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Fundamentos de Estación Total GEOCOM. Puntos de control en base al sistema de referencia que se desea densificar Generalidades Proyecto definido en extensiónDefinición.

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Presentación del tema: "Fundamentos de Estación Total GEOCOM. Puntos de control en base al sistema de referencia que se desea densificar Generalidades Proyecto definido en extensiónDefinición."— Transcripción de la presentación:

1 Fundamentos de Estación Total GEOCOM

2 Puntos de control en base al sistema de referencia que se desea densificar Generalidades Proyecto definido en extensiónDefinición de orientación y escala de la red Ubicación de los puntos a densificar

3 ¿Poligonal? Generalidades ¿Red? ¿Cómo se observa?, ¿con qué mido?, ¿cómo se reduce?

4 Instrumentación $ Estación Total Mecánica Estación Total Servoasistida Funcionalidad Estación Total Robótica Estación Total Autolock GNSS GPS Mayor funcionalidad significa optimizar el trabajo en terreno, no siempre mayor precisión

5 Monumentación Es vital escoger el tipo de monumentación apropiado que más se acomoda al proyecto… ¡a no ser que se utilice una red GNSS activa!

6 Accesorios Base nivelante: asegurarse que esté en buenas condiciones y que ofrezca el centrado correcto del instrumento. Se piensa en 1 a 2mm de error en el centrado. Si se quiere eliminar este error se debe pensar en centrado forzoso. Trípode: debe suministrar suficiente confiabilidad en la instalación de manera de no transmitir vibraciones producto del viento. Debe proporcionar suficiente sujeción al suelo, en algunas ocasiones se necesitan accesorios adicionales para evitar el resbalamiento de las patas.

7 Accesorios Prismas: Importante es contar con un prisma donde se conozca muy bien su constante, esto va en directa relación con el portaprisma el cual debe tener una tarjeta de puntería adecuada. En algunas ocasiones se requiere más de un prisma. Línea Visual Punto Pivote (Centro del jalón) Distintos Puntos Nodales

8 Alturas Instrumentales La altura instrumental debe medirse con suficiente cuidado y precisión para lograr buenos resultados en altimetría. Debe hacerse la medición en un lugar apto para aquello, actualmente las estaciones totales tienen muescas para este efecto.

9 Observaciones Angulares Horizontales Un ángulo es la diferencia de dos direcciones: = d 2 – d 1 d1d1 d2d2 Esto se verifica claramente para los ángulos horizontales en donde se hace la diferencia entre la segunda puntería y la primera puntería. Al hacer la propagación de errores se establece que la precisión de un ángulo horizontal observado es: Donde p es la precisión angular del instrumento.

10 Observaciones Angulares Verticales y de Distancias zozo zczc D i1 D i2 Los ángulos zenitales se miden excéntricamente, esto quiere decir que no se miden en la marca que genera la posición a la cual se asignan las coordenadas.

11 zozo zczc D i1 D i2 Se miden z o y D i1 y se necesita calcular z c y D i2. Observaciones Angulares Verticales y de Distancias

12 Se puede considerar D i1 = D i2 Además, c = z o – z c Entonces, zczc D i2 zozo D i1 Observaciones Angulares Verticales HI-HT Finalmente, z c = z o – c Esto se conoce como llevar los zenitales a la línea.

13 Fundamentos de la Medición de Distancias 1.Tiempo de Vuelo: el EDM genera muchos pulsos los cuales son transmitidos a través del telescopio hacia el objetivo. Electrónicamente, el EDM se encarga de medir el tiempo que cada pulso utiliza para ir y volver (cerca de pulsos por segundo). Ampliamente utilizado cuando se requiere medir grandes distancia sin prisma. 2.Diferencia de fase: la diferencia de fase entre la onda transmitida y la onda reflejada representa la distancia. Típicamente usado en EDM de mucha precisión.

14 Tamaño del Prisma El tamaño del prisma está directamente asociado con la apertura del lente del telescopio de la estación total. Se puede notar que para distancias importantes observar a un gran prisma no es la solución ya que el regreso de la señal no es en su totalidad. En este caso, se recomienda la utilización de varios prismas sobre un portaprisma múltiple.

15 Distancias Distancia electrónica D e Distancia inclinada D i Distancia horizontal D h Distancia geodésica S Distancia proyectada D p

16 Reducción de Distancias Primer entregable del distanciómetro D e1 Corrección por constante del prisma D e2 = D e1 + c Distancia electrónica a distancia inclinada Es importante medir temperatura y presión, la serie S de Trimble sólo necesita temperatura ya que la presión la mide directamente. Donde, J y N son constantes proporcionados por el fabricante del distanciómetro, P es la presión en milibares y T la temperatura en grados celsius.

17 Reducción de Distancias Distancia inclinada a las marcas Distancia Horizontal Se debe contar con el desnivel de la línea. Distancia Geodésica Se debe calcular el radio medio de curvatura para la línea. Distancia Proyectada Se debe calcular el factor de escala cartográfico para la línea. Dp = kS

18 La atmósfera se comporta de dos formas: –Con efecto sistemático: causado por el cambio de su densidad Temperatura: por una diferencia de 10°C se tiene un cambio de 10mm en una distancia 1000m. Presión del aire: por cada 3.75mbar se tiene una diferencia de 1mm en 1000m. Rango de medición: se asocia con visibilidad, puede verse afecto por factores como lluvia, polvo, bruma, nieve, aire contaminado, etc. –Con efecto estocástico: causado por la turbulencia Difícil de poder estimar Asociado en gran medida por la agitación de las primeras capas de la atmósfera debido al calor que irradian las diferentes superficies por donde se realiza la medición La turbulencia tiene una frecuencia de 5-50Hz, mientras que Autolock opera con frecuencias sobre 300Hz… Autolock no se ve afectado por este efecto Comportamiento de la atmósfera

19 Medición de ciclos d1 d2t1 t2 Una medición por ciclos produce una sobreabundancia de datos con los cuales es posible hacer un análisis estadístico más acabado. En el ámbito local, la reiteración se conoce como el método más usado para observar ángulos de precisión. Consiste en una medición en directa del primer objetivo (d1), luego una medición en directa del segundo objetivo (d2), se transita y se mide al segundo objetivo (t1) y, finalmente, se mide el primer objetivo en tránsito (t2). Esto es un ciclo. Se puede aumentar la cantidad de ciclos con el objetivo de conseguir una mejor distribución.

20 d1d1 d2d2 t1t1 t2t2 Medición de ciclos Para calcular, se tiene: d = d 2 – d 1 t = t 1 – t 2 Mientras que para el zenital: zd 1 + zt 2 = 2 (círculo completo) zd 1o + zt 2o = 2 + e e = 2 – zd 1o – zt 2o Considerando la misma probabilidad de ocurrencia: zd 1c = zd 1o – e/2

21 ¿Cuántos ciclos medir? ¿Cuántos ciclos se deben medir para lograr una precisión de 1 con una estación total de 2? Se tiene entonces:, donde S es la precisión lograda, s es la precisión del conjunto de ciclos y n el número de ciclos. Despejando n: Finalmente, al reemplazar se obtiene un total de 4 ciclos:

22 Ejemplo de medición de ciclos En cada medición la estación se engancha al prisma automáticamente, esto se conoce como Autolock. El enganche es físico y no matemático.

23 Mecánica vs Autolock La ganancia es clara: ItemAutolockMecánica Puntería gruesaAutomáticaManual Puntería finaAutomáticaManual y lenta LecturaAutomáticaDepende del software Cambio de caraAutomáticoManual Con Autolock la medición no depende del operador ni de las condiciones ambientales del momento en que se efectúe. Empíricamente, Autolock es 1.5 veces más preciso que la puntería manual.

24 Puntería Manual vs Autolock 142m 136m 4 reiteraciones con puntería manual y Autolock (medición de direcciones horizontales y verticales): ObservaciónAutolockManual Ángulo Horizontal Ángulos Zenitales

25 Examinación de Superficie Intervalo AH y AV Plano Rectangular Línea y Distancia al Eje Movimiento servoasistido de la estación con el objetivo de medir una dirección en particular y realizar una medición de distancia con el modo DR.

26 Ejemplo de Examinación

27 Examinación

28 Desnivel Es importante la medición del desnivel para reducir distancias. Sin embargo, existen varias formas de poder obtenerlo: 1.Nivelación geométrica: sin duda es el mejor método debido a su gran precisión, sin embargo, en algunos casos es inviable por su alto costo. 2. Nivelación trigonométrica: desarrollado ampliamente en la observación de poligonales, no obstante, goza de mala reputación debido a malas prácticas. Requiere de la minimización de la refracción y de la consideración de la curvatura terrestre en sus cálculos. 3. Nivelación semigeométrica: se basa en los principios de la nivelación geométrica pero se realiza con estación total Autolock calculando la longitud máxima que se puede realizar para lograr cierta precisión.

29 Desnivel Trigonométrico Para calcular el desnivel trigonométrico se debe pensar en lo siguiente: ¿cómo se consideran las líneas de plomada? ¿paralelas? ¿no paralelas? ¿se aplica corrección por refracción? ¿uso de zenitales recíprocos? zozo h DhDh DiDi zczc

30 h DiDi Elipsoide Paralela al Elipsoide Desnivel Trigonométrico R h1h1 h2h2

31 Zenital Simple Zenitales Recíprocos Aplicación de curvatura y refracción NoSi H = D i cosz D h = D i senz Al aplicar zenitales recíprocos se anula el efecto de la curvatura y la refracción zozo DiDi z1z1 z2z2 DiDi

32 Desnivel Semigeométrico Punto con altura conocida h HT h 2 h 1 Punto con altura a determinar

33 Pruebas con Nivelación Semigeométrica

34 Experiencias Distancia Total Nivelación Cerrada (ida y vuelta): 1264m Número de instalaciones: 12 H = 57.8m Tiempo Total Nivelación Cerrada (ida y vuelta): 90 minutos Tiempo promedio por Kilometro: 71 minutos Distancia Total Nivelación Cerrada (ida y vuelta): 2399m Número de instalaciones: 23 H = 132.8m Inclinación promedio del terreno (valor absoluto): 11,77% Tiempo Total Nivelación Cerrada (ida y vuelta): 3 horas, 15 minutos Tiempo promedio por Kilometro: 81 minutos e = 1.2mm e = -0.7mm Trimble S6, 3 y 2mm + 1ppm Trimble S8, 1 y 0.8mm + 1ppm

35

36 Estaciones Totales Robóticas Estaciones TotalesControladoresPrismas

37 Topografía Integrada INICIALIZACIÓN EN RTK MEDICIÓN DE UN PUNTO EN RTK ¡LA REDUNDANCIA ES IMPORTANTE! RESULTADO: ESTACIONAMIENTO Y ORIENTACIÓN EN BASE AL SISTEMA DE COORDENADAS DEFINIDO POR RTK MEDICIÓN DEL MISMO PUNTO CON ESTACIÓN ESPACIAL N E h INSTALACIÓN CONVENIENTE DE LA ESTACIÓN ESPACIAL

38 Aplicaciones Estaciones Totales Robóticas

39 Levantamiento urbano: 2 días ~ 20ha GNSS y estación total robótica Más de puntos No hay densificación de coordenadas SIRGAS Referencia activa para replanteo y trabajos posteriores Intersección inversa para la estación total Referencia bajo SIRGAS Aplicaciones Estaciones Totales Robóticas

40 Monitoreo de sectores de interés Aplicaciones Estaciones Totales Robóticas


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