Agrimensura

La agrimensura es la técnica, profesión, arte y ciencia de determinar las posiciones bidimensionales o tridimensionales terrestres de los puntos y las distancias y ángulos entre ellos. Un agrimensor profesional se llama agrimensor. Estos puntos suelen estar en la superficie de la Tierra y, a menudo, se utilizan para establecer mapas y límites de propiedad, ubicaciones, como las posiciones diseñadas de los componentes estructurales para la construcción o la ubicación en la superficie de las características del subsuelo, u otros fines requeridos por el gobierno. o derecho civil, como la venta de propiedades.

Los topógrafos trabajan con elementos de geodesia, geometría, trigonometría, análisis de regresión, física, ingeniería, metrología, lenguajes de programación y leyes. Utilizan equipos, como estaciones totales, estaciones totales robóticas, teodolitos, receptores GNSS, retrorreflectores, escáneres 3D, sensores LiDAR, radios, inclinómetros, tabletas portátiles, niveles ópticos y digitales, localizadores del subsuelo, drones, GIS y software topográfico.

La agrimensura ha sido un elemento en el desarrollo del entorno humano desde el comienzo de la historia registrada. La planificación y ejecución de la mayoría de las formas de construcción lo requieren. También se utiliza en el transporte, las comunicaciones, la cartografía y la definición de límites legales para la propiedad de la tierra, y es una herramienta importante para la investigación en muchas otras disciplinas científicas.

Definición

La Federación Internacional de Agrimensores define la función de la topografía de la siguiente manera:

Un topógrafo es una persona profesional con las calificaciones académicas y la experiencia técnica para realizar una o más de las siguientes actividades;

• determinar, medir y representar terrenos, objetos tridimensionales, campos de puntos y trayectorias;
• reunir e interpretar la información relacionada con la tierra y la geografía,
• utilizar esa información para la planificación y administración eficiente de la tierra, el mar y cualquier estructura sobre el mismo; y,
• realizar investigaciones sobre las prácticas mencionadas y desarrollarlas.

Historia

Historia antigua

La topografía ha ocurrido desde que los humanos construyeron las primeras grandes estructuras. En el antiguo Egipto, una camilla de cuerda usaba una geometría simple para restablecer los límites después de las inundaciones anuales del río Nilo. La cuadratura casi perfecta y la orientación norte-sur de la Gran Pirámide de Giza, construida c. 2700 a. C., afirma el dominio de la topografía de los egipcios. El instrumento groma se originó en Mesopotamia (principios del primer milenio antes de Cristo). El monumento prehistórico de Stonehenge (c. 2500 a. C.) fue establecido por topógrafos prehistóricos utilizando geometría de clavijas y cuerdas.

El matemático Liu Hui describió formas de medir objetos distantes en su trabajo Haidao Suanjing o The Sea Island Mathematical Manual, publicado en 263 AD.

Los romanos reconocieron la agrimensura como profesión. Establecieron las medidas básicas bajo las cuales se dividió el Imperio Romano, como un registro fiscal de las tierras conquistadas (300 d.C.). Los topógrafos romanos eran conocidos como Gromatici.

En la Europa medieval, superar los límites mantenía los límites de un pueblo o parroquia. Esta era la práctica de reunir a un grupo de residentes y caminar por la parroquia o el pueblo para establecer una memoria comunitaria de los límites. Se incluyeron niños pequeños para asegurar que la memoria durara el mayor tiempo posible.

En Inglaterra, William the Conqueror encargó el Domesday Book en 1086. Registraba los nombres de todos los propietarios de tierras, el área de tierra que poseían, la calidad de la tierra e información específica del contenido y los habitantes del área. No incluía mapas que mostraran ubicaciones exactas.

Era moderna

Abel Foullon describió una mesa plana en 1551, pero se cree que el instrumento estuvo en uso antes ya que su descripción es de un instrumento desarrollado.

La cadena de Gunter fue introducida en 1620 por el matemático inglés Edmund Gunter. Permitió que las parcelas de tierra fueran topográficas y trazadas con precisión con fines legales y comerciales.

Leonard Digges describió un teodolito que medía ángulos horizontales en su libro Una práctica geométrica llamada Pantometria (1571). Joshua Habermel (Erasmus Habermehl) creó un teodolito con brújula y trípode en 1576. Johnathon Sission fue el primero en incorporar un telescopio en un teodolito en 1725.

En el siglo XVIII se empezaron a utilizar técnicas e instrumentos modernos para la topografía. Jesse Ramsden introdujo el primer teodolito de precisión en 1787. Era un instrumento para medir ángulos en los planos horizontal y vertical. Creó su gran teodolito utilizando un motor divisor preciso de su propio diseño. El teodolito de Ramsden representó un gran paso adelante en la precisión del instrumento. William Gascoigne inventó un instrumento que usaba un telescopio con una cruz instalada como dispositivo de destino, en 1640. James Watt desarrolló un medidor óptico para medir la distancia en 1771; medía el ángulo paraláctico a partir del cual se podía deducir la distancia a un punto.

El matemático holandés Willebrord Snellius (también conocido como Snel van Royen) introdujo el uso sistemático moderno de la triangulación. En 1615 midió la distancia de Alkmaar a Breda, aproximadamente 72 millas (116 km). Subestimó esta distancia en un 3,5%. La encuesta era una cadena de cuadriláteros que contenían 33 triángulos en total. Snell mostró cómo se podían corregir las fórmulas planas para permitir la curvatura de la tierra. También mostró cómo cortar, o calcular, la posición de un punto dentro de un triángulo usando los ángulos formados entre los vértices en el punto desconocido. Estos podrían medirse con mayor precisión que los rumbos de los vértices, que dependían de una brújula. Su trabajo estableció la idea de medir una red primaria de puntos de control y ubicar puntos subsidiarios dentro de la red primaria más tarde. Entre 1733 y 1740, Jacques Cassini y su hijo César emprendieron la primera triangulación de Francia. Incluyeron una nueva topografía del arco meridiano, lo que condujo a la publicación en 1745 del primer mapa de Francia construido sobre principios rigurosos. Para entonces, los métodos de triangulación estaban bien establecidos para la elaboración de mapas locales.

Fue solo hacia fines del siglo XVIII que las encuestas detalladas de la red de triangulación mapearon países enteros. En 1784, un equipo del Ordnance Survey of Great Britain del general William Roy comenzó la triangulación principal de Gran Bretaña. El primer teodolito Ramsden se construyó para este estudio. La encuesta finalmente se completó en 1853. La Gran Encuesta Trigonométrica de la India comenzó en 1801. La encuesta india tuvo un enorme impacto científico. Fue responsable de una de las primeras mediciones precisas de una sección de un arco de longitud y de mediciones de la anomalía geodésica. Nombró y cartografió el Monte Everest y los otros picos del Himalaya. La topografía se convirtió en una ocupación profesional de gran demanda a principios del siglo XIX con el inicio de la Revolución Industrial. La profesión desarrolló instrumentos más precisos para ayudar en su trabajo.

En los EE. UU., la Ordenanza de Tierras de 1785 creó el Sistema de Inspección de Tierras Públicas. Formó la base para dividir los territorios occidentales en secciones para permitir la venta de tierras. El PLSS dividió los estados en cuadrículas de municipios que luego se dividieron en secciones y fracciones de secciones.

Napoleón Bonaparte fundó el primer catastro de Europa continental en 1808. Este reunió datos sobre el número de parcelas de tierra, su valor, uso de la tierra y nombres. Este sistema pronto se extendió por toda Europa.

Robert Torrens introdujo el sistema Torrens en el sur de Australia en 1858. Torrens tenía la intención de simplificar las transacciones de tierras y proporcionar títulos confiables a través de un registro centralizado de tierras. El sistema Torrens fue adoptado en varias otras naciones del mundo de habla inglesa. La topografía se volvió cada vez más importante con la llegada de los ferrocarriles en el siglo XIX. La topografía era necesaria para que los ferrocarriles pudieran planificar rutas tecnológica y financieramente viables.

Siglo 20

A principios de siglo, los topógrafos habían mejorado las cadenas y cuerdas más antiguas, pero todavía se enfrentaban al problema de la medición precisa de largas distancias. El Dr. Trevor Lloyd Wadley desarrolló el Telurómetro durante la década de 1950. Mide largas distancias utilizando dos transmisores/receptores de microondas. A fines de la década de 1950, Geodimeter introdujo el equipo de medición electrónica de distancias (EDM). Las unidades EDM utilizan un cambio de fase de múltiples frecuencias de ondas de luz para encontrar una distancia. Estos instrumentos ahorraron la necesidad de días o semanas de medición en cadena al medir entre puntos a kilómetros de distancia de una sola vez.

Los avances en electrónica permitieron la miniaturización de EDM. En la década de 1970 aparecieron los primeros instrumentos que combinaban la medición de ángulos y distancias, conocidos como estaciones totales. Los fabricantes agregaron más equipos gradualmente, lo que trajo mejoras en la precisión y la velocidad de la medición. Los principales avances incluyen compensadores de inclinación, registradores de datos y programas de cálculo a bordo.

El primer sistema de posicionamiento por satélite fue el sistema TRANSIT de la Marina de los EE. UU. El primer lanzamiento exitoso tuvo lugar en 1960. El objetivo principal del sistema era proporcionar información de posición a los submarinos de misiles Polaris. Los topógrafos descubrieron que podían usar receptores de campo para determinar la ubicación de un punto. La escasa cobertura satelital y el gran equipo hicieron que las observaciones fueran laboriosas e imprecisas. El uso principal fue establecer puntos de referencia en ubicaciones remotas.

La Fuerza Aérea de los EE. UU. lanzó los primeros prototipos de satélites del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) en 1978. El GPS utilizó una constelación más grande de satélites y mejoró la transmisión de señales para brindar mayor precisión. Las primeras observaciones de GPS requerían varias horas de observaciones por parte de un receptor estático para alcanzar los requisitos de precisión del levantamiento. Las mejoras recientes tanto en los satélites como en los receptores permiten la topografía cinemática en tiempo real (RTK). Los levantamientos RTK obtienen mediciones de alta precisión mediante el uso de una estación base fija y una segunda antena móvil. Se puede rastrear la posición de la antena móvil.

Siglo 21

El teodolito, la estación total y el levantamiento GPS RTK siguen siendo los principales métodos en uso.

La detección remota y las imágenes satelitales continúan mejorando y se vuelven más baratas, lo que permite un uso más común. Las nuevas tecnologías destacadas incluyen el escaneo tridimensional (3D) y el uso de lidar para levantamientos topográficos. También está apareciendo la tecnología UAV junto con el procesamiento fotogramétrico de imágenes.

Equipo

Hardware

Los principales instrumentos topográficos que se utilizan en todo el mundo son el teodolito, la cinta métrica, la estación total, los escáneres 3D, el GPS/GNSS, el nivel y la varilla. La mayoría de los instrumentos se atornillan en un trípode cuando están en uso. Las cintas métricas se utilizan a menudo para medir distancias más pequeñas. También se utilizan escáneres 3D y diversas formas de imágenes aéreas.

El teodolito es un instrumento para la medida de ángulos. Utiliza dos círculos separados, transportadores o alidades.para medir ángulos en el plano horizontal y vertical. Un telescopio montado sobre muñones se alinea verticalmente con el objeto objetivo. Toda la sección superior gira para la alineación horizontal. El círculo vertical mide el ángulo que forma el telescopio con la vertical, conocido como ángulo cenital. El círculo horizontal utiliza una placa superior e inferior. Al comenzar el levantamiento, el topógrafo apunta el instrumento en una dirección conocida (rumbo) y sujeta la placa inferior en su lugar. A continuación, el instrumento puede girar para medir la demora con respecto a otros objetos. Si no se conoce el rumbo o se desea una medición directa del ángulo, el instrumento se puede configurar a cero durante la vista inicial. Luego leerá el ángulo entre el objeto inicial, el teodolito mismo y el objeto con el que se alinea el telescopio.

El giroteodolito es una forma de teodolito que utiliza un giroscopio para orientarse en ausencia de marcas de referencia. Se utiliza en aplicaciones subterráneas.

La estación total es un desarrollo del teodolito con un dispositivo electrónico de medición de distancia (EDM). Se puede usar una estación total para nivelar cuando se establece en el plano horizontal. Desde su introducción, las estaciones totales han pasado de dispositivos óptico-mecánicos a dispositivos totalmente electrónicos.

Las estaciones totales modernas de primera línea ya no necesitan un reflector o un prisma para devolver los pulsos de luz utilizados para las mediciones de distancia. Son completamente robóticos e incluso pueden enviar datos de puntos por correo electrónico a una computadora remota y conectarse a sistemas de posicionamiento satelital, como el Sistema de posicionamiento global. Los sistemas GPS cinemáticos en tiempo real han aumentado significativamente la velocidad de los levantamientos, y ahora tienen una precisión horizontal de 1 cm ± 1 ppm en tiempo real, mientras que verticalmente actualmente es aproximadamente la mitad de esa precisión de 2 cm ± 2 ppm.

La topografía con GPS se diferencia de otros usos del GPS en el equipo y los métodos utilizados. El GPS estático utiliza dos receptores colocados en posición durante un período de tiempo considerable. El largo período de tiempo permite que el receptor compare las mediciones a medida que los satélites orbitan. Los cambios en la órbita de los satélites también dotan a la red de medición de una geometría bien acondicionada. Esto produce una línea de base precisa que puede tener más de 20 km de largo. La topografía RTK utiliza una antena estática y una antena itinerante. La antena estática rastrea los cambios en las posiciones de los satélites y las condiciones atmosféricas. El topógrafo usa la antena itinerante para medir los puntos necesarios para el levantamiento. Las dos antenas utilizan un enlace de radio que permite que la antena estática envíe correcciones a la antena itinerante. Luego, la antena itinerante aplica esas correcciones a las señales GPS que recibe para calcular su propia posición. La topografía RTK cubre distancias más pequeñas que los métodos estáticos. Esto se debe a que las condiciones divergentes más alejadas de la base reducen la precisión.

Los instrumentos topográficos tienen características que los hacen aptos para determinados usos. Los teodolitos y los niveles a menudo son utilizados por constructores en lugar de topógrafos en países del primer mundo. El constructor puede realizar tareas topográficas sencillas utilizando un instrumento relativamente económico. Las estaciones totales son caballos de batalla para muchos topógrafos profesionales porque son versátiles y confiables en todas las condiciones. Las mejoras en la productividad de un GPS en levantamientos a gran escala los hacen populares para grandes infraestructuras o proyectos de recopilación de datos. Las estaciones totales guiadas por robot para una sola persona permiten a los topógrafos medir sin trabajadores adicionales para apuntar el telescopio o registrar datos. Una forma rápida pero costosa de medir grandes áreas es con un helicóptero, utilizando un GPS para registrar la ubicación del helicóptero y un escáner láser para medir el suelo. Para aumentar la precisión, los topógrafos colocan balizas en el suelo (a unos 20 km (12 millas) de distancia). Este método alcanza precisiones entre 5 y 40 cm (dependiendo de la altura de vuelo).

Los topógrafos utilizan equipos auxiliares como trípodes y soportes para instrumentos; bastones y balizas utilizadas con fines de observación; EPP; equipos de desbroce de vegetación; implementos de excavación para encontrar marcadores topográficos enterrados con el tiempo; martillos para la colocación de marcadores en diversas superficies y estructuras; y radios portátiles para comunicación a través de largas líneas de visión.

Software

Los agrimensores, los profesionales de la construcción y los ingenieros civiles que utilizan estaciones totales, GPS, escáneres 3D y otros datos recopilados utilizan el software de agrimensura para aumentar la eficiencia, la precisión y la productividad. Land Surveying Software es un elemento básico de la topografía contemporánea.

Por lo general, gran parte, si no todo, del dibujo y parte del diseño de planos y planos de la propiedad inspeccionada lo realiza el topógrafo, y casi todos los que trabajan en el área de dibujo hoy (2021) utilizan software y hardware CAD tanto en PC, y cada vez más en los recolectores de datos de nueva generación en el campo también. El gobierno federal de EE. UU. y las agencias de topografía de otros gobiernos, como National Geodetic Survey y la red CORS, ofrecen en línea otras plataformas y herramientas informáticas que los topógrafos suelen utilizar hoy en día para obtener correcciones y conversiones automatizadas de los datos GPS recopilados y los datos los propios sistemas de coordenadas.

Técnicas

Los topógrafos determinan la posición de los objetos midiendo ángulos y distancias. También se miden los factores que pueden afectar la precisión de sus observaciones. Luego usan estos datos para crear vectores, orientaciones, coordenadas, elevaciones, áreas, volúmenes, planos y mapas. Las medidas a menudo se dividen en componentes horizontales y verticales para simplificar el cálculo. Las mediciones GPS y astronómicas también necesitan la medición de un componente de tiempo.

Medida de distancia

Antes de los dispositivos láser EDM (medición electrónica de distancia), las distancias se medían utilizando una variedad de medios. Estos incluían cadenas con eslabones de una longitud conocida, como la cadena de Gunter, o cintas métricas hechas de acero o invar. Para medir las distancias horizontales, estas cadenas o cintas se tensaron para reducir la flacidez y la holgura. La distancia tuvo que ser ajustada para la expansión del calor. También se intentaría mantener nivelado el instrumento de medición. Al medir una pendiente, es posible que el topógrafo tenga que "romper" (romper la cadena) la medición: use un incremento menor que la longitud total de la cadena. Los cochecitos de bebé, o ruedas de medición, se usaban para medir distancias más largas, pero no con un alto nivel de precisión. La taqueometría es la ciencia de medir distancias midiendo el ángulo entre dos extremos de un objeto con un tamaño conocido.

Medición de ángulo

Históricamente, los ángulos horizontales se medían usando una brújula para proporcionar un rumbo magnético o azimut. Más tarde, discos grabados más precisos mejoraron la resolución angular. Montar telescopios con retículas encima del disco permitió una observación más precisa (ver teodolito). Niveles y círculos calibrados permitieron la medición de ángulos verticales. Verniers permitió la medición de una fracción de grado, como con un tránsito de principios de siglo.

La mesa plana proporcionó un método gráfico para registrar y medir ángulos, lo que redujo la cantidad de matemáticas requeridas. En 1829 Francis Ronalds inventó un instrumento reflector para registrar ángulos gráficamente modificando el octante.

Al observar el rumbo de cada vértice de una figura, un topógrafo puede medir alrededor de la figura. La observación final será entre los dos puntos primero observados, excepto con una diferencia de 180°. Esto se llama cierre. Si los rumbos primero y último son diferentes, esto muestra el error en el levantamiento, llamado error de cierre angular. El topógrafo puede usar esta información para probar que el trabajo cumple con los estándares esperados.

Arrasamiento

El método más simple para medir la altura es con un altímetro usando presión de aire para encontrar la altura. Cuando se necesitan mediciones más precisas, se utilizan medios como niveles precisos (también conocidos como nivelación diferencial). Cuando se nivela con precisión, se toman una serie de medidas entre dos puntos utilizando un instrumento y una vara de medir. Las diferencias de altura entre las medidas se suman y se restan en una serie para obtener la diferencia neta de elevación entre los dos puntos finales. Con el Sistema de posicionamiento global (GPS), la elevación se puede medir con receptores de satélite. Por lo general, el GPS es algo menos preciso que la nivelación precisa tradicional, pero puede ser similar en largas distancias.

Al usar un nivel óptico, el punto final puede estar fuera del rango efectivo del instrumento. Puede haber obstrucciones o grandes cambios de elevación entre los puntos finales. En estas situaciones, se necesitan configuraciones adicionales. Girar es un término que se usa para referirse a mover el nivel para tomar una foto de elevación desde una ubicación diferente. Para "girar" el nivel, primero se debe tomar una lectura y registrar la elevación del punto en el que se encuentra la varilla. Mientras la barra se mantiene exactamente en el mismo lugar, el nivel se mueve a una nueva ubicación donde la barra aún es visible. Se toma una lectura de la nueva ubicación del nivel y se usa la diferencia de altura para encontrar la nueva elevación de la pistola de nivel, razón por la cual este método se conoce como nivelación diferencial.. Esto se repite hasta completar la serie de mediciones. El nivel debe ser horizontal para obtener una medida válida. Debido a esto, si la cruz horizontal del instrumento está más baja que la base de la varilla, el topógrafo no podrá ver la varilla y obtener una lectura. Por lo general, la barra se puede elevar hasta 7,6 m (25 pies) de altura, lo que permite que el nivel se establezca mucho más alto que la base de la barra.

Determinación de la posición

La forma principal de determinar la posición de uno en la superficie de la tierra cuando no hay posiciones cercanas conocidas es mediante observaciones astronómicas. Las observaciones del sol, la luna y las estrellas podrían realizarse utilizando técnicas de navegación. Una vez que se determina la posición del instrumento y el rumbo a una estrella, el rumbo se puede transferir a un punto de referencia en la tierra. El punto se puede utilizar como base para otras observaciones. Las posiciones astronómicas con precisión topográfica eran difíciles de observar y calcular, por lo que tendían a ser una base a partir de la cual se realizaban muchas otras mediciones. Desde la llegada del sistema GPS, las observaciones astronómicas son raras ya que el GPS permite determinar posiciones adecuadas sobre la mayor parte de la superficie de la tierra.

Redes de referencia

Pocas posiciones de la encuesta se derivan de los primeros principios. En cambio, la mayoría de los puntos topográficos se miden en relación con los puntos medidos anteriormente. Esto forma una red de referencia o control en la que un topógrafo puede utilizar cada punto para determinar su propia posición al comenzar un nuevo levantamiento.

Los puntos de inspección suelen estar marcados en la superficie terrestre con objetos que van desde pequeños clavos clavados en el suelo hasta grandes balizas que se pueden ver desde largas distancias. Los topógrafos pueden configurar sus instrumentos en esta posición y medir objetos cercanos. A veces, una característica alta y distintiva, como un campanario o una antena de radio, tiene su posición calculada como un punto de referencia contra el cual se pueden medir los ángulos.

La triangulación es un método de ubicación horizontal favorecido en los días anteriores a la medición EDM y GPS. Puede determinar distancias, elevaciones y direcciones entre objetos distantes. Desde los primeros días de la topografía, este fue el método principal para determinar posiciones precisas de objetos para mapas topográficos de grandes áreas. Un topógrafo primero necesita saber la distancia horizontal entre dos de los objetos, conocida como la línea de base. Luego se pueden derivar las alturas, distancias y posición angular de otros objetos, siempre que sean visibles desde uno de los objetos originales. Se utilizaron tránsitos o teodolitos de alta precisión y se repitieron las mediciones de ángulos para aumentar la precisión. Véase también Triangulación en tres dimensiones.

La compensación es un método alternativo para determinar la posición de los objetos y, a menudo, se usaba para medir características imprecisas, como las riberas de los ríos. El topógrafo marcaría y mediría dos posiciones conocidas en el suelo aproximadamente paralelas a la característica y marcaría una línea de base entre ellas. A intervalos regulares, se midió una distancia en ángulo recto desde la primera línea hasta la característica. Luego, las medidas podrían trazarse en un plano o mapa, y los puntos en los extremos de las líneas de desplazamiento podrían unirse para mostrar la característica.

El desplazamiento es un método común para medir áreas más pequeñas. El topógrafo comienza desde una antigua marca de referencia o una posición conocida y coloca una red de marcas de referencia que cubren el área de levantamiento. Luego miden rumbos y distancias entre las marcas de referencia y las características de destino. La mayoría de las poligonales forman un patrón de bucle o enlace entre dos marcas de referencia anteriores para que el topógrafo pueda verificar sus medidas.

Sistemas de coordenadas y datum

Muchas encuestas no calculan las posiciones en la superficie de la tierra, sino que miden las posiciones relativas de los objetos. Sin embargo, a menudo los elementos encuestados deben compararse con datos externos, como líneas de límite u objetos de encuestas anteriores. La forma más antigua de describir una posición es a través de la latitud y la longitud y, a menudo, una altura sobre el nivel del mar. A medida que crecía la profesión topográfica, se crearon sistemas de coordenadas cartesianas para simplificar las matemáticas de las encuestas en pequeñas partes de la tierra. Los sistemas de coordenadas más simples asumen que la tierra es plana y miden desde un punto arbitrario, conocido como 'datum' (forma singular de datos). El sistema de coordenadas permite calcular fácilmente las distancias y la dirección entre objetos en áreas pequeñas. Grandes áreas se distorsionan debido a la curvatura de la tierra.

Para regiones más grandes, es necesario modelar la forma de la tierra usando un elipsoide o un geoide. Muchos países han creado cuadrículas de coordenadas personalizadas para reducir el error en su área de la tierra.

Errores y precisión

Un principio básico de la topografía es que ninguna medición es perfecta y que siempre habrá una pequeña cantidad de error. Hay tres clases de errores de encuesta:

• Errores graves o meteduras de pata: Errores cometidos por el topógrafo durante el levantamiento. Trastornar el instrumento, apuntar mal a un objetivo o escribir una medición incorrecta son errores graves. Un gran error grave puede reducir la precisión a un nivel inaceptable. Por lo tanto, los topógrafos utilizan mediciones redundantes y verificaciones independientes para detectar estos errores en las primeras etapas del levantamiento.
• Sistemático: errores que siguen un patrón consistente. Los ejemplos incluyen los efectos de la temperatura en una medición de cadena o EDM, o un nivel de burbuja mal ajustado que causa un instrumento inclinado o un bastón objetivo. Los errores sistemáticos que tienen efectos conocidos pueden compensarse o corregirse.
• Aleatorio: Los errores aleatorios son pequeñas fluctuaciones inevitables. Son causados ​​por imperfecciones en el equipo de medición, la vista y las condiciones. Se pueden minimizar mediante la redundancia de la medición y evitando condiciones inestables. Los errores aleatorios tienden a cancelarse entre sí, pero se deben realizar comprobaciones para asegurarse de que no se propaguen de una medición a la siguiente.

Los topógrafos evitan estos errores calibrando su equipo, usando métodos consistentes y con un buen diseño de su red de referencia. Las mediciones repetidas se pueden promediar y descartar cualquier medición atípica. Se utilizan verificaciones independientes, como medir un punto desde dos o más ubicaciones o usar dos métodos diferentes, y los errores se pueden detectar comparando los resultados de dos o más mediciones, utilizando así la redundancia.

Una vez que el topógrafo ha calculado el nivel de errores en su trabajo, se ajusta. Este es el proceso de distribuir el error entre todas las medidas. Cada observación se pondera de acuerdo con cuánto del error total es probable que haya causado y parte de ese error se le asigna de manera proporcional. Los métodos de ajuste más comunes son el método de Bowditch, también conocido como la regla de la brújula, y el método del principio de los mínimos cuadrados.

El topógrafo debe ser capaz de distinguir entre exactitud y precisión. En los Estados Unidos, los topógrafos y los ingenieros civiles utilizan unidades de pies en las que un pie topográfico se descompone en décimas y centésimas. Muchas descripciones de escrituras que contienen distancias a menudo se expresan utilizando estas unidades (125,25 pies). En el tema de la precisión, los topógrafos a menudo están sujetos a un estándar de una centésima de pie; alrededor de 1/8 de pulgada. Las tolerancias de cálculo y mapeo son mucho más pequeñas en las que se desea lograr cierres casi perfectos. Aunque las tolerancias variarán de un proyecto a otro, en el campo y el uso diario más allá de una centésima de pie a menudo no es práctico.

Tipos

Las organizaciones locales o los organismos reguladores clasifican las especializaciones de la topografía de diferentes maneras. Los grupos amplios son:

• Encuesta de construcción: una encuesta que documenta la ubicación de elementos recientemente construidos de un proyecto de construcción. Los estudios de construcción se realizan con fines de registro, evaluación de finalización y pago. Un levantamiento según construcción también se conoce como 'trabajo como levantamiento ejecutado'. Las encuestas construidas a menudo se presentan en rojo o en línea roja y se superponen a los planos existentes para compararlos con la información de diseño.
• Agrimensura catastral o de límites: una agrimensura que establece o restablece los límites de una parcela utilizando una descripción legal. Implica la colocación o restauración de monumentos o mojones en las esquinas oa lo largo de las líneas de la parcela. Estos toman la forma de varillas de hierro, tuberías o monumentos de hormigón en el suelo, o clavos colocados en hormigón o asfalto. El estudio de títulos de tierras ALTA/ACSM es un estándar propuesto por la Asociación Estadounidense de Títulos de Tierras y el Congreso Estadounidense de Agrimensura y Cartografía. Incorpora elementos del levantamiento de límites, levantamiento de hipotecas y levantamiento topográfico.
• Levantamiento de control: Los levantamientos de control establecen puntos de referencia para usar como posiciones iniciales para futuros levantamientos. La mayoría de las otras formas de topografía contendrán elementos de topografía de control.
• Topografía de construcción y topografía de ingeniería: topografía, diseño y levantamientos según obra asociados con el diseño de ingeniería. A menudo necesitan cálculos geodésicos más allá de la práctica normal de ingeniería civil.
• Estudio de deformación: un estudio para determinar si una estructura u objeto está cambiando de forma o moviéndose. Primero se encuentran las posiciones de los puntos en un objeto. Se deja pasar un período de tiempo y luego se vuelven a medir y calcular las posiciones. Luego se hace una comparación entre los dos conjuntos de posiciones.
• Encuesta de control dimensional: Este es un tipo de encuesta realizada en o sobre una superficie no nivelada. Común en la industria del petróleo y el gas para reemplazar tuberías viejas o dañadas de igual a igual, la ventaja del estudio de control dimensional es que el instrumento utilizado para realizar el estudio no necesita estar nivelado. Esto es útil en la industria costa afuera, ya que no todas las plataformas son fijas y, por lo tanto, están sujetas a movimiento.
• Encuesta de cimentación: una encuesta realizada para recopilar los datos de posición en una cimentación que ha sido vertida y curada. Esto se hace para garantizar que los cimientos se hayan construido en el lugar y en la elevación autorizados en el plano del terreno, el plano del sitio o el plano de subdivisión.
• Levantamiento hidrográfico: un levantamiento realizado con el propósito de mapear la línea de costa y el lecho de un cuerpo de agua. Se utiliza con fines de navegación, ingeniería o gestión de recursos.
• Nivelación: encuentra la elevación de un punto dado o establece un punto en una elevación dada.
• Levantamiento LOMA: Levantamiento para cambiar la línea base de inundación, eliminando propiedad de un área especial de riesgo de inundación de SFHA.
• Levantamiento medido: un levantamiento de edificios para producir planos del edificio. dicha inspección puede realizarse antes de los trabajos de renovación, con fines comerciales o al final del proceso de construcción.
• Agrimensura minera: La agrimensura minera incluye dirigir la excavación de galerías y pozos de mina y el cálculo del volumen de roca. Utiliza técnicas especializadas debido a las limitaciones de la geometría del estudio, como pozos verticales y pasajes estrechos.
• Encuesta hipotecaria: una encuesta hipotecaria o encuesta física es una encuesta simple que delinea los límites de la tierra y las ubicaciones de los edificios. Comprueba la invasión, las restricciones de retroceso de edificios y muestra las zonas de inundación cercanas. En muchos lugares, una encuesta hipotecaria es una condición previa para un préstamo hipotecario.
• Levantamiento de control fotográfico: Levantamiento que crea marcas de referencia visibles desde el aire para permitir la rectificación de fotografías aéreas.
• Replanteo, diseño o replanteo: un elemento de muchos otros levantamientos donde la posición calculada o propuesta de un objeto se marca en el suelo. Esto puede ser temporal o permanente. Este es un componente importante de la ingeniería y la topografía catastral.
• Estudio estructural: una inspección detallada para informar sobre la condición física y la estabilidad estructural de un edificio o estructura. Destaca cualquier trabajo necesario para mantenerlo en buen estado.
• Subdivisión: Un estudio de límites que divide una propiedad en dos o más propiedades más pequeñas.
• Levantamiento topográfico: un levantamiento que mide la elevación de puntos en un terreno en particular y los presenta como líneas de contorno en una parcela.
• Condiciones existentes: similar a un levantamiento topográfico, pero en cambio se enfoca más en la ubicación específica de las características y estructuras clave tal como existen en ese momento dentro del área inspeccionada en lugar de enfocarse principalmente en la elevación, a menudo se usa junto con dibujos arquitectónicos y planos para ubicar o colocar estructuras de edificios
• Estudio submarino: un estudio de un sitio, objeto o área bajo el agua.

Topografía plana vs. geodésica

Según las consideraciones y la forma real de la tierra, la topografía se clasifica ampliamente en dos tipos.

La topografía plana asume que la tierra es plana. Se desprecia la curvatura y la forma esferoidal de la tierra. En este tipo de topografía, todos los triángulos formados por la unión de líneas topográficas se consideran triángulos planos. Se emplea para trabajos topográficos pequeños donde los errores debidos a la forma de la tierra son demasiado pequeños para importar.

En la topografía geodésica, la curvatura de la tierra se tiene en cuenta al calcular niveles reducidos, ángulos, orientaciones y distancias. Este tipo de agrimensura suele emplearse para grandes trabajos de agrimensura. Los trabajos topográficos de hasta 100 millas cuadradas (260 kilómetros cuadrados) se tratan como plano y más allá se tratan como geodésicos. En la topografía geodésica, las correcciones necesarias se aplican a niveles reducidos, rumbos y otras observaciones.

Profesión

Los principios básicos de la topografía han cambiado poco a lo largo del tiempo, pero las herramientas utilizadas por los topógrafos han evolucionado. La ingeniería, especialmente la ingeniería civil, a menudo necesita topógrafos.

Los topógrafos ayudan a determinar la ubicación de carreteras, vías férreas, embalses, presas, tuberías, muros de contención, puentes y edificios. Establecen los límites de las descripciones legales y las divisiones políticas. También brindan asesoramiento y datos para los sistemas de información geográfica (SIG) que registran las características y los límites de la tierra.

Los topógrafos deben tener un conocimiento profundo de álgebra, cálculo básico, geometría y trigonometría. También deben conocer las leyes que tratan sobre agrimensura, bienes inmuebles y contratos.

La mayoría de las jurisdicciones reconocen tres niveles diferentes de cualificación:

1. Los asistentes de topografía o encadenadores suelen ser trabajadores no calificados que ayudan al topógrafo. Colocan reflectores de objetivos, encuentran marcas de referencia antiguas y marcan puntos en el suelo. El término 'chainman' se deriva del uso anterior de cadenas de medición. Un asistente movería el otro extremo de la cadena bajo la dirección del topógrafo.
2. Los técnicos topógrafos a menudo operan instrumentos topográficos, ejecutan encuestas en el campo, hacen cálculos topográficos o redactan planes. Un técnico normalmente no tiene autoridad legal y no puede certificar su trabajo. No todos los técnicos están calificados, pero se encuentran disponibles calificaciones a nivel de certificado o diploma.
3. Los topógrafos autorizados, registrados o colegiados suelen tener un título o una calificación superior. A menudo se les exige que aprueben exámenes adicionales para unirse a una asociación profesional o para obtener el estatus de certificación. Los topógrafos son responsables de la planificación y gestión de las encuestas. Deben asegurarse de que sus encuestas, o las encuestas realizadas bajo su supervisión, cumplan con los estándares legales. Muchos directores de empresas topográficas tienen este estatus.

Las profesiones relacionadas incluyen cartógrafos, hidrógrafos, geodestas, fotogrametristas y topógrafos, así como ingenieros civiles e ingenieros geomáticos.

Licencia

Los requisitos de concesión de licencias varían según la jurisdicción y suelen ser coherentes dentro de las fronteras nacionales. Los posibles topógrafos generalmente tienen que recibir un título en topografía, seguido de un examen detallado de su conocimiento de la ley de topografía y los principios específicos de la región en la que desean practicar, y pasar por un período de capacitación en el trabajo o creación de carpetas antes de que puedan obtienen una licencia para ejercer. Los topógrafos con licencia generalmente reciben un puesto nominal, que varía según el lugar donde se calificaron. El sistema ha reemplazado a los antiguos sistemas de aprendizaje.

Por lo general, se requiere que un agrimensor con licencia firme y selle todos los planos. El estado dicta el formato, mostrando su nombre y número de registro.

En muchas jurisdicciones, los topógrafos deben marcar su número de registro en los monumentos topográficos al establecer las esquinas de los límites. Los monumentos adoptan la forma de varillas de hierro rematadas, monumentos de hormigón o clavos con arandelas.

Instituciones topográficas

Los gobiernos de la mayoría de los países regulan al menos algunas formas de topografía. Sus agencias de encuestas establecen regulaciones y estándares. Los estándares controlan la precisión, las credenciales topográficas, la monumentalización de los límites y el mantenimiento de las redes geodésicas. Muchas naciones delegan esta autoridad a entidades regionales o estados/provincias. Los levantamientos catastrales suelen ser los más regulados por la permanencia de la obra. Los límites de los lotes establecidos por los levantamientos catastrales pueden permanecer durante cientos de años sin modificaciones.

La mayoría de las jurisdicciones también tienen una forma de institución profesional que representa a los topógrafos locales. Estos institutos a menudo respaldan o otorgan licencias a los posibles topógrafos, así como también establecen y hacen cumplir los estándares éticos. La institución más grande es la Federación Internacional de Agrimensores (FIG abreviado, para francés: Fédération Internationale des Géomètres). Representan a la industria de encuestas en todo el mundo.

Topografía de edificios

La mayoría de los países de habla inglesa consideran la topografía de edificios como una profesión distinta. Tienen sus propias asociaciones profesionales y requisitos de licencia. Un topógrafo de edificios puede proporcionar asesoramiento técnico sobre edificios existentes, edificios nuevos, diseño, cumplimiento de normativas como la planificación y el control de edificios. Un agrimensor de edificios normalmente actúa en nombre de su cliente asegurándose de que sus intereses creados permanezcan protegidos. La Royal Institution of Chartered Surveyors (RICS) es un organismo rector reconocido mundialmente para quienes trabajan en el entorno construido.

Topografía catastral

Una de las funciones principales del agrimensor es determinar los límites de los bienes inmuebles sobre el terreno. El agrimensor debe determinar dónde los propietarios colindantes desean poner el límite. El límite se establece en documentos legales y planos preparados por abogados, ingenieros y agrimensores. Luego, el topógrafo coloca monumentos en las esquinas del nuevo límite. También pueden encontrar o volver a medir las esquinas de la propiedad monumentalizadas por encuestas anteriores.

Los agrimensores catastrales están autorizados por los gobiernos. La rama de estudios catastrales de la Oficina de Administración de Tierras (BLM) realiza la mayoría de los estudios catastrales en los Estados Unidos. Consultan con el Servicio Forestal, el Servicio de Parques Nacionales, el Cuerpo de Ingenieros del Ejército, la Oficina de Asuntos Indígenas, el Servicio de Pesca y Vida Silvestre, la Oficina de Recuperación y otros. La BLM solía ser conocida como la Oficina General de Tierras (GLO).

En los estados organizados por el Sistema de Agrimensura de Tierras Públicas (PLSS), los agrimensores deben realizar levantamientos catastrales BLM bajo ese sistema.

Los topógrafos catastrales a menudo tienen que evitar cambios en la tierra que borran o dañan los monumentos de los límites. Cuando esto sucede, deben considerar pruebas que no están registradas en el título de propiedad. Esto se conoce como evidencia extrínseca.

Topógrafos notables

Tres de los cuatro presidentes de EE. UU. en el Monte Rushmore eran agrimensores. George Washington, Thomas Jefferson y Abraham Lincoln inspeccionaron territorios coloniales o fronterizos antes de ocupar el cargo.

David T. Abercrombie practicó la agrimensura antes de iniciar una tienda de artículos para excursiones. El negocio más tarde se convertiría en la tienda de ropa de estilo de vida Abercrombie & Fitch.

Percy Harrison Fawcett fue un topógrafo británico que exploró las selvas de América del Sur intentando encontrar la Ciudad Perdida de Z. Su biografía y expediciones se relataron en el libro La Ciudad Perdida de Z y luego se adaptaron a la pantalla de cine.

Inō Tadataka produjo el primer mapa de Japón utilizando técnicas topográficas modernas a partir de 1800, a la edad de 55 años.