2 / INTRODUCCIÓN A LA TOPOGRAFÍA. NOCIONES BÁSICAS.
1. DEFINICIONES BÁSICAS Geodesia. Estudio global de la forma y dimensiones de la Tierra. Cartografía. Ciencia que trata de la representación del modelo terrestre sobre un plano a través de datos topográficos, geodésicos y fotogramétricos, de forma que sea posible el cálculo de medidas entre los puntos representados en el mapa o plano. Topografía Es el conjunto de operaciones necesarias para determinar la posición en el espacio de un número determinado de puntos, con el fin de representar sobre un plano porciones de la superficie terrestre y los elementos que sobre ella se sitúan con las particularidades de los más mínimos detalles levantamiento, así como colocar sobre el terreno los puntos que han sido definidos en el proyecto, replanteo. Es como la geodesia pero a menor escala, suelen ser extensiones pequeñas, ya que si son grandes hay que apoyarse en la geodesia. 2.
IDEAS GENERALES .GEODESIA. Como hemos visto en el apartado anterior, tanto la Geodesia como la Topografía tienen una misma finalidad, la representación plana de la superficie terrestre. La diferencia es que la Geodesia lo hace de superficies de gran extensión y la Topografía de extensión reducida. Es difícil establecer una diferenciación clara entre ambas ciencias con la evolución de los aparatos. De todas formas la topografía necesitará apoyarse en la geodesia para una gran cantidad de aplicaciones prácticas. Una de las mayores utilidades de la Geodesia es que mediante sus técnicas es posible representar cartográficamente territorios muy extensos. Esto se consigue mediante el establecimiento de una red de vértices situados sobre la superficie de la tierra relacionados entre sí, llamados vértices geodésicos,de los cuales se conocen sus coordenadas. Estos puntos se relacionan por una red de triangulación de vértices distantes entre sí de 40 a 100 Km o más, llamada red de Primer orden ; dichos vértices están enlazados por otra de relleno, red de Segundo orden, cuyos vértices están separados unos 25 Km por término medio y que, por último, a ambas se une una red geodésica de Tercer orden con lados que van de 3 a 10 Km.
El conjunto de vértices geodésicos forman una malla tupida de puntos, sobre los que se pueden apoyar los trabajos topográficos. Para determinar la posición y relaciones entre los vértices geodésicos es preciso referirlos a un sistema, una superficie conocida sobre la cual situarnos. Para estudiar la superficie terrestre y situar puntos en la misma, es necesario establecer un sistema de referencia para poder realizar la proyección de los puntos del relieve terrestre sobre la misma y permitir la elaboración de mapas y planos. Para establecer ese sistema de referencia estudiamos la forma de la tierra y la primera figura que nos aparece y que más se aproxima a la forma de la tierra se denomina Geoide, superficie equipotencial (unimos los puntos con - 1 -
TRABAJO DE CAMPO Y GABINETE ROCÍO MORAL ARENILLAS igual gravedad) que resulta de prolongar los mares por debajo de los continentes. Pero éste es de forma irregular y demasiado complejo, de ahí la necesidad de encontrar una superficie conocida, determinada y que se adapte lo más posible a la forma de la tierra, se recurre entonces al elipsoide de revolución que se adapte lo más posible al geoide y que se define por unos parámetros matemáticos, denominándose elipsoide de referencia. Los parámetros matemáticos que lo definen son eje mayor, eje menor, y el aplastamiento. Dada la dificultad que supondría escoger un elipsoide común, cada país ha escogido el que más se adapta a su zona geográfica concreta. En la Figura siguiente vemos la comparación entre las tres superficies estudiadas, es decir, entre la superficie terrestre real, el Geoide y el elipsoide de referencia. - 2 -
TRABAJO DE CAMPO Y GABINETE ROCÍO MORAL ARENILLAS 3. VERTICAL DE UN PUNTO Y ONDULACIÓN DEL GEOIDE. La vertical de un punto es la recta perpendicular a la superficie de la Tierra en ese punto. Si consideramos la superficie terrestre como geoide, se denomina vertical astronómica y pasa por el centro de la Tierra. Si, por el contrario nos referimos al elipsoide de referencia, se denomina vertical geodésica y no tiene que pasar por el centro del elipsoide. Se llama desviación de la vertical en un punto P del terreno al ángulo formado por dichas verticales. 4.
COORDENADAS GEOGRÁFICAS. Para proceder al conocimiento y determinaciones sobre la superficie terrestre, se recurre a proyectar y seccionar sobre ésta, con lo cual aparecen una serie de líneas, puntos y superficies que se definen a continuación: Eje terrestre, Polos. Es la recta imaginaria, alrededor de la cual gira la tierra en su movimiento de rotación. Los extremos de este eje en su intersección con la superficie de la tierra se denominan polos, correspondiendo el nombre de Polo Norte al que está en el lado de la constelación de la osa mayor. El otro extremo del eje es el Polo Sur. Plano meridiano y meridianos, meridiano cero. Todo plano que contiene al eje terrestre se llama Plano Meridiano. La línea intersección de este plano con la superficie terrestre se denomina círculo máximo o meridiano. Obviamente pasan por los polos y se toma uno como origen dando referencia a los demás, el meridiano cero. Plano Paralelo, Paralelos, Ecuador. Se denominan planos paralelos a todos aquellos que son perpendiculares al Eje de la Tierra, denominándose Plano Ecuatorial al que pasa por el centro de la Tierra y divide al Globo Terrestre en dos hemisferios, Hemisferio Norte y Hemisferio Sur, que se corresponden a cada Polo respectivo. - 3 -
TRABAJO DE CAMPO Y GABINETE ROCÍO MORAL ARENILLAS Cenit y nadir. Si nos situamos sobre un punto de la superficie de la tierra y trazamos una vertical tendremos sobre nuestra cabeza el cenit y atravesando la tierra pasaría al otro extremo, Nadir, recibiendo el nombre de antípodas ambos extremos entre sí. Plano horizontal en un punto Meridiana y Puntos cardinales. Se denomina plano horizontal en un punto al plano tangente a la superficie esférica en dicho punto, perpendicular a la dirección de la vertical. Meridiana geográfica de un punto es la recta intersección entre un plano horizontal y el plano meridiano que pasa por dicho punto. Éste nos marca sobre dicho plano horizontal la dirección Norte-Sur del polo correspondiente. Una perpendicular a la meridiana definiría una nueva dirección, con lo cual partiendo del punto intersección tendríamos cuatro direcciones contrapuestas. Los puntos de proyección al infinito de dichas direcciones se denominan Puntos Cardinales, los correspondientes a cada polo reciben el mismo nombre, norte y sur, los otros dos Este y Oeste, se corresponden con la derecha e izquierda de un observador situado en el punto y teniendo al frente el Norte, su espalda quedase al Sur. Por convenio internacional se marcan con las letras N, S, E y W. - 4 -
TRABAJO DE CAMPO Y GABINETE ROCÍO MORAL ARENILLAS Coordenadas geográficas. Acimut Geográfico. La localización de un punto sobre la superficie de la tierra queda determinada por la intersección del meridiano y del paralelo que pasan por dicho punto, y que se definen como Coordenadas Geográficas, Longitud y Latitud. Longitud de un punto es la medida, en grados sexagesimales, del arco de paralelo intersectado entre el meridiano que pasa por el punto y el meridiano origen o meridiano cero (Greenwich). Las longitudes se miden de 0º a 180º y puede ser hacia el Este (positiva) o hacia el Oeste (negativa) y suele representarse por la letra λ. Latitud de un punto es la medida, en grados sexagesimales, del arco de meridiano interceptado entre el ecuador y el paralelo del lugar; hacia el Norte se considera positiva y hacia el Sur negativa y suele representarse por la letra griega φ. - 5 - TRABAJO DE CAMPO Y GABINETE ROCÍO MORAL ARENILLAS El norte geográfico, como hemos visto en el apartado anterior, lo define la meridiana geográfica. Se llama acimut geográfico de una dirección AB, al ángulo que forma dicha dirección con el norte geográfico y se designa con la letra θ. Igualmente, el acimut se mide a partir del norte geográfico y en el sentido de las agujas del reloj, de 0º a 360º. 5. DATUM. Recibe el nombre de Datum el punto tangente al elipsoide y al geoide, donde ambos son coincidentes. Cada Datum está compuesto por: − Un Elipsoide de referencia, definido por a,b y aplastamiento. − El punto de coincidencia de geoide y elipsoide, llamado fundamental, definido por sus coordenadas geográficas longitud y latitud. Además del acimut de una dirección con origen en el punto fundamental, que al no ser coincidentes la vertical astronómica y geodésica, se produce una desviación en la vertical y en el meridiano. Esta desviación se denomina: Eta > Desviación en la vertical. Xi > Desviación en el meridiano. La desviación de la vertical ya la hemos estudiado, nos centraremos entonces en la Desviación en el meridiano. Al no pasar la vertical geodésica por el centro del elipsoide de revolución, se origina un punto ficticio por el que pasa y que puede no pertenecer al el eje terrestre, cuando esto pasa existe una Xi. Estas dos desviaciones sólo se calculan para el punto fundamental y no para los demás. 6. CAMPO
MAGNÉTICO TERRESTRE. Si una aguja imantada se suspende por su centro de gravedad de manera que pueda girar libremente alrededor de él, se observa que, después de una serie de oscilaciones, toma una dirección fija que vuelve a recuperar siempre - 6 -
TRABAJO DE CAMPO Y GABINETE ROCÍO MORAL ARENILLAS que se la separe de ella y además se inclina más o menos respecto a la horizontal. Este hecho nos indica la existencia de un campo magnético terrestre, comportándose la Tierra como un enorme imán con sus dos Polos magnéticos. Estos polos magnéticos se encuentran próximos a los geográficos, pero no son coincidentes con ellos, y reciben el nombre de polo magnético norte y polo magnético sur. El ánguloα que forma la aguja con la horizontal se llama ángulo de inclinación magnética. Al no coincidir los polos geográficos con los magnéticos, resulta evidente que tampoco coincidirán las respectivas meridianas geográfica y magnética, sino que, en un punto cualquiera de la superficie terrestre ambas formarán un ángulo que se denomina de declinación magnética, δ. Aparece entonces otro norte, el norte magnético, definido por la meridiana magnética y que nos materializa la brújula.. Se llama Rumbo de una dirección AB, al ángulo que forma dicha dirección con el norte magnético y se designa con la letra R, se mide a partir del norte magnético y en el sentido de las agujas del reloj, de 0º a 360º. 7.
BIBLIOGRAFÍA. − Manual de Topografía, E.U.A.T. Curso 2002-03. − www.cartesia.org > Nociones de Geodesia y GPS, por Jorge Franco Rey. > Cartografía. Coordenadas Geográficas, Proyección UTM y Datum, por Ignacio Alonso Fernández-Coppel. > Datum, por Ignacio Alonso Fernández-Coppel. - 7
REFERENCIAS
