Plano planta y perfil .................................................................................................. 107 Secciones transversales .......................................................................................... 108 Movimiento de tierras ............................................................................................... 108 Planillas de replanteo ............................................................................................... 109 Cuadro trabajos realizados ...................................................................................... 110 Cuadro resumen trabajos realizados ....................................................................... 111

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RESUMEN INTRODUCCIÓN Uno de los factores negativos en el desarrollo de nuestro país es la falta de infraestructura vial en su red fundamental. Por lo que se ve la necesidad de construir más carreteras de integración entre departamentos para lo cual necesariamente se debe implantar estudios de: 

Factibilidad técnico económico e impacto ambiental de carreteras



Estudio a Diseño final de carreteras



Construcción de carreteras

Para la implementación de estos proyectos necesariamente se debe recurrir a estudios topográficos y geodésicos los cuales en la actualidad se encuentran en una etapa de mayor desarrollo, con la utilización de equipos modernos y sistemas de procesamiento de datos automatizados que obtienen resultados confiables para el diseño o construcción de proyectos viales y otros, por lo que se puede afirmar que Topografía y Geodesia es la base de las Ingenierías.

OBJETIVO GENERAL Obtener un modelo digital del terreno georreferenciado a la cartografía nacional con el fin de realizar el diseño final de la carretera “Villa Esperanza – Salinas Garci de Mendoza”.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 

Determinar las características morfológicas del área levantada con la mayor precisión y densificación de puntos de levantamiento topográfico.



Otro de los objetivos es la implementación de instrumental topográfico, geodésico de última generación con los que se obtuvo datos con mayor rapidez y confiabilidad. ix

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

Otros de los objetivos del levantamiento topográfico, geodésico es la de proporcionar una red de puntos de control horizontal (GPS), control vertical (BMs), que se utilizaran en la etapa de replanteo y supervisión de construcción.



Otro de los objetivos del proyecto de grado es la de proporcionar un documento de consulta para los estudiantes de la carrera “Topografía y Geodesia).



Determinar los costos de los trabajos topográficos, geodésicos, así como también el instrumental que se debe utilizar.

CONCLUSIONES 

Se obtuvo buenos resultados en la precisión, la cantidad de puntos.



El modelo digital del terreno fue utilizado al 100 % en el diseño final de la vía



Con la información obtenida y reflejada en el modelo digital se diseñaron las alcantarillas las cunetas, zanjas de coronamiento y otros que son necesarios en la implementación del diseño final de la vía.



El profesional Topógrafo-Geodesta, encargado de dirigir estos trabajos debe tener una amplia formación académica y experiencia ya que de el dependerá la buena ejecución del proyecto.

RECOMENDACIONES 

Se recomienda a las instancias pertinentes encargar el cuidado de los puntos de control horizontal vertical ya que estos serán utilizados para el replanteo de la vía en sus diferentes componentes.



Se recomienda verificar el estado de los instrumentos topográficos y geodésicos para su buen funcionamiento.



Se recomienda que El profesional Topógrafo-Geodesta, encargado de la ejecución, supervisión de los trabajos debe estar capacitado en la utilización de los equipos y el procesamiento de estos. x

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TOPOGRAFÍA Y GEODESIA EN LOS ESTUDIOS A DISEÑO FINAL DE CARRETERAS 1

GENERALIDADES

1.1 INTRODUCCIÓN La infraestructura vial de nuestro país optimiza los flujos de circulación dentro el territorio nacional como a los países vecinos importando, exportando productos y bienes de servicios, consumo, agrícolas, mineros, etc., hacia las ciudades, provincias y las fronteras es mas vincula los puertos marítimos del océano pacifico con el océano atlántico.

Sin embargo hasta la década de los años 1990 al 2006 en nuestro país la infraestructura vial no fue debidamente atendida por lo que a nivel latinoamericano somos el país que menos carreteras dispone en todo el territorio nacional. Para entender las deficiencias que tenemos en cuanto se refiere a la infraestructura vial en nuestro país haremos mención a la clasificación de nuestras vías que fundamentalmente son tres redes (Según el estudio realizado en Aplicaciones de un sistema de información geográfica (SIG) en la red vial fundamental de Bolivia por el Ing. Rony Marcelo Arteaga Velásquez UMSA)  Red fundamental, Red complementaria, Caminos vecinales La red fundamental de 16.029 kilómetros (21.9%) está formada principalmente por las carreteras Inter.-departamentales que unen las capitales de los mismos y las que se conectan con el sistema internacional. La red complementaria incluye caminos que se derivan de la anterior hacia poblaciones y lugares de segundo orden en la importancia económica o estratégica del que hacer boliviano. 20.048 kilómetros (27.4 %). La red de caminos vecinales son todas las otras rutas no incluidas en las anteriores, las que hacen un total de 40.479 kilómetros (50.7 %).

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Como se puede apreciar en la clasificación de carreteras en Bolivia, la red de caminos vecinales tiene un porcentaje elevado en comparación con las otras redes existentes. Por lo que se ve la necesidad de implementar mayor cantidad de proyectos a diseño final y construcción de estas lo cual fortalecería la red fundamental en nuestro país contribuyendo notablemente al progreso y desarrollo.

1.2 ANTECEDENTES El estudio de diseño de una carretera es un proceso complejo ya para ejecutarlo se debe realizar una planificación minuciosa dependiendo de la etapa de estudio que se este ejecutando. Sin embargo podemos señalar que para la ejecución de un estudio de carreteras básicamente se sigue 3 etapas como ser:  Estudio de factibilidad técnico económico e impacto ambiental  Estudio a Diseño final  Construcción Para cada uno de los estudios señalados anteriormente una de las actividades imprescindibles es la topografía y geodesia ya que dependerá de la información obtenida en campo la elaboración de planos los cuales serán utilizados en el diseño geométrico de la carretera. Por otro lado podemos mencionar también que en la actualidad todo trabajo topográfico debe estar referido a un sistema de referencia de coordenadas absolutas (WGS84, PSAD56 y otros), por lo que se ve la necesidad de implementar actividades geodésicas utilizando para ello receptores GPS GEODESICOS (Sistema de Posicionamiento Global).

La topografía y geodesia en su verdadera dimensión es muy amplia y compleja sin embargo en el desarrollo del presente proyecto solo nos ocuparemos de las actividades de topografía y geodesia que son necesarios para la implementación de un proyecto a diseño final de una carretera.

En los proyectos de carreteras en sus diferentes etapas de estudio hasta los años 1995 la topografía y Geodesia no fueron tomadas en cuenta en su verdadera dimensión ya 2 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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que las especificaciones técnicas y tolerancias que se mencionaba en los términos de referencia para la adjudicación de estos proyectos referidos a los trabajos topográficos o geodésicos no se cumplían, eran muy pobres o no se hacia una supervisión inmediata de los trabajos de topografía menos de geodesia por lo que cuando se los pretendía construir después de muchos años se detectaban los errores de estos trabajos que influyen en los cómputos métricos de volúmenes de corte, terraplén, implementación innecesaria de las obras de arte, como ser puentes alcantarillas zanjas de coronamiento y otros aspectos, lo cual influye en el presupuesto general de los proyectos.

Por otro lado se puede también mencionar que a todos los trabajos de topografía y geodesia referida a carreteras y otras disciplinas de la ingeniería, no se les daba la debida importancia considerando a los profesionales que ejercían esta profesión como empleados de mano de obra calificada, o mas aun contrataban gente sin formación profesional (empíricos), lo cual era determinante para la mala ejecución de estos trabajos.

1.2.1 Utilizando nuevas tecnologías para los trabajos de topografía En la actualidad los planos topográficos de las fajas de estudio de una carretera deben estar georreferenciadas a la cartografía nacional por lo que se debe recurrir a GPS GEODÉSICOS y NAVEGADORES los cuales se convierten en instrumentos, cada vez más populares y necesarios para la topografía, geodesia y la navegación, por lo que el topógrafo y geodesta ve la necesidad de comprender los fundamentos básicos de estos posicionadores GPS, los cuales están relacionadas con los sistemas cartográficos comunes.

Por otro lado en los estudios de carreteras en la actualidad se deben utilizar instrumental topográfico de ultima generación como ser estaciones totales, niveles digitales y otros, por lo que el profesional topógrafo geodesta deberá tener amplios conocimientos sobre el manejo y funcionamiento de estos para la obtención de información mas segura y fidedigna.

Cabe también mencionar que a comienzos de los años 2000 hasta la fecha en los términos de referencia y especificaciones técnicas para la adjudicación de proyectos a 3 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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diseño final de carreteras se hace énfasis en el cumplimiento de normas, metodologías, precisiones, en cuanto se refiere a la topografía y geodesia por lo que para el cumplimiento de estos requisitos se debe recurrir a profesionales del área con amplia formación académica y practica acordes a los avances tecnológicos del mundo moderno.

1.2.2 Proyecto “Villa Esperanza – Salinas de Garci Mendoza” En el desarrollo del presente proyecto de grado se tomaran datos del proyecto “DIEÑO FINAL

Y ASFALTADO CAMINO VILLA ESPERANZA – SALINAS DE GARCI

MENDOZA”, ubicado en el Departamento de Oruro, con una longitud de 50.2 kilómetros, perteneciente a la provincia Ladislao Cabrera. Este proyecto tiene origen en la estrategia departamental que implementa la Prefectura del Departamento, constituyéndose como una vía principal de acceso a la parte Sur-Este del departamento; este tramo constituye una importante vía de vinculación de las distintas ferias y mercados tanto de los Municipios de Challapata, Huari, Salinas de Garci Mendoza y otros, hacia los centros de comercialización de la ciudad de Oruro. Así mismo sirve de entrada y salida al Departamento de Potosí donde se encuentra el Salar de Uyuni. El proyecto: Asfaltado Tramo tres (Villa Esperanza – Salinas de Garci Mendoza) del camino “Santiago de Huari – Salinas de Garci Mendoza”, pertenece desde la población de Villa Esperanza hasta la Capital del Municipio de Salinas de Garci Mendoza a la Ruta Nº 655, considerado prioritario para el desarrollo del Departamento de Oruro debido principalmente a los siguientes factores:

 La necesidad de integración Departamental y Nacional que tiene Oruro con los diferentes Departamentos y regiones que se encuentran en la región circundante al Lago Popoo y el Salar de Uyuni; de esta forma constituye un acceso principal para las actividades económicas sociales y etno - eco turísticas, vinculando los departamentos de Oruro y Potosí respectivamente.

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 Mejorar las condiciones de infraestructura vial para la comercialización de productos agrícolas y pecuarios, que permitirán el incremento y diversificación de la producción creando nuevas fuentes de trabajo, en el contexto de la evolución económica.  Las condiciones actuales de la carretera de tierra, imponen restricciones de circulación y movimiento en la zona de influencia, debido a las características actuales: de ancho de plataforma, superficie de rodadura, radios de curvatura insuficientes, deficiencias en los sistemas de drenaje, etc. con los consiguientes perjuicios para la economía de la región y de los usuarios, incrementando substancialmente los costos de operación de los vehículos que transitan por la carretera.  La necesidad de mejorar las condiciones de vida de los pobladores circundantes a la zona del proyecto, a través del proyecto de ASFALTADO CAMINO VILLA ESPERANZA – SALINAS DE GARCI MENDOZA, así mismo se generará la integración económica y social de las comunidades ubicadas en el área de influencia de la carretera Huari – Salinas de Garci Mendoza.  La importancia de ésta carretera radica, en generar un anillo correspondiente a la ruta del Salar de Uyuni, partiendo de la población de Villa Esperanza y finalizando en el tramo en la población de Salinas de Garci Mendoza (Fig. 1).  Esta carretera formará parte de la Red Departamental ruta D610, el proyecto de construcción y asfaltado

de la vía alcanzando un longitud de 50.2 kilómetros,

generando además empleo en la zona de influencia.

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Figura 1. Plano de ubicación del proyecto

1.3 PLANIFICACION DEL PROYECTO El diseño final de una carretera debe contar con toda la información global en formato digital e impreso en sus diferentes componentes como ser: 

Diseño geométrico de la vía



Hidrológica y drenaje



Geología, suelos y pavimentación



Impacto ambiental



Topografía, geodesia

Estos componentes están estrictamente relacionados sin embargo, el de mayor importancia y de relevancia es la topografía y geodesia ya en base a esta información se 6 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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realizara el diseño geométrico de la vía, de alcantarillas, bancos de préstamo, buzones, obras de arte como puentes viaductos túneles, etc. Por lo que la información topográfica en cuanto se refiere a las actividades de campo y gabinete debe ser confiable y que el producto de las actividades topográficas que esta reflejada en planos impresos y en formato digital deben coincidir con las características reales de campo y que además los puntos de control horizontal y vertical deben estar materializados debidamente en campo y contar con información que cumplan las normas y especificaciones técnicas referidas a la precisión de los mismos con cuyos datos podemos replantear la vía en sus diferentes componentes.

De acuerdo a lo mencionado en los párrafos anteriores, en el desarrollo del presente proyecto de grado denominado “TOPOGRAFÍA Y GEODESIA EN LOS ESTUDIOS A DISEÑO FINAL DE CARRETERAS”, se utilizara la información topográfica y geodésica obtenida para la realización del proyecto a diseño de la carretera “Villa Esperanza – Salinas de Garci Mendoza”.

1.3.1

Puntualización del proyecto. Para el diseño final de una carretera se debe contar el modelo digital del terreno el

cual debe representar el terreno natural, con la mayor exactitud posible ya que de esta información se generara los correspondientes planos de planta, perfil y secciones transversales los cuales permitan realizar el diseño final de la vía proporcionando de esta forma, funcionalidad, seguridad a los usuarios y que además su construcción sea viable sostenible cuidando a la vez el medio ambiente

En los siguientes capítulos del presente proyecto de grado se desarrollara todas las actividades de topografía y geodesia que se realizaron en el proyecto a diseño final de la carretera “Villa Esperanza – Salinas de Garci Mendoza”.

1.3.2

Formulación del proyecto. La topografía y geodesia considerada como la base para la realización de un diseño

óptimo de una vía debe ser ejecutado, supervisado por profesionales topógrafos geodestas 7 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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con amplia formación académica y experiencia acordes a los avances tecnológicos de la época.

La información topográfica y geodesia que se proporciona a los diferentes especialistas en ingeniería de vías, que participan en la elaboración del diseño final de la carretera debe ser confiable y precisa, la cual debe estar debidamente trasferido de los equipos topográficos, geodésicos, depurados de datos, ajustados, compensados y que cumplan con los parámetros de precisión y normas emanadas para este tipo de proyecto.

Por lo dicho anteriormente en los siguientes capítulos se desarrollara en detalle todos los estudios topográficos, geodésicos, de campo y gabinete que

se realizaron en la

implementación del proyecto a diseño final de la carretera “Villa Esperanza – Salinas de Garci Mendoza“. Movilizando para ello brigadas topográficas y geodésicas con su correspondiente instrumental, personal técnico y apoyo en tres vehículos a la zona del proyecto

Figura 2. Movilización brigadas topográficas, geodésicas e instrumental 8 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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1.4 OBJETIVOS 1.4.1 Objetivo general. El objetivo de los trabajos topográficos y geodésicos realizados en el proyecto “ASFALTADO CAMINO VILLA ESPERANZA – SALINAS DE GARCI MENDOZA” es la de proporcionar planos georreferenciadas a la cartografía nacional los cuales serán utilizados para realizar el diseño de la carretera y además promocionar puntos de control horizontal (GPS) y vertical (BMs), que serán utilizados en el replanteo de la vía en sus diferentes componentes y así garantizar la construcción y la supervisión de construcción de la carretera.

1.4.2

Objetivos específicos. 

Para establecer la georeferenciacion de la carretera en estudio, y alcanzar precisiones establecidas para un proyecto de primer orden, en el control horizontal, se utilizaron instrumentos de posicionamiento global “GPS”, implementando una red principal de par de puntos cada 10 km., y otra secundaria cada 2 km., estando el proyecto en su inicio y final enlazado a puntos trigonométricos conocidos de la red Nacional de control horizontal en el Datum WGS-84, establecido por el IGM. Los pares de puntos GPS cada 2 Km., constituirá la poligonal base del proyecto, los cuales fueron medidos mediante el método ESTATICO. La implementación de estos par de puntos de la red GPS tendrá como objetivo principal proporcionar coordenadas UTM, precisas los cuales serán utilizados como puntos de partida y cierre de los demás trabajos topográficos que se realizaran en los tramos de 2 Km.



A Lo largo de la carretera en estudio se implemento una red de BMs., Bancos de nivel cada 500 mts., enlazados a bancos de nivel del IGM referidos al nivel medio del mar (DATUM VERTICAL ARICA), esta nivelación tiene como objetivo principal el de proporcionar control vertical de todos trabajos topográficos y al replanteo futuro del paquete estructural de la vía de ahí su

9 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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importancia. La nivelación realizada es del tercer orden geodésico obteniendo la precisión requerida para estos proyectos 

La poligonal principal entre par de puntos GPS, se realizo por el método de series con el objeto de contar con varios ángulos y distancias de ida y vuelta los cuales depurados y promediados serán utilizados en el cálculo de la poligonal y así obtener un cierre de la poligonal con la precisión requerida y que este dentro las normas establecidas para el proyecto.



En función a la conformación morfológica de la zona de estudio y definido el levantamiento, apoyados en los puntos de la poligonal principal se realizo el levantamiento de la faja en estudio mediante el método de secciones transversales al eje de levantamiento o de las quebradas, cursos de agua y ríos; densificando los puntos de levantamiento en donde fue necesario, de tal forma obtener datos que garanticen la perfecta modelación del terreno con el objetivo de que los especialistas de diseño puedan obtener secciones que permitan, calcular volúmenes de movimiento de tierras, determinar la implementación de alcantarillas, puentes, viaductos y otras obras de arte necesarias para la optimización del diseño final de la carretera.



Una vez que se han obtenido los datos de campo en sus diferentes componentes, se procedió al procesamiento de estos mediante programas comerciales vigentes y otros elaborados mediante la plataforma del visual Basic 6.0 así como también la implantación de macros en Excel y Acad. Esto con el objetivo de no manipular la información en forma manual y agilizar el procesamiento, obteniendo de esta forma un producto confiable y seguro para la implementación del proyecto.



Otro de los objetivos específicos del proyecto de grado, el que será desglosado a detalle en los siguientes capítulos es la de proporcionar un documento de consulta a los estudiantes de la carrera de TOPOGRAFIA Y GEODESIA, sobre las diferentes actividades, que son necesarias para proporcionar un modelo digital real del terreno, con cuya información se 10

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realizara el diseño final de una vía, y a la vez incentivar a que se vaya constantemente capacitando en su etapa de formación.

2

MARCO TEORICO Para la implementación de un estudio a diseño final de carreteras la base

fundamental es la topografía y geodesia por lo que en el reconocimiento, obtención y procesamiento de datos debe ser realizado por personal especializado con amplia experiencia y formación académica adecuada a los avances tecnológicos actuales

2.1 Nociones fundamentales de la topografía y geodesia La palabra Topografía proviene de dos voces griegas (topo =lugar, grafos=dibujo) por lo que la topografía es la ciencia que con el apoyo de razonamientos matemáticos y otros podemos representar gráficamente un determinado, punto, lugar, área y todos sus accidentes, sean estos naturales o artificiales en un área de 25 km2 que es la extensión del plano tangente a la tierra y cuando supera esta se debe recurrir a la geodesia por tanto se afirma que la topografía y geodesia esta íntimamente ligado.

La necesidad de contar con información precisa que nos permita elaborar planos topográficos referidos a la cartografía nacional con coordenadas en el sistema de referencia WGS-84, los cuales nos servirán para diseñar, verificar, construir obras de ingeniería se debe recurrir a instrumental moderno como ser receptores geodésicos (GPS), estaciones totales, GPS navegadores, niveles digitales y otros.

Con el fin de comprender los principios básicos de funcionamiento de los equipos modernos con los que actualmente se viene realizando los levantamientos topográficos georreferenciados nos remontamos a los años 1900 donde se utilizaban anteojos de enfoque y micrómetros de coincidencia con los que se media los ángulos horizontales, verticales y la estadía invar, para la medición de distancias y así posteriormente se construyó el teodolito la mira graduada dando lugar a los levantamientos taquimétricos.

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Posteriormente se invento el distancio metro el cual montado sobre un teodolito se constituía en un instrumento topográfico más eficiente en la obtención de ángulos y distancia que eran registrados en libretas de campo, estos datos registrados se transfería a un ordenador y mediante programas elaborados en base a algoritmos y un lenguaje determinado, se obtenía las coordenadas X, Y, Z, los cuales a su vez eran transferidos a una graficadora para luego obtener los planos topográficos.

Como uso del sistema teodolito, distancio metro, libreta de campo si bien eran de gran utilidad a la hora de obtener datos de campo ya no satisfacía la inquietud de obtener con mayor rapidez los datos de ahí que se concibió las estaciones totales que son un sistema integral que proporcione la información sin el manipuleo manual de datos los cuales son transferidos a un ordenador y mediante programas especializados se procesan los datos y se obtienen las coordenadas de los puntos levantados con los que se elabora los planos topográficos

En la actualidad todos trabajos topográficos deben ser referenciados a la cartografía nacional para obtener planos topográficos georreferenciados para lo que se recurre a un Sistema de Posicionamiento Global (GPS), para obtener información geodésica se recurre a equipos GPS geodésicos, navegadores, sistema RTK (Obtención de información en tiempo real), los cuales capturas señales que emiten los satélites que orbitan la tierra, empleando para ello un determinado método como ser método estático, cinemática y en tiempo real. Estos equipos GPS no miden distancias si no son receptores de señales de simple frecuencia (L1), doble frecuencia (L2) y en tiempo real, estas señales llamadas código CA, no son nada más que ondas de frecuencia L1, L2 medidos en Megahercios, esta información es almacenada en los receptores en datos crudos específico para cada modelo de GPS, sin embargo estos datos pueden ser transformados o convertidos a datos RINEX, los cuales son utilizados por diferentes software o programas especializados.

Los datos obtenidos mediante los métodos, estático, estático rápido, tiempo real, trasformado en datos RINEX, son usados para el post procesamiento, obteniendo de esta forma una serie de vectores enlazados entre los puntos observados llamado red geodésicas y en base a un análisis que realiza el software, ajuste de red y otras consideraciones 12 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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obtenemos las coordenadas UTM de los puntos observados en determinado sistema de referencia previamente elegido.

El geoide o la tierra debido a las anomalías gravimétricas, el achatamiento de los polos y otros factores, presenta una superficie irregular con depresiones y protuberancias por lo que para realizar los análisis matemáticos para la obtención de datos se determino utilizar la figura geométrica que más se ajuste a su forma irregular, por lo que se determino usar una elipse que al generar una rotación del mismo coincidente al eje de la tierra genera una figura tridimensional llamado elipsoide biaxial sobre el cual se realizara los procesos matemáticos necesarios para obtener la posición exacta de los puntos observados.

Para obtener información de la forma y dimensiones en la tierra utilizamos sistemas de referencia local o global, identificados por un conjunto de parámetros llamado también DATUM GEODESICO. La existencia de varios sistemas de referencia es debido a que teóricamente se hace girar un elipsoide alrededor de la tierra el cual debe coincidir lo mas que se pueda a la superficie irregular de la tierra obteniendo de esta forma dos parámetros importantes que determina el sistema de referencia (Semieje mayor (a), Semieje Menor (b)). En consecuencia y de acuerdo a la zona que ocupa las naciones del mundo pueden generar un sistema de referencia local. Pero sin embargo como se debe tener un sistema de referencia global el cual nos proporcionara información y que en términos figurativo podemos decir que debemos hablar el mismo idioma y en la actualidad se adopto el sistema de referencia global WGS-84.

Toda información obtenida en campo y procesada da lugar a elaborar los planos topográficos georreferenciados. Para lo cual se recurre a graficadores como el Autocad, macros, lsp, y otros elaborados para cada actividad a realizar.

3

ACTIVIDADES GEODÉSICAS DE CAMPO Por los antecedentes mencionados en párrafos anteriores y con la finalidad de que

los planos topográficos de la faja de estudio, que son necesarios para la implementación de proyectos de carreteras, estén debidamente georreferenciadas a la cartografía nacional, 13 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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como también se pueda tener un control geodésico horizontal y vertical de los trabajos topográficos, se ve la necesidad de implantar una red de par de puntos GPS de precisión (Red principal par de puntos cada 10 Km., aprox.) y (Red secundaria par de puntos cada 2 km., aprox.)

Para tal propósito se deben seguir una serie de etapas de trabajo que serán desarrolladas en los siguientes capítulos.

3.1 RED GEODÉSICA DE PRECISIÓN PARA CARRETERAS. La red geodésica de precisión no es más que la implantación de pares de puntos monumentados por medio de mojones de hormigón a lo largo de la faja de estudio, utilizando las técnicas diferenciales del Sistema de posicionamiento global para la recepción de señal electromagnética emitida por la constelación de satélites que orbitan la tierra. Señales obtenidos por receptores GPS de precisión.

Las presiones que se debe alcanzar cuando se realiza las sesiones de observación de los puntos de la red GPS, dependerá del método, el tiempo de observación, la longitud de la línea base a medir, la cantidad de satélites observados.

Los datos obtenidos constituirá la base del control Horizontal, Vertical que serán necesarios para los demás trabajos topográficos que se realizaran. Sin embargo el control vertical GPS aun es un motivo de análisis. Por lo que para el control vertical se realizo una nivelación geométrica de precisión.

Los datos obtenidos mediante las observaciones con GPS geodésico deben cumplir ciertos requisitos, métodos de observación y las características técnicas de los receptores (Doble o Simple frecuencia). Así como también la ubicación de los puntos a observar ya que la obstrucción natural o artificial al cual está expuesto del punto puede generar resultados no confiables (Fig. 3).

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Figura 3. Requisitos y precisiones para mediciones con GPS En general la información obtenida está almacenada en formatos propios de cada receptor por lo que no es posible procesar esta información en cualquier programa para ello se debe transformar o convertir a formatos RINEX. El cual compatibiliza con otros programas de proceso de la información. Con la información en formato RINEX, y el programa adecuado para el procesamiento obtendremos información ajustada y confiable.

En los siguientes párrafos, se desarrollara todos los pasos a seguir en los trabajos geodésicos de campo, que son necesarios para la construcción de la red geodésica de precisión para carreteras.

3.1.1 Recopilación de la información. Con la documentación existente del estudio de factibilidad u otros estudios. Se procede básicamente a la recopilación de la siguiente información:  Planos topográficos, cartas geográficas, imágenes de satélite impresos y en archivo magnético  Trazado preliminar del eje de proyecto, sus alternativas y posibles variantes, esta información debe estar en un TRACK ( Track es la sucesión de coordenadas de las progresivas de los ejes de proyecto espaciados adecuadamente los cuales se transfieren a un GPS Navegador) con coordenadas UTM (Sistema de referencia WGS-84 o PSAD56) 15 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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Figura 4. Carta geográfica 1:50.000 DATUM PSAD-56.

Figura 5. Imagen de satélite de la zona del proyecto 16 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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3.1.2 Sistema de referencia utilizado. Un sistema de referencia geodésico no es más que un modelo matemático que intenta aproximar y describir el tamaño y la forma de la superficie de la tierra que como se sabe no es una esfera regular, normalmente es un elipsoide que en una zona determinada permite calcular posiciones y áreas de una manera consistente y precisa.

En los estudios de factibilidad de carreteras generalmente se utilizaron cartas geográficas 1:50.000 elaborados por el IGM (Instituto Geográfico Militar Bolivia). En la elaboración de estas cartas impresas se utilizaron el sistema de referencia PSAD-56 y como actualmente se recomienda utilizar el sistema de referencia global WGS-84 entonces se ve la necesidad de transformar los datos de un sistema a otro para lo cual existen un serie de programas que realizan esta actividad. Sin embargo se debe conocer los conceptos básicos de estos sistemas de referencia para lo cual hacemos referencia de estas diferencias en el grafico de la Fig. 6.

Figura 6. Sistemas de referencia DATUM utilizados comúnmente En algunos casos se hace necesario utilizar datos transferidos a los GPS navegadores en los dos sistemas de referencia (PSAD-56 y WGS-84). Para lograr esto se recurre a la configuración de los GPS navegadores con solo cambiar algunos parámetros de su configuración se puede cambiar de un sistema a otro (Fig.7)

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Figura 7. GPS Navegador configuración de DATUM

3.1.3 Puntos de control horizontal y vertical Con la recopilación de información obtenida se identifica y obtiene las coordenadas de los puntos que servirán de enlace y cierre de la red de GPS que se observara.

Estos puntos deben pertenecer a la red de puntos IGM, distribuidos a lo largo y ancho del territorio nacional los cuales están materializados por mojones de hormigón en cuya parte superior lleva una placa de bronce anclada al mojón en la que está grabado las características que identificación del punto (Fig. 8)

Figura 8. Mojones con placas de bronce Red IGM CM-78 y CM-66 El control vertical se refiere a los Bancos de Nivel con cota geométrica de la red IGM (Nivelación de precisión) que están distribuidos a lo largo y ancho de nuestro país. (Fig. 9). 18 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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Figura 9. BM con placas de bronce Red IGM NN-22-A AN-8

3.1.4 Reconocimiento de campo. Para definir el eje de la faja de levantamiento necesario para la implementación del proyecto, se realiza el reconocimiento de campo conjuntamente los profesionales que participaran en la elaboración del diseño de la carretera con especialidad en diseño, hidráulica, geólogos, estructuras, sociólogos, agrónomos, topógrafos, geodesias y otros.

El reconocimiento de campo se realiza con ayuda de un GPS navegador, al cual se le transfiere el TRACK del eje de proyecto alternativas o variantes propuestas en el estudio de factibilidad. Con el GPS navegador se realiza un replanteo aproximado del eje de proyecto, ya que las precisiones de estos GPS navegadores son el orden de 2-10 metros.

Sobre el eje replanteado en campo y con las recomendaciones y consideraciones de los demás profesionales, se definirá mantener el eje propuesto en la etapa de factibilidad o hacer modificaciones, variantes o selección de alternativas de ruta para el diseño.

Las actividades específicas del topógrafo geodesta en el reconocimiento de campo que realiza para la implantación del proyecto están resumidas en los siguientes aspectos:  Ubicar físicamente en campo los puntos de control horizontal y vertical con ayuda de un GPS navegador.  Estos puntos de control horizontal (puntos GPS) deben estar máximo a unos 20 km., alrededor del inicio de proyecto. 19 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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 Los puntos de control vertical (BMS) deben estar lo más cerca posible al inicio de proyecto lo contrario sería hacer un arrastre de cota lo cual no es aconsejable ya que se cometería errores accidentales, sistemáticos influyendo en la precisión de la nivelación.  Estos puntos de control horizontal y vertical deben pertenecer a la red IGM, SETMIN, SIRGAS.  Marcar en el GPS navegador el lugar donde serán emplazados los pares de puntos cada 2 km., del inicio al final del proyecto.  Una vez identificados los puntos de control al inicio de proyecto se acompaña a los demás profesionales con los que se definirá el eje de la faja que se levantara para la implementación del proyecto de diseño.  Paralelamente a la definición del eje de proyecto se realizara el correspondiente TRACKING de la selección de la ruta y sus alternativas y variantes, colectando también las coordenadas donde se harán trabajos especiales de levantamiento como ser puentes alcantarillas puntos obligados de paso, afectaciones, alternativas de paso por poblaciones y la ubicación de puntos de control horizontal y vertical intermedios que generalmente se encuentra ubicados en cercanías a los poblados. Por otro lado se marca en el GPS navegador los puntos de inicio y final donde la faja de levantamiento se tenga que ampliar con el fin de optimizar el trazado.

Figura 10. Inspección para definir el eje de levantamiento

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Figura 11. Verificación del trazado de eje por medio de un GPS navegador

3.1.5 Diseño de la red geodésica. Con la información obtenida en el reconocimiento de campo acerca de los puntos de control horizontal y vertical que se utilizaran para el enlace y cierre de los trabajos geodésicos así como también la definición de los ejes, áreas, ejes alternativos, levantamientos especiales que serán implantados en el proyecto se procede a diseñar la red geodesia tomando en cuenta las siguientes actividades.

Conjuntamente con el personal de la supervisión se determino realizar una red geodésica principal cada 10 kilómetros y una secundaria cada 2 kilómetros esto con el fin de que cada par de puntos en los 10 km (red principal) se verificada por la red secundaria cada 2 km., (red secundaria), así como también controlar los trabajos topográficos en los pares de puntos cada 2 km.

Con

las

coordenadas

aproximadas

tomadas

con

GPS

navegador

en

el

reconocimiento de campo se realiza un esquema de ubicación de los pares de puntos de la red geodesia que se implantara en el proyecto y para llevar un registro ordenado de los pares de puntos se tomo la decisión de nombrarlos de la siguiente manera: VGMGPS01 = Los primeros tres dígitos hace referencia a iníciales del nombre de proyecto “Villa Esperanza – Garci de Mendoza” 21 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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VGMGPS01 = Los tres siguientes dígitos hacen referencia a los puntos GPS. VGMGPS01 = Los últimos dos dígitos representan el numero correlativo de los puntos. En la ubicación de los pares de puntos se debe tomar en cuenta lo siguiente:  Par de puntos ubicados cada 2 Km. de distancia aproximadamente.  Los pares de puntos son ínter visibles entre sí.  Los puntos están ubicados fuera del área de construcción de la carretera.  Los puntos están ubicados en zonas menos obstruidas  La ubicación de puntos por reconocimiento de campo a lo largo de la faja de estudio, con ayuda de planos y GPS navegador, diseñando de esta forma la red de observaciones  ubicación del punto base de enlace y de cierre, ubicados al inicio y final del proyecto.

Figura 12. Esquema distribución de puntos GPS, Red Principal y Red secundaria 22 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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3.1.6 Amojonamiento de la red geodésica Una vez diseñada la red se procede al amojonamiento de estos puntos con mojones de hormigón vaciados en sitio en la parte superior y el centro del mojón esta empotrado una placa de aluminio en el que está grabado los siguiente:

Figura 13. Características de la placa anclada en la parte superior de los mojones

Figura 14. Dimensión mojones puntos de control Horizontal

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Figura 15. Secuencia de amojonamiento de los pares de puntos GPS

3.2 OBSERVACIÓN DE LA RED GEODÉSICA. Una vez que se haya diseñado y monumentado los puntos de la red se procede a la planificación de la observación.

Con el fin de que los primeros pares de puntos estén enlazados a Red Nacional Horizontal en el DATUM WGS-84, establecido por el IGM (Instituto Geográfico Militar), en el reconocimiento de campo realizado se identifico el punto CM-78 AROMA que es el más cercano al inicio de proyecto estando a una distancia aproximada en forma directa de 10 km.,

Así como también se identifico el punto CM-66, cercano al final del proyecto una

distancia aproximada en forma directa de 8.5 km.

CARACTERÍSTICAS PUNTO GPS CM-078 DATUM WGS-84 (SET-MIN) COORDENADAS GEOGRÁFICAS Latitud (g-m-s) 19° 19' 10.88265

Longitud (g-m-s) 67° 18' 37.99186

Altura Elipsoidal 3777.156

COORDENADAS UTM Norte (m) 7862933.067

Este (m) 677491.981

COTA (m)

Figura 16. Cuadro datos punto de enlace CM-78

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Descripción: La estación CM-78 se encuentra en el Departamento de Oruro, Provincia Sebastián Pagador, cantón aroma a 69.6 km., de Sevaruyo. partiendo de Sevaruyo con rumbo S-80º-E por el camino que conduce a la población de Salinas Garci Mendoza, con 0.5 km. se cruza el rió Sevaruyo luego se llega a un cruce de caminos, tomar el de la derecha con dirección W es un camino bueno y terraplenado con un recorrido de 14.7 se llega a la comunidad de rió Anta, continuando el mismo camino y con un recorrido de 15.4 km. se llega al Rio Marquez después de cruzar el rió continuar por el mismo camino y con un recorrido de 19.0 km., se llega a la comunidad Tusqui, continuando por el mismo camino y con un recorrido de 36.8 km. Se llega a pasar la comunidad Chislla Vinto, proseguir la misma ruta y con un recorrido de 40.8 km., se llega a la comunidad Cutimbora, seguir de largo y con una distancia de 47.8 km., se llega a la comunidad playa verde (hay una marca en la esquina de un tapial) de ahí tomar rumbo N-34º-W por la derecha alejándose de la carretera y con 49.4 km. se cruza un pequeño rió, con 50.0 km. se atraviesa una comunidad abandonada seguir de largo y con 51.7 km. se llega a un desvió que luego se une y con 55.6 km. se llega a otro desvió tomar el de la derecha y con un recorrido de 57.7 km. se llega a un sector donde convergen varios caminos aquí se encuentra una pared de cemento

Figura 17. Descripción y muestra fotográfica punto de enlace CM-78 AROMA

CARACTERISTICAS PUNTO GPS CM-066 DATUM WGS-84 (SET-MIN) COORDENADAS GEOGRAFICAS Latitud (g-m-s) 19° 42' 59.38027

Longitud (g-m-s) 67° 40' 46.02471

Altura Elipsoidal 3711.867

COORDENADAS UTM Norte (m) 7819352.807

Este (m) 638391.445

COTA (m)

Figura 18. Cuadro datos punto de cierre CM-66

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Descripción: El CM-66 se encuentra en el Departamento de Oruro, Provincia Ladislao Cabrera cantón Girira. Partiendo de Sevaruyo con rumbo E a 84 km. se encuentra Salinas Garci Mendoza. con 0.0 km. tomamos la avenida Uyuni con dirección sur y a 1.5 km. pasamos por la estancia Marca Vinto a 10.70 Km., existe una bifurcación de caminos tomar el camino de la derecha y a 4.4 km. hay otra bifurcación junto a otro letrero tomar el de la izquierda luego a 9.6 km. se encuentra otra bifurcación junto a otro letrero tomar el de la izquierda que es directo, continuando nos encontramos con otra bifurcación seguir por la derecha y con 10.2 km. llegamos a la comunidad Ancoyo, al ingresar por el camino al pueblo se encuentra una iglesia la estación se encuentra en la esquina del lado este por la parte de afuera de dicha iglesia la marca esta materializado por un disco de bronce de 6 cm. de diámetro empotrado en un bloque de concreto de 25*25 cm. de lado y sobre sale 7 cm., del terreno el disco de bronce lleva la siguiente inscripción: geodésico interamericano, se prohíbe molestar, IGM, BM NNE, 1968.

Figura 19. Descripción y muestra fotográfica punto de enlace CM-66

3.2.1 Metodología de observación. La metodología de observación con GPS geodésico utilizada en el Proyecto “Villa Esperanza – Salinas Garci Mendoza”, es el posicionamiento diferencial, estática para lo cual uno o dos de los receptores deben estar en puntos con datos conocidos y los otros en los puntos de datos por conocer los tiempos de observación varían desde los 30 minutos hasta las 2 horas o más dependiendo de la red que se esté observando o según la distancia de la línea base a medir.

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Figura 20. Esquema método de medición diferencial con 3 Receptores Las observaciones GPS geodésico que se realizaron el Proyecto “Villa Esperanza – Salinas Garci Mendoza”, de 50 km., de longitud aproximada son los siguientes. 

Enlace de los primeros par de puntos (VGMGPS01 – VGMGPS02). Al punto CM-78 AROMA perteneciente a la Red Nacional DATUM WGS-84, establecido por el IGM (Instituto Geográfico Militar).



Figura 21. Esquema método de medición diferencial punto enlace CM-78 

Red Principal GPS par de puntos cada 10 km., está conformado por 12 puntos GPS distribuidos en 5 tramos en una longitud de 50 km., como se ve en el grafico. 27

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Figura 22. Esquema distribución par de puntos GPS, Red Principal 

Red Secundaria GPS par de puntos cada 2.0 km., distribuidos en 4 pares de puntos haciendo un total de 8 puntos intermedios en cada tramo de 10 km., similar distribución para lo 5 tramos como se ve en el grafico.

Figura 23. Esquema distribución par de puntos GPS, Red Secundaria 

Cierre del último par de puntos (VGMGPS51 – VGMGPS52), al punto CM-66 perteneciente a la Red Nacional DATUM WGS-84, establecido por el IGM (Instituto Geográfico Militar). 28

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Figura 24. Medición diferencial punto de CIERRE CM-66 red IGM Una vez seleccionada la metodología de observación y con datos del GPS navegador obtenidos en el reconocimiento de campo se planifica la medición de estas observaciones utilizando el software PLANNING SOKKIA.

Figura 25. Menu SOFTWARE SOKKIA PLANNING El software PLANNING con ayuda de una serie de herramientas le planifica y organiza las observaciones o colección de datos que se quiere obtener en un determinado 29 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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día y hora. Proporcionándonos información acerca de la distribución de satélites o el horario que estarán visibles desde la posición de observación.

Para la recepción de datos se utilizaron receptores SOKKIA Stratus Sistema GPS L1 Integrado. Este receptor GPS de peso ligero, totalmente integrado, con antena y batería interna que son fáciles de usar cuyas especificaciones básicas mostramos en la Fig. 26

Figura 26. Especificaciones del STRATUS Como todos puntos ya se encuentran monumentados se procede a la medición o recepción de datos por medio de 3 receptores GPS tomando en cuenta lo planificado y los siguientes aspectos. 

Antes de salir a campo verificar que el receptor cuente con todos lo accesorios para realizar la medición (El receptor y los accesorios necesarios se muestran en la Fig. 34). a si como también disponer del personal y movilidad para realizar las tareas necesarias para la observación de las redes (Ver Organigrama en Fig. 33).



Verificar la configuración del receptor

(Fig.27) que debe ser la misma en los 3

receptores. o

El intervalo de tiempo para cada observación (10 s. en nuestro caso)

o

Mascara de elevación (15º en nuestro caso) 30

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Figura 27. Menú configuración del receptor utilizando el software PROLINK 

Una vez constituidos en el lugar de inicio del proyecto, se realizó el enlace de los primeros pares de puntos (VGMGPS01 – VGMGPS02) al Punto (CM78), para lo cual se instruyó que se posicionen en los dos primeros puntos del proyecto (puntos ROVER) y la otra brigada se movilizo hacia el punto base de enlace (Punto BASE).



Como el método de posicionamiento diferencial se exigió que los tres receptores rastreen los satélites simultáneamente, se cronometro los tiempos de observación, para lo cual se planifico el horario del encendido de los receptores comunicando mediante radios transmisores si no hay esa posibilidad entonces se establece la hora en que los receptores del primer par de puntos (ROVERS) inicien el enlace. A partir del encendido de punto base y tomando la hora en la que se encendieron los receptores Rover. Se cronometra un tiempo mínimo de observación de 60 minutos para la red principal y un mínimo de 30 minutos para las redes secundarias.



Una vez que haya trascurrido el tiempo de observación establecido para la base, entonces inmediatamente se desmonta el receptor y se desplaza al siguiente punto y al estar trasladándose, en una distancia que los radios permitan comunicarse, se ordena a los primeros puntos del inicio de proyecto que apaguen el receptor sin 31

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moverlo con lo que se concluye la medición de la red de enlace. De la misma manera se va realizando las observaciones a lo largo de toda la red formando triángulos de observación con un rastreo simultáneo de satélites. 

Por tanto en la observación de las redes de los par de puntos cada 10 Km., y cada 2km. Se obtiene información de 5 líneas base o vectores como se ve en la Fig. 28.

Figura 28. Metodología medición de las redes 

Al instalar el receptor se debe asegurar adecuadamente el trípode y jalón que sostiene al receptor y, en la planilla de campo elaborado especialmente para esta actividad se registra características generales y propias del punto (Planilla de campo ver Fig. 32), haciendo énfasis en la altura instrumental, la hora de encendido del receptor y la orientación del receptor hacia el norte como se ve en la Fig. 29.

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Figura 29. Equipo de oficina completo Sistema GPS L1 Integrado STRATUS

Figura 30. Receptor Rover y Base instalados cuidadosamente 

Encendido del receptor a la hora definida por la planificación o al momento de comunicarse con las demás estaciones ya que los receptores para la observación de una red deben estar simultáneamente encendidos durante el transcurso de la observación se debe constantemente revisar los indicadores de duración de la batería, numero de satélites observados, cantidad de memoria utilizado, tiempos de

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observación para procesar líneas base de longitud. Esto se logra utilizando las tarjetas de referencia rápida como se ve en el siguiente grafico.

Figura 31. Tarjetas o cartillas de referencia rápida 

Al inicio de cada medición, una vez encendido el receptor, se registra en planillas elaboradas especialmente para el efecto lo siguiente:

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Figura 32. Planilla de campo observaciones con GPS

3.2.2 Personal y equipos utilizados. El personal técnico (Jefe de Brigada), asignado al proyecto está conformado por un profesional con formación académica y amplia experiencia en la ejecución de los trabajos geodésicos de campo, apoyados por personal de apoyo especializado en este tipo de mediciones, obteniendo de esta manera un rendimiento óptimo. 35 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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Figura 33. Organigrama distribución de personal

Figura 34. Receptor GPS en trípode, Tribach, Camioneta #1 de apoyo 36 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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Figura 35. Receptor GPS en trípode y Jalón, Camioneta #2 de apoyo

Figura 36. Receptores GPS obteniendo datos en trabajo nocturno El instrumental que se utiliza en la georreferenciación es el siguiente:

Figura 37. Equipo básico de cada Receptor GPS 37 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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3.2.3 Nivelación geométrica de la red. La observación con GPS geodésico proporciona dos tipos de altura la ortométrica y las elipsoidales. La altura elipsoidal está calculada a partir de una superficie matemática llamada elipsoide mientras que las alturas ortométricas están calculadas a partir de una superficie llamada Geoide. La diferencia de estas alturas no es constante ya que varia gradualmente de punto a otro punto este cambio se le llama ondulación del geoide (Fig. 38).

Figura 38. Comparación de alturas elipsoidales, ortométricas y geométricas La precisión de las alturas ortométricas con relación a las alturas de la nivelación geométrica tomando como base un punto común de la misma cota varían entre 0.004 a 0.600 mts., y mediante un programa de ajuste se podría modelar la ondulación geoidal y obtener mejor resultado sin embargo la exactitud dependerá de la densidad de puntos de control vertical conocido por lo que se decidió realizar una nivelación base geométrica por los puntos de GPS sesionados. Por lo dicho anteriormente y con ayuda de información proporcionado por el IGM se procedió a realizar el reconocimiento de campo con el fin de verificar en campo la existencia física en campo de BM (Banco de Nivel), cercano al inicio de proyecto sin embargo solo se pudo ubicar el BM IGM NN-22-A aproximadamente a unos 15 Km., del inicio de proyecto.

3.2.4 Enlace a puntos de la red BM (IGM NN-22-A) Con el fin de que los puntos GPS de la red estén referidos a una cota geométrica de precisión y como no existe otro BM cercano al inicio de proyecto se decidió utilizar el BM IGM NN-22-A que se encuentra en la iglesia de la población de Jayukota a una distancia 38 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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aproximada de 14.7 km., del inicio de proyecto los datos de este punto se solicita en las oficinas del Instituto Geográfico Militar y previo pago del costo de la misma nos proporciona esta información (Ver Fig. 39).

Figura 39. Datos adquiridos del IGM (BM NN-22-A IGM)

3.2.5 Metodología de la medición La nivelación se realizo con nivel digital SOKKIA SDL30 y empleando el método de ida y vuelta en una misma corrida.

Figura 40. Método de nivelación ida y vuelta NIVEL SOKKIA SDL30

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La nivelación se inicio a partir de BM00 (Red nivelación) y luego se nivelo el primer punto GPS VGMGPS01, paralelamente se fue materializando bancos de nivel cada 500 mts., por lo tanto del inicio de proyecto al final de proyecto se fue nivelando los BM y los puntos GPS y verificando los errores en los bancos de nivel.

La precisión de la nivelación de los puntos GPS y Bancos de Nivel no debe ser mayores a: (10 mm. √ k donde: k = La distancia entre los puntos nivelados). Para lograr las precisiones deseadas se utilizo el nivel digital SOKKIA POWER LEVEL SDL30

El nivel digital toma lecturas con solo apuntar a la mira códigos de barras y presionando un botón automáticamente se visualiza en la pantalla las lecturas de altura de la mira registrando esas lecturas en planillas con lo que se minimiza los errores de apreciación en las lecturas garantizando de esta manera la obtención de datos.

Figura 41. Lecturas con el NIVEL DIGITAL SOKKIA SDL30

40 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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Figura 42. Planillas de campo nivelación IDA y VUELTA

3.2.6 Personal y equipos utilizados El personal, equipos y materiales son los siguientes:

Figura 43. Organigrama del personal y equipo de la nivelación 41 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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Figura 44. Equipo básico para nivelación

Figura 45. Especificaciones técnicas NIVEL DIGITAL SOKKIA SDL30 42 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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4

ACTIVIDADES GEODÉSICAS DE GABINETE. Los trabajos de gabinete o proceso de datos es la parte más importante de los

trabajos geodésicos realizados ya que al finalizar este proceso se obtendrá coordenadas UTM, geodésicas, cota geométrica de todos los puntos de la RED GPS principal y RED GPS secundaria. Para lo cual se debe seguir ciertos procedimientos que en los siguientes párrafos se desarrollaran.

4.1 Transferencia y depurado de datos Para realizar la transferencia de datos se utilizo el software PROLINK DATA TRANSFER, el cual mediante un cable interface comunica el ordenador (PC) con el receptor STRATUS mediante el cual se transfieren los datos crudos en archivos propios del receptor direccionándolos en la carpeta C:\VES_SGM\DAT_GPS\1050_DAT, dichos archivos tienen el siguiente formato. 10501290.str Los primeros 4 dígitos

1050 = representan al numero de serie del receptor.

Los siguientes 3 dígitos

129 = representan el día juliano. 0 = Él numero de sesión medido en el día

El ultimo digito

Figura 46. Equipo básico para la transferencia de datos 43 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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Figura 47. Menú transferencia de datos

4.2 Trascripción y proceso de datos de la nivelación base Los datos obtenidos y registrados en las planillas de nivelación se transcriben a una hoja Excel cuyo archivo se lo denomina VGM_NIVF.XLS y se los almacena en la carpeta C:\VES_SGM\DAT_NIV\VGM_NIVF.XLS. Como el cálculo de la nivelación es un proceso sencillo se lo procesa en una hoja Excel empleando algunos macros que después de verificar los errores de cierre calcula las cotas y obtiene la hoja resumen en el formato (No, Cota, Desc.)

Para el cálculo de la nivelación se utilizo la cota del BM NN-22-A, que está ubicado a una distancia de 14.7 km., del inicio de proyecto. El enlace se lo hizo mediante un cálculo en forma inversa dándole de esta manera cota al inicio de proyecto.

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Figura 48. Hoja Excel del proceso de datos y resumen de datos nivelación 4.3

Proceso datos de la georreferenciación. Para el proceso de datos y de acuerdo a los datos obtenidos por los receptores GPS

independientemente de los días de medición se dividieron en 6 procesos de datos y 5 tramos. 

Proceso (VS_GPS07): Enlace, red principal, cierre

Una vez almacenado los archivos de la observación en la correspondiente carpeta se creara un directorio para el proceso de datos. D:\VES_SGM\VS_GPS07\VS_GPS07\DATA A este directorio se transfiere los datos crudos de las observaciones tal como se bajaron de los receptores al directorio señalado, este proceso corresponde al enlace de IGM78 al primer par de puntos VGMGPS01-VGMGPS02, red principal pares de puntos cada 10 45 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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Km., 5 TRAMOS de VGMGPS01-VGMGPS02 hasta VGMGPS51-VGMGPS52, cierre del par de puntos VGMGPS51-VGMGPS52 a punto IGM CM-66 (Ver Fig. 49.)

Figura 49. Estructura de datos proceso Red Principal 

Proceso (VS_GPS08 al VS_GPS12): Red secundaria 5 tramos.

Para el proceso de datos de la red secundaria en los 5 tramos se tomaron como puntos base, el par de puntos del inicio de cada tramo de 10 km., y como cierre el par de puntos del final de cada tramo de 10 km. Para de esta manera tener controles de cierre en cada tramo de 10

km. Los archivos de datos del proceso se almacenaron en similar

estructura de datos de la red principal como se ve en la Fig. 50.

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Figura 50. Esquema estructura de datos proceso Red Principal De esta forma se fueron procesando todos los tramos siguiendo una metodología que garantiza el procesamiento de datos con eficiencia y exactitud. Para el proceso de datos se requiere el siguiente personal equipos y software.

Figura 51. Organigrama trabajos geodésicos de gabinete 47 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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El procedimiento del proceso se sintetiza en el siguiente diagrama de flujo.

Figura 52. Organigrama proceso de datos geodésicos en gabinete 48 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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1. Inicio de proyecto transferencia y depurado de datos 2. Ejecutar el programa

Figura 53. Pantalla bienvenida SPECTRUM SURVEY 3. Crear nuevo proyecto en su correspondiente subdirectorio.

Figura 54. Seleccionado o creando el proyecto 49 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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4. Nombrar el proyecto, nombre del usuario, fecha de proceso y otros datos del proyecto

Figura 55. Menú Datos Proyecto 5. Revisar la configuración, DATUM coordenadas, unidades de tiempo, unidades de zona

Figura 56. Menú Configuración Proyecto 50 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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Figura 57. Menú Configuración Proyecto ajustes y detección de equivocaciones 6. Importar archivos de la observación de puntos

Figura 58. Menú Importando archivo de observaciones 51 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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Figura 59. Muestra grafica de la importación de puntos y generando vectores 7. Editar los puntos para revisarlos

(1) Cambia el nombre del punto y descripción (2) Establecer si se usara como punto base con datos conocidos (3) Cambiar datos de conocidos punto de control (4) Guardar los datos en el catalogo de puntos de control

Figura 60. Menú donde se cambian parámetros del punto (5) Cambiar datos de altura de receptor de las planillas de campo 52 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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Figura 61. Menú donde se cambian los datos de altura de receptor 8. Una vez revisado los datos se realiza las siguientes tareas. (1) Seleccionar todos los vectores. (2) Activar el icono para el procesamiento (3) Visualiza el vector que se está procesando (4) Se visualiza un cuadro de dialogo proceso completo .

Figura 62. Menú donde se configura los procedimientos para el proceso

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9. Una vez aceptado el proceso completo se muestra una vista textual de resumen de proceso con la siguiente información

(1) Identidad del vector. (2) Tipo de solución fija o flotante. (3) Longitud del vector en metros. (4) Porcentaje de observaciones usadas. (5) Proporción de solución obtenida valores superiores a 3 o 4 deseables. (6) El valor de la raíz media de los cuadrados asociados con la calidad del vector de solución para la estación.

Figura 63. Menú donde se ve el sumario de proceso 54 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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10. Si los valores obtenidos en el sumario de proceso están dentro las tolerancias exigidas y cumplen lo señalado en los párrafos anteriores entonces se realiza las siguientes tareas.

Figura 64. Menú donde se configura los procedimientos para el proceso 11. Una vez que se haya procesado la información y tomando en cuenta básicamente lo señalado y mostrado en los menús desplegables descritos en párrafos anteriores, estaríamos en condiciones de asegurar que el proceso de datos de la red estaría concluido y por los tanto al pulsar el icono de aceptación del ajuste de red se desplegara en pantalla la vista textual del informe ajuste de red. Este procedimiento completo de ajuste proporciona información detalles posteriores a los cálculos de ajuste que se efectuaron. Este informe de red mostrado en la vista textual como en el archivo que se exporta, contiene información del ajuste de red comprendida en ocho secciones principales los cuales señalaremos a continuación

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Figura 65. Vista Textual informe ajuste de red Sección 1: Descripción detallada del más reciente ajuste de red; incluyendo Proyecto y Configuración de Ajuste, Parámetros adicionales o criterios seleccionados, opciones de peso aplicadas y un resumen de las estadísticas de ajuste.

Sección 2: Coordenadas de entrada y correcciones del informe completo de ajuste listan y describe las correcciones aplicadas a cada punto dentro de la red.

Sección 3: Coordenadas ajustadas y desviaciones estándar lista y describe información post- ajuste sobre los puntos en la red.

Sección 4: Lista cada punto en la red en forma de coordenadas ajustadas de mapa. Para cada punto se incluye, nombre de la estación, las coordenadas geodésicas ajustadas (latitud, longitud y altura elipsoidal), Las coordenadas transformadas de mapa (hacia el norte y el sur y la altitud ortométrica si se selecciona un geoide), El ángulo de convergencia de meridiano y el factor de escala, 56 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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Sección 5: Lista cada punto de la red en forma de coordenadas terrestres ajustadas. Para cada punto se incluye, nombre del punto, coordenadas geodésicas ajustadas (latitud, longitud y altura elipsoidal), Las coordenadas terrestres transformadas en base a la proyección del mapa seleccionado (hacia el norte y el sur y la altitud ortométrica si se selecciona un geoide)

Sección 6: Informes de residuales se refiere a lo que se movió el vector para acomodar un ajuste de red. El análisis de residuales es uno de los mejores métodos para depurar una red.

Sección 7: La confianza de las observaciones indica la confianza de cada punto incluye, los puntos de partida y terminación de cada vector, la desviación estándar de los residuales, la parte de redundancia de cada componente, la confianza interna y externa

Sección 8: La precisión Relativa esta al final del informe lista las precisiones de los componentes de cada vector de cada red incluye el punto de partida y termino de cada vector, la distancia elipsoidal, diferencia de altitud, y azimut de cada vector en metros, la desviación estándar de la distancia elipsoidal, la diferencia de altitud, y el azimut elipsoidal, la relación de distancia de desviación estándar de la distancia elipsoidal y la diferencia de altitud, la longitud y azimut de eje semi-mayor de un elipse de error de 99% o 95%, para la diferencia de coordenadas horizontales.

4.4 Resumen proceso de datos El procedimiento indicado en párrafos anteriores sobre el proceso de datos de la red principal su enlace y cierre efectuado con GPS es el mismo que se sigue para el proceso de las redes secundarias par de puntos cada 2 Km. Divididos en 5 tramos.

Con el objeto de visualizar la distribución de los puntos GPS dentro las redes se muestra a continuación los siguientes gráficos.

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Figura 66. Grafico, Red enlace, principal, cierre

Figura 67. Red secundaria par de puntos cada 2 Km. TRAMO I 58 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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Figura 68. Red secundaria par de puntos cada 2 Km. TRAMO II

Figura 69. Red secundaria par de puntos cada 2 Km. TRAMO III

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Figura 70. Red secundaria par de puntos cada 2 Km. TRAMO IV

Figura 71. Red secundaria par de puntos cada 2 Km. TRAMO V Una vez revisado, analizado el informe de ajuste de red básicamente los resultados que se exportan para su uso en el control de los trabajos topográficos se los sintetiza en 3 archivos de hoja EXCEL. El archivo (VS_GPS07.XLS) contiene el listado de puntos, exporte de datos UTM y el resumen de proceso (Ver Fig. 72, 73, 74, 75).

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Figura 72. Reporte, coordenadas geodésicas, UTM, altura elipsoidal, ortométrica

Figura 73. Reporte de puntos con coordenadas UTM, y altura ortométrica 61 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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Figura 74. Reporte Resumen de proceso El archivo (INF-R07), contiene el informe de red (Explicado detalladamente en párrafos anteriores).

Figura 75. Reporte Informe ajuste de Red 62 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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En el esquema de observaciones que se muestra a continuación se evidencia la importancia de utilizar 3 receptores proporcionando de esta manera un ajuste más confiable ya que en cada ajuste automático que efectúa el software genera 6 vectores lo cual le da mayor precisión a la observación.

Figura 76. Esquema de observación con 3 receptores Por otro lado en cada tramo de 10 km., se tiene dos controles de observación una que seria de la red principal y la otra de red secundaria verificando de esta manera la calidad de la observación.

Para el análisis de los vectores se pueden también exportar en un archivo ASCUII. El resumen del vector que está compuesta de seis secciones que contiene básicamente la siguiente información. 

Datos del proyecto, software y otros. 63

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

Describe a la estación base



Describe a la estación remota



Resultados del vector



Matriz de confianza



Advertencias

Figura 77. Cuadro resumen, Resumen vector La información que contiene este archivo en sus diferentes secciones es de mucha importancia para realizar un análisis de los procesos; sin embargo en la sección 4 al final de esta sección de resumen que hace referencia a los resultados del vector, se muestra el factor de escala combinado, el cual será utilizado en las estaciones totales para efectuar un levantamiento topográfico con coordenadas absolutas o aplicar estos a los levantamientos realizados sin el factor de escala.

Como se mencionó anteriormente al utilizar tres receptores GPS en la observación de redes se obtienen 5 vectores por consiguiente también se obtendrá 5 factores de escala y al promediar estas tendremos un factor de escala mas preciso en cada tramo. El resultado final de las observaciones y los reportes mencionados anteriormente se los presenta en el archivo 64 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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(RES_GPS01.XLS), diseñado en una hoja EXCEL, el cual contiene un resumen de todas las observaciones, mediciones de la red principal, secundaria y nivelación.

Este resumen no es más que la obtención de coordenadas geodésicas, UTM, factor de escala cuya información serán utilizados en el control de precisiones de cierre de los trabajos topográficos que se implementaran en el levantamiento de la faja de estudio.

Figura 78. Cuadro Resumen Observaciones GPS

Figura 79. Cuadro Resumen Errores de cierre Para los tramos 1 al 5 los cuadros resumen de los datos se muestran en el anexo A

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4.5 Elaboración de monografías de puntos observados Con el fin ubicar los puntos GPS en campo se elabora monografías de cada punto en que se tiene información de coordenadas, nuestra grafica de la ubicación del punto, muestra fotográfica, su ubicación, descripción como se ve en la Fig. 80 y anexo B

Figura 80. Monografía punto VGMGPS01 66 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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4.6 Costos y presupuestos trabajos geodésicos El presupuesto que a continuación se detalla corresponde única y exclusivamente a los trabajos geodésicos de campo y gabinete implementado en este proyecto.

Figura 81. Costos y presupuestos georreferenciación

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ACTIVIDADES TOPOGRÁFICAS DE CAMPO Los trabajos topográficos de campo están referidos a los levantamientos topográficos

que se realizaran a lo largo del eje de levantamiento definido en el reconocimiento de campo realizado en la primera etapa de trabajo, se implementara también poligonales principales como auxiliares los cuales deben tomar como puntos de control de partida y cierre, a los par de puntos implementados en los trabajos geodésicos puntos GPS.

Las actividades más importantes en los trabajos topográficos de campo es determinar las tolerancias máximas y precisiones requeridas para los controles de cierre y dar por aceptado los resultados. Para lo cual se deben seguir una serie de etapas de trabajo estas actividades son: 

Datos proporcionados por GPS Navegador.



Organigrama de brigadas de trabajo.



Poligonal base entre pares de puntos GPS.



Levantamiento de faja topografía.



Nivelación bancos de nivel.

Datos proporcionados por GPS Navegador.

Esta actividad es de mucha importancia ya que una vez realizado el reconocimiento de campo el personal técnico multidisciplinario de la empresa previo trabajo de gabinete proporcionara información en formato digital e impreso del eje de levantamiento de faja así como también de las áreas o levantamientos especiales que serán necesarios realizar dentro la faja de estudio esta información se resume a coordenadas obtenidos por un GPS navegador. También proporciona información de los puntos de control horizontal y vertical implantados en la etapa de trabajos geodésicos.

Básicamente la información proporcionada en formato digital se refiere a un archivo obtenido por GPS navegador denominado Track en el cual se registro el eje del levantamiento de faja a realizar así como también coordenadas de los puntos de control en 68 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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formado (No, Este, Norte, Descripción) en el sistema de información WGS-84 obtenidos por los trabajos geodésicos.

Debido a esto se hace necesaria la utilización de un GPS navegador el cual se convierte en una herramienta fundamental para replanteo aproximado del eje a levantar. La información proporcionada se la procesa en gabinete y mediante un software se preparan datos de los puntos de control y los ejes de levantamiento en dos archivos denominados Waypoint y Track los cuales se transfieren al GPS navegador por medio de cables interfase entre un computador y el GPS

Con la información obtenida mediante el reconocimiento de campo y la definición de las áreas o fajas a levantar se elaboran archivos denominados (Waypoint, Track), los cuales son transferidos a un GPS navegador proporcionando de esta forma a cada brigada un GPS navegador con esta información la cual será utilizado para la ubicación de los ejes de faja de levantamiento topográfico, las áreas y la ubicación de los puntos de control horizontal, vertical.

Esta información proporcionada por un GPS navegador tiene un margen de precisión de 1 a 10 m., para la ubicación de puntos. La precisión de estos navegadores nos proporciona una aproximación de los puntos a ubicar lo cual no incide en el levantamiento ya que una vez realizado el levantamiento se tiene un área considerable de faja de levantamiento. 

Track. Es el registro de coordenadas a intervalos definidos del recorrido que se realiza por camino, incluidas la hora y la posición, permite volver siguiendo el mismo trayecto sin marcar ningún waypoint



Waipoint. Es la localización de puntos por coordenadas guardadas en el GPS navegador así como también son datos de coordenadas de puntos transferidos al GPS



Wass. Por sus siglas en ingles Waas, es un Sistema de Aumento de Área Amplia, sirve para obtener posiciones más precisas y efectivas.

69 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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TRACK DE LA DIRECCIÓN DEL EJE

ÁREA DE TRABAJO DE BRIGADAS

WAIPOINT DE LOS PUNTOS GPS

Figura 82. Muestra grafica de los Track y Waypoint

Organigrama de brigadas de trabajo. El grupo de trabajo está conformado por técnicos y personal especializado en el tema, en el transcurso de los levantamientos se incrementaron mas brigadas de levantamiento de faja dependiendo de la necesidad o prioridades de los trabajos por los que a continuación se muestra un organigrama de personal general.

70 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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Figura 83. Organigrama de las brigadas 71 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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5.1 Poligonal base entre pares de puntos GPS. La poligonal base se la realiza para enlazar los puntos geodésicos implementados con anterioridad, para ejecutar la poligonal base se toma en cuenta los siguientes parámetros: 

Metodología de trabajo.



Personal y equipos utilizados.



Material fungible y de escritorio utilizado.

5.1.1 Metodología de trabajo La poligonal base se realizo a partir del par de puntos GPS los cuales también servirán para el levantamiento topográfico implantando puntos aproximadamente cada 500 mts., cerrando a su vez en los siguientes para de puntos cada 2 Km., luego de procesar los registros de campo de estas mediciones se debe verificar que los errores alcanzados no deberán ser inferiores a 1:20.000 (Poligonal clase II) en distancia y 15” x √ N en control angular de poligonal, donde N es el numero de vértices.

Figura 84. Poligonal base cada 500 m. aproximadamente

La poligonal principal del Proyecto, se inicio tomando como puntos de partida y cierre a los puntos implementados en la etapa de la georreferenciación (puntos VGMGPS01 AL 72 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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VGMGPS52), al efectuar esta poligonal intermedia entre pares de puntos GPS se tomo también algunos puntos de la poligonal auxiliar de levantamiento y de esta manera se fue realizando la poligonal hasta el final del proyecto.

Los puntos de Poligonal principal y auxiliares de apoyo se materializaron con estacas de madera o clavos de calamina empotrados en aceras, jardineras u otros lugares según el lugar donde se realiza el trabajo como también la necesidad de estos.

La medición de la poligonal principal se realizo con la estación total SET610 SOKKIA, empleando el método de medición por reiteración 2 series (Ver. Fig. 85), cuyos datos se registraron en planillas de campo elaborados especialmente para el efecto.

Figura 85. Esquema medición angular Las series de poligonal realizadas se las colecta en dos tipos de almacenamiento digital en el colector de datos o escrito mediante planillas de campo, las planillas de campo se las llena con la siguiente información: 73 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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Figura 86. Planilla de datos de poligonal por series

5.1.2 Personal y equipos utilizados. Esta poligonal se la realiza con equipos electrónicos de medición (Estaciones Totales) apoyados por personal técnico especializado en el tema.

Figura 87. Brigada topográfica 01 (poligonal base) 74 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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La brigada topográfica 01 ocupa los siguientes equipos con sus respectivos accesorios:

Figura 88. Estación Total SOKKIA SET 610

Figura 89. Accesorios de trabajo SET-10 75 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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5.2 Levantamiento de faja topográfica. El levantamiento de la faja topográfica tiene como principal objetivo el de obtener datos de la conformación del terreno con cuya base de datos se elaboraran modelos digitales del terreno (planos topográficos digitales) los cuales se utilizan como base para la mayoría de los trabajos y proyectos de ingeniería relacionados con el diseño de la carretera y posterior construcción de obras civiles que será necesario implantarlos. 5.2.1

Metodología de trabajo.

El levantamiento topográfico se realizo tomando como puntos de partida y cierre los puntos de la poligonal principal implementando a su vez una poligonal auxiliar de cuyos puntos de estación se realizo el levantamiento topográfico por radiación y por el método de secciones transversales aproximados al eje de la faja a levantar.

Este levantamiento se lo realizo con equipos electrónicos de medición, mediante estos equipos se toman en cuenta todos los accidentes topográficos sobresalientes en la faja de levantamiento, como ser: canales, paredes, caminos, cunetas, quebradas, ríos, sembradíos, etc., y en sectores donde sea necesario se densifican los puntos de levantamiento, para obtener una mejor representación real del terreno, los datos que se obtienen al ejecutar el levantamiento, se registran en planillas electrónicas o en un colector de datos, los cuales colectan datos crudos con un formato variable según el equipo que se estaría manipulando.

Para el proceso el archivo necesariamente deberá tener la siguiente información, nombre del archivo, numero de punto, punto de estación, punto visada atrás, ángulo horizontal, ángulo vertical, distancia inclinada, observación de punto levantando y notas de corrección u observaciones.

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Figura 90. Esquema obtención datos crudos

Figura 91. Poligonal de levantamiento 77 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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El método utilizado para el levantamiento de la faja es el de secciones transversales aproximadas al eje de levantamiento para lo cual se distribuye al personal o alarifes con su respectivo jalón y prisma en forma transversal a distancias equidistantes, los cuales deberán conocer el concepto del levantamiento con el fin de sugerir el levantamiento adicional de puntos que no estén en la transversal de esta manera obtener una verdadera interpolación de curvas de nivel que refleje el terreno tal cual esta.

Figura 92. Faja de sección en el levantamiento L D BTAL

BTAL

BTAL

BC B BC C

BC

B C LD

LD BTA L BC

LD

BC

B C

BC LD

Figura 93. Método levantamiento de Secciones Transversales 78 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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Las secciones transversales se las realizan mediante lecturas de puntos específicos que sirva para la conformación del terreno, estos puntos se codifican según la conformación del terreno, por ejemplo, ladera = LD, borde talud = BTAL, borde camino = BC, eje del camino = EC, etc., esta codificación se la usa por ser conveniente en la colección de puntos, porque la cantidad de caracteres que utiliza es mínima.

Los nombres de los archivos en los cuáles se fueron almacenando los datos fueron codificados adecuadamente, haciendo referencia al tramo donde se está realizando el levantamiento, como también el nombre del operador que está ejecutando este levantamiento, esto con el fin de realizar un seguimiento del trabajo ejecutado por el operador, además de tener un archivo correlativo en el cual será más fácil ubicar tramos determinados para realizar un control especifico. La utilización de este sistema de medición y registro de datos garantiza la calidad y precisión en la obtención de datos.

Antes de iniciar el trabajo se debe configurar los colectores de datos con los parámetros necesarios que son los siguientes      

Fecha y hora. Marca modelo instrumento, unidades, modo medición del instrumento. Modos de operación azimut al (norte, este), factor de escala. Ajuste de curvatura y refracción terrestre en el cálculo de coordenadas. Unidades de distancia para nuestro caso será en metros. Unidades de Angulo en nuestro caso grados.

Una vez configurado el colector de datos se inicia el trabajo creando el archivo correspondiente en el colector de datos. Tomando en cuenta las siguientes consideraciones: 



Nombre de archivo : Ejemplo VGLVJL01.SDR VGLVJL01 = 2 primeros dígitos iníciales Proyecto (Villa Esperanza - Garci de Mendoza) VGLVJL01 = Los 2 siguientes el tipo de trabajo levantamiento (LV). VGLVJL01 = Los 2 siguientes iníciales del operador Jaime López VGLVJL01 = Numero correlativo de archivos. Transcribir coordenadas tanto para el punto de partida y el punto visado atrás con el formato, (No punto-norte-este-cota-descripción), estos puntos deben ser en lo posible de la poligonal base. 79

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La codificación de archivos deberá ser correlativa y diferente ya que lo contrario traería confusiones hasta la perdida de datos por sobrescribir estos archivos. Por otro lado se tiene también un registro manual de datos de la estación altura instrumental número de la estación con el que está registrado en la estación también se anota algunas observaciones de errores de altura prisma como los errores de descripción.

Figura 94. Planilla de campo, colector de datos

80 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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5.2.2 Personal y equipos utilizados. El levantamiento se la realiza con equipos electrónicos de medición (Estaciones Totales) apoyados por personal técnico especializado en el tema.

Figura 95. Brigada topográfica levantamiento topográfico

Figura 96. Estación Total SOKKIA SET 3B 81 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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Figura 97. Accesorios de trabajo SOKKIA SET 3B

5.3 Nivelación Bancos de Nivel La nivelación base de los bancos de nivel consiste en la verificación y ajuste altimétrico de los puntos de levantamiento como son los de poligonal y los auxiliares, la altura se ajusta mediante el arrastre de cotas o desniveles de puntos o BMs existentes, la nivelación se la realiza considerando los siguientes actividades 

Metodología de trabajo.



Personal y equipos utilizados.

5.3.1 Metodología de trabajo.

La nivelación se la realiza mediante una corrida, llevando dos desniveles a la vez, como inicio se parte de un banco de nivel (BM), registrando la lectura en una planilla de campo o en un colector de datos, estos datos constaran de lo siguiente: identificación del punto, lectura del desnivel tomando en cuenta el hilo central del nivel. Posteriormente se procede a dar lectura al auxiliar temporal que servirá como corrida de ida este auxiliar se 82 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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referencia con una herramienta de trabajo llamado (sapo) que se diferencia con un color variable en nuestro caso rojo, una vez tomada la lectura de ida se realiza la lectura de vuelta que es la lectura del segundo auxiliar temporal referenciado con un (sapo) que se diferencia con un color variable en nuestro caso azul

Figura 98. Nivelación de puntos

Figura 99. Planilla de nivelación 83 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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Con las corridas de ida y vuelta realizadas en un mismo avance se ahorra tiempo y se gana precisión ya que podemos realizar otra corrida de ida y vuelta en retroceso, obteniendo de esta manera cuatro desniveles en cada punto de cierre. Los desniveles obtenidos en campo se verifican en ese momento si la diferencia sobrepasa el error admisible para la nivelación, se procede a repetir la nivelación entre los puntos donde existiera diferencia, hasta la obtención del error máximo admisible y de esta manera ir nivelando del inicio al final del tramo carretero.

La nivelación de bancos de nivel se la realiza cada 500 mts., ya que es la distancia en la que se encuentran ubicados los bancos de nivel (BMs), al realizar esta nivelación en el trayecto se toman los puntos base principal y secundaria de control implantados por observaciones con GPS, y así como también los puntos de poligonal auxiliar con lo que se garantiza la cota del levantamiento topográfico.

Figura 100.

Nivelación con dos corridas simultáneas

5.3.2 Personal y equipos utilizados.

El personal que se ocupa para realizar la nivelación geométrica, deberá tener conocimiento sobre el sistema y la metodología con la que se realiza la nivelación, el

84 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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personal y los equipos utilizados conforma la brigada topográfica 03, que consta de lo siguiente:

Figura 101.

Brigada topográfica nivelación geométrica

Figura 102.

Nivel electrónico SDL 30 85

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Figura 103.

Accesorios de trabajo nivel electrónico SDL30

5.3.3 Seguridad y obligación del personal. El personal para los trabajos de topografía exige un buen rendimiento físico y mental además un buen conocimiento intelectual para los Jefes de grupo y conocimiento de los terrenos para los alarifes, ya que con el conocimiento del jefe de grupo y del alarife el trabajo se lo realiza con más dinamismo, cobertura de campo y eficacia.

Así mismo como el trabajo es en lugares donde existen peligros como ser taludes, farallones, ríos intermitentes, y/o barrancos, etc. se adoptan medidas de seguridad y obligación: 

Seguridad.- El personal está asegurado a una entidad e Seguros de vida, con presupuesto que cubre cualquier accidente durante el trabajo, además consta de implementos de seguridad.



Obligaciones.-El personal debe cumplir con los horarios de trabajo, el rendimiento exigido y el conocimiento de los terrenos para las descripciones que se le dan a los operadores de las estaciones totales.

86 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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6

ACTIVIDADES TOPOGRÁFICAS DE GABINETE El trabajo topográfico de gabinete es de mucha importancia, ya que dependerá de

esta actividad la obtención de información para la elaboración de planos finales, los cuales serán utilizados en el diseño final de la carretera y por consiguiente el cálculo de cómputos métricos de volúmenes de corte, terraplén, implantación de obras de arte e ingeniería como ser; puentes alcantarillas zanjas de coronamiento y otros aspectos necesarios que son parte de la implantación del proyecto.

Para representar en un plano, la configuración física de sitios geográficos, se deberá emplear un método de levantamiento topográfico y equipos apropiados al proyecto (Poligonales, triangulación, nivelación, irradiación taquimétrica, métodos combinados y otros).

El procesamiento de los trabajos topográficos de campo se realiza por medio de sistemas computarizados, siguiendo una metodología de trabajo y aprovechando al máximo las bondades que brinda estos sistemas. Considerando el proceso de datos como una de las etapas importantes para el resultado de la información final, se seguirán las siguientes etapas de trabajo

6.1 Transferencia de datos. La transferencia de datos no es más que la descarga de datos de la estación total hacia un computador (ET  PC) mediante cables interface y el software correspondiente estos archivos tiene formato definido por cada estación o colector de datos que se este utilizando.

En este trabajo mencionamos dos tipos de formatos de archivos *.SDR y *.RW5 provenientes de la estación total SET610 y el colectores de datos HP48GX Survey Car, ambos archivos básicamente contienen datos crudos como ser (Nombre de archivo, punto ocupado, punto visado atrás, altura instrumento, altura prisma, numero de punto colectado,

87 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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ángulo horizontal, ángulo vertical, distancia inclinada y descripciones de los puntos) software (ViewSDR / SMI Transfer) 

Formato SDR.- Que es bajado directamente desde el equipo (Estación Total) con un cable de interface hacia la computadora.

Figura 104.

Archivo Planilla SDR

Descripción de la codificación del formato *.SDR

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

Formato RW5.- Que es bajado desde un colector de datos que trabaja conectado al equipo (Estación Total) una vez guardado el trabajo en campo se procede a la descarga solo del colector de datos con un cable de interfase hacia la computadora.

Figura 105.

Planilla archivo *. RW5

Descripción de la codificación del formato *.RW5

89 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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Figura 106.

Figura 107.

Interacción de datos formato SDR , RW5 y un ordenados

Menús de transferencia datos formato RW5 90

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Figura 108.

Menús de transferencia datos formato SDR

6.2 Revisión y depurado de datos Una vez transferido los datos de los levantamientos a un ordenador (PC), para el proceso en gabinete, básicamente se procede de la siguiente manera. Se archiva los datos originales en un subdirectorio (estructura de datos) con su respaldo original, esto con el fin de preservar

y recurrir a ellos en caso de que estos datos se perdieran o modificaran

durante el proceso posterior de datos; lo primero es revisar la cantidad de puntos de estación, cantidad de puntos leídos, altura del instrumento, altura del prisma, luego se depura tomando en cuenta, que cada nombre de estación debe tener la descripción y la numeración correcta.

91 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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Figura 109.

Archivos Originales Levantamiento *. RW5 y *. SDR

6.3 Proceso de datos. Antes de procesar los datos se debe definir el sistema de coordenadas que se utilizara para la elaboración de los planos ya en la actualidad y a consecuencia de la georreferenciación podemos obtener planos digitales en el sistema UTM GLOBAL o sistema coordenadas locales o planas.

En el presente proyecto los datos de la nube de puntos que se obtuvieron con las estaciones totales y/o colectores de datos se tomo como factor de escala = 1.0000000. Esto con el fin de que en el proceso de datos para la elaboración de planos podamos decidir el sistema de coordenadas que se utilizara en la elaboración de planos así como también la elaboración de planillas de replanteo de la carretera posterior al diseño.

El decidir si es recomendable trabajar en un sistema de referencia local o el sistema de referencia UTM nos lleva a realizar el siguiente análisis. 

Si elaboramos planos en sistema UTM, todos los usuarios de estos planos como ser ingenieros proyectista, topógrafos que participarán en la elaboración de los 92

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planos de diseño como el replanteo de las mismas deben tener conocimientos amplios en el manejo del factor de escala. 

El uso de estaciones totales como GPS para el replanteo deben ser adecuadamente configurado por qué lo contrario llevaría a cometer errores ya que los errores en radiaciones pequeñas son mínimos pero sin embargo si hacemos un arrastre más largo o extenso se detectaría los errores por consiguiente se tendría que repetir los trabajos y más aun si se trata de una construcción demandaría un costo adicional.



En la actualidad en nuestro país los problemas de utilizar los métodos de transformación de un sistema a otro por usuarios normales acarrea muchos problemas ya que las empresas constructoras no cuentan con el equipo requerido y necesario para la utilización de este sistema.

Por lo dicho anteriormente realizando un análisis de los factores anteriormente mencionados y en reunión con la fiscalización, supervisión y la empresa se decidió procesar los planos en sistema de referencia local enlazado a los pares de puntos cada tramo de 10 km., o sea se tomaron los par de puntos GPS con coordenadas UTM obtenido por los trabajos de geodesia y a partir de los cuales procesar los datos con factor de escala 1.00000 obteniendo de esta forma coordenadas planas en cada tramo de 10 Km.

Cada tramo de 10 Km. Se tendrá un sistema de coordenadas planas o locales y referidas al par de puntos de coordenadas UTM. Con la finalidad de que el proyecto este georreferenciado a la cartografía nacional. Sin embargo habrá una diferencia al final de cada tramo con las coordenadas locales y UTM dichas diferencias son mínimas en la utilización de un GPS navegador.

Una vez decidido el sistema de coordenadas se procede a almacenar en otro directorio los archivos originales (estructura de datos), con la diferencia de que estos son modificados sobre la base de las observaciones que se anotaron en el registro de campo del cual se hizo referencia en párrafos anteriores, estos errores se corrigen en el archivo por 93 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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medio de un editor de archivos para posteriormente almacenarlos con las correcciones necesarias.

El procedimiento general mencionado anteriormente se utiliza para todos los archivos almacenados en las diferentes zonas de trabajo y que están almacenados en un computador con la misma estructura de datos.

Como la obtención de datos en una jornada de trabajo por varias brigadas es aproximadamente de unos 3000 a 4000 puntos para lograr procesarlos los datos con eficacia y rapidez se hace necesario recurrir a otros métodos o programas.

La utilización de software clásicos de aplicación para este tipo de procesos es insuficiente por lo que se tuvo que desarrollar mediante algoritmos y diagramas de flujos en base a la plataforma del Visual Basic 6.0 el programa de aplicaciones Topográficas CIGTsys, el cual fue desarrollado por el Topógrafo Geodesta Oscar De la Cruz Rojas con este programa se optimiza los resultados de ajuste de poligonales con factor de escala, puntos de detalles, extracción de coordenadas en formato *.csv, extracción de tablas de coordenadas, etc.

Figura 110.

Menú principal Programa de aplicaciones Topográficas CIGTsys 94

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El procedimiento de este software de aplicaciones topográficas es que toma todos los archivos de campo *.sdr y/o *.rw5, para convertirlos ambos en un solo formato *.tqo, de puntos de estación, puntos leídos, ángulo vertical, ángulo horizontal, distancia inclinada y su descripción además crea otro archivo de formato *.cod, que extrae todos las descripciones de puntos de estación.

. Figura 111.

Archivos *.TQO y *.COD

Luego con estos mismos archivos el programa extrae datos únicamente de la poligonal creando un archivito con extensión *.POL, que consta de todos los puntos estacionados y visados de la poligonal, los cuales posteriormente se importan a una hoja de calculo EXCEL que con ayuda de macros, formulas, referencias a datos de puntos de control GPS, datos de nivelación, compensación de poligonal, utilización de factor de escala y otros, calcula las coordenadas de las poligonales principales, secundarias, analizando los errores de distancia horizontal y vertical de las lecturas de ida y vuelta promediándolo para su uso final así como también realizar la comparación de la cota trigonométrica y geométrica.

Una vez realizado este análisis y comprobado que los errores de cierre de las poligonales están dentro las tolerancias que se mencionaron anteriormente se exporta las coordenadas finales (No, ESTE, NORTE, COTA, DESCRIPCIÓN) a un archivo con extensión (*.txt) los cuales serán utilizados para el cálculo taquímetro de la nube de puntos del 95 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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levantamiento. Este procedimiento se realizo en los cinco tramos de a 10 kilómetros del proyecto.

Figura 112.

Poligonal de puntos de estación y puntos visados

Seguidamente con el archivo *.tqo y este ultimo *.txt, y mediante uno de los menús se introduce las coordenadas del archivo *.txt al archivo *tqo a todas las estaciones, visadas atrás y genera un archivo *.taq, el cual mediante otro menú calcula la taquimetría y genera un archivo de la nube de puntos del levantamiento con formato (No, ESTE, NORTE, COTA, OBS), con extensión *.csv.

Figura 113.

Archivo *.TAQ 96

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Para la finalización y extracción de coordenadas finales el programa extrae las coordenadas

del archivo *.TAQ convirtiéndolo en coordenadas finales de formato

NO-

ESTE-NORTE-COTA-DEC creándose otro archivo de tipo *.csv, el cual es utilizado para distintos software de aplicación para topografía en los que se desarrollan dibujos de planos topográficos.

Figura 114.

Archivo *.CSV

6.4 Elaboración de planos finales Los planos deberán dibujarse a escala conveniente. Para lo cual es usual trabajar con escalas dependiendo del tamaño de la importancia del trabajo que se quiere mostrar. En la realización de dibujos es conveniente muestras fotográficas de construcciones civiles como ser puentes, alcantarillas, etc. para que el dibujo salga más verídico. En caso de usar software especial para la generación de curvas de nivel, no se debe olvidar que la máquina interpola alturas de acuerdo a un algoritmo escogido. Esto no siempre lleva a buenos resultados ya que la máquina no reconoce de manera visual el terreno, por lo que, si no se conoce bien el terreno, es preferible dibujar manualmente un plano y luego comparar con el resultado que da la máquina o finalmente digitalizar los resultados.

El software de aplicación para el dibujo de planos topográficos es Autodesk Land Desktop que tiene plataforma CAD el cual permite trabajar en un sistema vectorial adaptable 97 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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a cualquier formato CAD de dibujo, donde la forma de trabajo es en base a layer o capas de dibujo que se organiza de acuerdo a las descripciones.

Figura 115.

Estructura de capas o layers

Lo primero en hacer cuando se tiene las coordenadas ya preparadas, es: 

Crear un proyecto en el programa Autodesk Land Desktop direccionándolo respectivamente con un directorio origen. Ya que este software trabajo en un sistema vectorial de líneas, puntos y polígonos, luego configuras el sistema de trabajo como ser, unidades de medida, tamaño de letras y demás opciones.

Figura 116.

Crear proyecto en Autodesk Land

 Crear layer o capas de dibujo para ordenarlos por capas uno tras otro y así toda la información sea más fácil de manejar ya que este programa nos permite clasificar por 98 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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colores, extraer la información necesaria, ordenar por puntos de coordenadas, calculo de áreas, medición de distancias, etc. en los distintos tipos de trabajos de carretera, como ser ancho de vía, derecho de vía, puntos geográficos, caminos fundamentales, caminos vecinales, alcantarillas, etc.

Figura 117.

Layers o capas de dibujo

 Importar los puntos de coordenadas como es: número, este, norte, elevación y descripción.

Figura 118.

Importación de puntos extensión CSV

 Dibujar uniendo líneas entre puntos de detalle con los respectivos layers a lo largo y ancho del área de puntos exportados.

99 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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Figura 119. 

Dibujo de breaklines o líneas en 3D

Una vez terminado todo el dibujo con líneas, crear el Tin (Triangular Irregular Network) Red de Triángulos irregulares, que es el cálculo matemático que hace el programa formar triángulos planos y posteriormente para generar las curvas de nivel en base a los puntos con coordenadas y su elevación.

Figura 120.

Creación del Tin 100

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 Crear las curvas de nivel definiendo a cada metro entre intermedias y a cada 5 metros entre curvas índices, si en caso de que el terreno sea exageradamente plano se adoptan curvas de nivel a cada 20 centímetros.

Figura 121.

Curvas de nivel

6.5 Control de calidad trabajos de campo y gabinete. El control de calidad de los trabajos de campo y gabinete que se debe realizar al final de cada dibujo topográfico se refiere básicamente a lo siguiente:       

Correcta ubicación de puntos levantados. Buena densificación de puntos. Buena triangulación geométrica del Tin. Líneas de dibujo exactamente sobre los puntos. Representación de estructuras civiles. Detección de nodos libres, eliminación de líneas dobles, etc. Representación de caminos, quebradas, ríos, taludes, etc.

Una vez terminado este control se procede al colocado de tablas de referencia, cuadricula de coordenadas, símbolos convencionales, etiquetado de curvas de nivel, etiquetado de puntos de control GPS, BMs, poligonales y auxiliares etc. 101 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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Figura 122.

Plano de dibujo topográfico

6.6 Elaboración de informe final. La elaboraron del informe es la representación y comprobante de todo lo realizado en los trabajos de campo y gabinete de forma que se pueda tener acceso a un hecho real y claramente documentada para posteriores trabajos, asiendo notar las secuencias de trabajo que se realizo. El contenido mínimo de un informe para este tipo de trabajo será:

-

Introducción. Objetivos. Trabajos topográficos de campo. Trabajos topográficos de gabinete. Proceso de datos. Dibujo de planos. Conclusiones y recomendaciones. Anexos.

6.7 Personal de gabinete. El personal asignado al proyecto debe estar conformado por profesionales con formación académica, con amplia experiencia en la ejecución de los trabajos geodésicos y topográficos de campo, apoyados por personal especializado en este tipo de cálculo, 102 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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procesos de datos y

mediciones, teniendo resultados satisfactorios, de los cuales se

mencionan al jefe de brigadas y cadistas: 

Jefe de brigadas.- El Topógrafo Geodesta es el jefe de brigadas el cual es el encargado de la coordinación general de todo el trabajo que se realizara ya sean los trabajos topográficos de campo o los trabajos topográficos en gabinete, a su ves es el jefe de brigadas debe dar el visto bueno a los trabajos que se desarrollan, ya sean de sistemas de trabajos, controles, anchos de faja, nomenclatura del levantamiento, formatos de los archivos, formatos de presentación, y demás acciones efectuadas en el trabajo que se desarrolla.

Figura 123. 

Jefe de brigadas topográficas, trabajos de gabinete

Cadista.- El topógrafo es el encargado en la descarga de datos que las brigadas producen en la jornada laboral, depura y procesa los datos en general obteniendo de esta manera los archivos que se utilizaran para generar la planimetría digital. Genera la planimetría controlando los desfases o faltas de faja existentes para luego coordinar con las brigadas en dar una solución factible.

103 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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6.8 Costos y presupuestos. Para elaborar los costos o presupuestos para la ejecución de los proyectos, se toman en cuenta al personal e instrumental, que serán necesarios para la implantación de un proyecto topográfico para carreteras. El presupuesto que a continuación se detalla corresponde única y exclusivamente a los trabajos topográficos de campo y gabinete. No se hace referencia a los demás costos porque no es el objeto de esta memoria técnica.

Figura 124.

Cuadro costos y presupuestos 104

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7

DISEÑO GEOMÉTRICO DE CARRETERAS UTILIZANDO LA FAJA TOPOGRÁFICA. El diseño geométrico se realiza con la participación de varios especialistas de

diferentes ramas, en conjunción proporcionan datos estadísticos, volumétricos, hidrológicos, geológicos y financieros; estos datos son consensuados, revisados y ajustados al tipo de carretera que se realizara. De acuerdo a normas establecidas, con el plano topográfico digital y según la información proporcionada por los profesionales, se realizan varios prediseños con diferentes opciones de alineamiento en planta y perfil, llegando de esa manera a generar el diseño base, este diseño se utilizara en una primera instancia para la construcción de la carretera, el diseño base será adecuado o modificado según los cambios topográficos, normativos, climáticos y geológicos, que llegarían a presentarse durante la construcción, para realizar el diseño que se utilizara como base en la construcción, se tomaran en cuenta los siguientes parámetros: 

Elección de eje



Elaboración de planos de planta, perfil, secciones transversales



Calculo de movimiento de tierras



Elaboración de planillas de replanteo de eje catchpoint y otros.

7.1 Elección de eje Como anteriormente se menciono, para realizar el diseño de carreteras se debe realizar primeramente varios alineamientos con opciones diferentes y de acuerdo a las normas, estos alineamientos tanto de planta y de perfil son seleccionados tomando como criterio y base del camino, la longitud, curvatura, pendiente, velocidades, estructuras, etc. Los alineamientos se realiza con programas generadores de proyectos carreteros como es el AUTO CAD LAND DESKTOP, ya que tiene diversas opciones en la generación de proyectos carreteros, como en alineamientos, en el land desktop se puede generar diversos alineamientos a la vez y sin confundirlos, lo que facilita la elección de eje más apropiado para la carretera.

105 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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Figura 125.

Elección de rutas y Curvas horizontales

Figura 126.

Curvas verticales

106 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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7.2 Elaboración planos planta, perfil, secciones transversales La elaboración de planos se la realiza cuando ya se tiene un diseño apropiado para la carretera, utilizando el land desktop para generar las laminas, se procede a dimensionar, escalar, modificar textos colores anchos de líneas y acomodar a las hojas de distribución que ya llevan el respectivo carimbo o formato de entrega. De igual manera las secciones transversales generadas se distribuyen en láminas con un formato que va de acuerdo a las mismas, para su posterior ploteo y representación.

Figura 127.

Plano planta y perfil

107 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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Figura 128.

Secciones transversales

7.3 Calculo de movimiento de tierras. El cálculo de movimiento de tierras se genera en base a las secciones transversales, tomando en cuenta las áreas de corte y terraplén que genera el Land Desktop, existen diferentes formas de cálculo de áreas que se usan en los diferentes tipos de carreteras.

Figura 129.

Movimiento de tierras 108

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7.4 Elaboración planillas replanteo de eje catchpoint y otros. Las cabeceras de corte, el eje final, el ancho de vía, etc. se las realiza en el Land desktop para su posterior replanteo mediante estaciones totales en campo.

Figura 130.

Planillas de replanteo

109 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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8

TRABAJOS REALIZADOS. Los trabajos realizados en el proyecto “VILLA ESPERANZA – SALINAS DE GARCI

MENDOZA”, se sintetizan en los siguientes cuadros donde se señalan los trabajos geodésicos, topográficos y gabinete que se ejecutaron, sin embargo para llegar a obtener el producto final se realizaron muchos borradores de los planos con el fin de ser revisados en campo

y

así

determinar

algunas

deficiencias

y

por

consiguiente

corregirlos

y

complementarlos obteniendo de esta forma un plano final cuyos archivos de la base de datos como del dibujo servirán para el diseño de la vía.

Figura 131.

Cuadro trabajos realizados 110

Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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Figura 132.

9

Cuadro resumen trabajos realizados

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. Podemos concluir indicando que este perfil de proyecto esta orientado a que este

documento sirva de consulta a los estudiantes, futuros profesionales y/o profesionales que egresan de la carrera de topografía y geodesia.

Los trabajos topográficos actuales se deben efectuar con equipos electrónicos de medición y sistemas computarizados de proceso de datos. Se debe densificar los puntos levantados para obtener una verdadera representación del terreno en planos como muestra de ello se debe comparar el levantamiento actual y el anterior.

111 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas

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10 ANEXOS. En los siguientes anexos van adjuntos planillas planos y datos del los primeros 10 KM., como muestreo de los trabajos realizados. Anexo A Planilla de campo georreferenciación Anexo B Planillas de cálculo georreferenciación Anexo C Cuadro resumen de los datos obtenidos Anexo D Planillas impresas de calculo poligonal TRAMO I 10 KM Anexo E Planillas impresas calculo nivelación TRAMO I 10 KM Anexo F Monografías puntos GPS Anexo G Monografías bancos de nivel BM Anexo H Planos muestra planta perfil TRAMO I 10 KM (5 unidades) Anexo I Planos de Muestra Tramo I 80+000 a 83+360 (5 unidades)

112 Proyecto de Grado: Oscar De La Cruz Rojas