Informe 2º Topografia 2i419

UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

INFORME DE CAMPO Nº 2:

LEVANTAMIENTO CON MANEJO DE LAS COORDENADAS UTM ASIGNATURA

:

TOPOGRAFIA II

PRESENTADO POR

:

VILLALOBOS LIMACHI, JENRRI

CODIGO

:

009100886-C

CORREO

:

[email protected]

DOCENTE

:

ING. HENRY LEZAMA SUCAPUCA

CUSCO – PERÚ 2010

P. A. P. de INGENIERIA CIVIL

TOPOGRAFIA II

INFORME Nº002 - JVL-HLS/TOPOGRAFIA II/PAP.IC/FI/UAC-2010 A

:

Ing. Henry Lezama Sucapuca Docente de la Asignatura de Topografía II.

DE

:

Jenrri Villalobos Limachi Alumno de la Asignatura de Topografía II.

ASUNTO

:

Practica de Campo Nº002 “ Levantamiento Con Manejo De Las Coordenadas UTM ”

FECHA

:

26/09/2010

Me es grato dirigirme a UD. Con la finalidad de poner en su conocimiento el informe de prácticas de campo Nº 002, “Levantamiento Con Manejo De Las Coordenadas UTM” del curso de Topografía II del semestre 2010-II, realizado el día domingo 19 de setiembre del presente año en SACSAYHUAMAN. En cuanto informo para los fines pertinentes:  Índice  Presentación  Introducción  Objetivos de la practica  Marco teórico  Ubicación de la practica  Instrumentos utilizados  Desarrollo de la practica  Observaciones  Recomendaciones  Conclusiones  Bibliografía  Anexos Cumplo con informar a Ud. Ingeniero para los fines que vea por conveniente. ATTE. ----------------------------------------------Jenrri Villalobos Limachi Alumno del Curso -2-

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INDICE

Presentación Introducción Objetivos de la Practica Marco Teórico Ubicación de la Practica Instrumentos Utilizados Desarrollo de la Practica Observaciones Recomendaciones Conclusiones Bibliografía Anexos

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PRESENTACION

Señor Docente del Curso de Topografía II del Programa Académico Profesional de Ingeniería Civil de la Universidad Andina del Cusco, pongo a vuestra consideración el informe de la segunda práctica de campo intitulado: “Levantamiento Con Manejo De Las Coordenadas UTM” Este trabajo pretende cubrir un importante campo de actuación de los ingenieros como es el de:  Manejo y utilización del GPS Navegador  Manejo y utilización de Coordenadas UTM  Levantamientos Topográficos Estas son algunas de las actividades que se realizaron, donde yo como estudiante de Ingeniería Civil y próxima Ingeniero Civil se me exigirá hacerlo con la mayor precisión posible, utilizando los métodos y aparatos adecuados.

Jenrri Villalobos Limachi

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INTRODUCCIÓN

Sistema de Posicionamiento Global es el significado de las siglas en inglés de GPS, con este pequeño aparato podemos ubicarnos en cualquier parte del planeta, ya que una veintena de satélites están girando a todo momento alrededor del mismo, de esta manera podemos medir el perímetro de un terreno y en un Sistema de Información Geográfico podemos ubicar al predio, y darle a este características como superficie, distancia de cada uno de sus linderos, uso actual, pendientes, zonas de conflicto, uso potencial del suelo, fertilidad, riego y otros más. Un navegador GPS es un aparato electrónico que permite la localización exacta de una persona o de un coche (aquel que lleva el dispositivo GPS) a través de la conexión directa con diferentes satélites. Además permite el cálculo de una ruta entre dos puntos y recomienda el mejor trayecto a seguir para llegar desde un lugar a otro. Esta funcionalidad ha revolucionado el mundo de los viajes y del movimiento por carretera que hoy en día ya no se entienden sin este tipo de aparatos. Los navegadores GPS permiten llegar fácilmente a cualquier lugar y con solo seguir las indicaciones que da el navegador GPS. El sistema de coordenadas UTM fue desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos en la década de 1940. El sistema se basó en un modelo elipsoidal de la Tierra. Se usó el elipsoide de Clarke de 1866 para el territorio de los 48 estados contiguos. Para el resto del mundo –incluidos Alaska y Hawái– se usó el Elipsoide Internacional. Actualmente se usa el elipsoide WGS84 como modelo de base para el sistema de coordenadas UTM. Levantamiento

Topográfico

o

Planimétrico,

georeferenciado

en

coordenadas UTM, con las divisiones convenidas, por ejemplo canales de riego y uso actual del terreno en plano formato A0.

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OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA

 Ampliar el conocimiento en el manejo del GPS navegador.

 Obtener coordenadas UTM con el GPS navegador.

 Obtener un levantamiento con el GPS navegador.

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MARCO TEORICO GPS GPS – Sistema de Posicionamiento Global o Global Positioning System se inició como un proyecto para permitir a las unidades militares de Estados Unidos conocer su posición en todo momento y en cualquier lugar del mundo. Navegador GPS Un navegador GPS es un aparato electrónico que permite determinar en todo el mundo la posición de un objeto, una persona, un vehículo o una nave, con una precisión hasta de centímetros (si se utiliza GPS diferencial), aunque lo habitual son unos pocos metros de precisión. Además un navegador GPS permite el cálculo de una ruta entre dos puntos y recomienda el mejor trayecto a seguir para llegar desde un lugar a otro.

Sistema GPS El sistema GPS consiste en una constelación de 24 satélites, 21 satélites primarios y 3 de reserva, que orbitan circularmente a 20.000 km de la Tierra dando una vuelta cada 12 horas. Las señales de estos satélites proporcionan una posición tridimensional de alta precisión, de forma permanente y en cualquier lugar del mundo, que el receptor GPS decodifica y transforma en latitud, longitud, altitud, rumbos y rutas marítimas o terrestres y velocidad de vehículos en movimiento como barcos, aviones o automóviles, entre otros -7-

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datos. Las órbitas de los satélites forman una red que envuelve la esfera terrestre, de forma que desde cualquier punto teórico de su superficie se puedan ver 5 satélites. De este modo y dependiendo de la orografía, el receptor GPS puede recibir y procesar las señales emitidas por al menos 3 satélites.

La posición tridimensional (latitud, longitud y altitud), conocida como 3D, requiere cuatro satélites a la vista, mientras que la bidimensional (latitud y longitud), llamada 2D sólo necesita tres. La mayoría de los receptores GPS pueden recibir y procesar hasta ocho satélites simultáneamente, aunque la recepción de un mínimo de tres, permite la navegación terrestre o marítima, prácticamente las 24 horas del día en cualquier lugar de la Tierra. El Sistema GPS es una red de satélites estadounidenses cuya tarea es proporcionar la infraestructura necesaria para permitir una localización precisa en el entorno planetario. La red está constituida por un mínimo de 24 satélites (y un máximo de 32) a 20.200Km de altura, en seis planos orbitales. Su periodo de rotación es, por lo tanto, de 12 horas sidéreas exactas. El sistema está diseñado para que haya en todo momento entre 8 y 12 satélites visibles en cualquier punto de la Tierra, exceptuando latitudes muy elevadas (los polos terrestres). Sistema de Coordenadas Universal Transversal de Mercator El Sistema de Coordenadas Universal Transversal de Mercator (En inglés Universal

Transverse Mercator, UTM) es un sistema de coordenadas basado en la proyección cartográfica transversa de Mercator, que se construye como la proyección de Mercator normal, pero en vez de hacerla tangente al Ecuador, se la hace tangente a un meridiano. A diferencia del sistema de coordenadas geográficas, expresadas en longitud y latitud, las magnitudes en el sistema UTM se expresan en metros únicamente al nivel del mar que es la base de la proyección del elipsoide de referencia. -8-

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CARACTERÍSTICAS DE LAS COORDENADAS UTM Y DESCRIPCIÓN DE ESTE TIPO DE COORDENADAS CARACTERÍSTICAS DE LAS ZONAS UTM 

Aquí teneis una representación de las 60 zonas UTM de la Tierra. Dibujo realizado por Peter H. Dana, de la Universidad de Texas. Es importante destacar aquí que a las zonas, también se les llama husos. Por lo que podemos decir que la Tierra esta dividida en 60 husos, y podemos hablar del huso 30, del huso 31, etc.





Cada zona UTM está dividida en 20 bandas (desde la C hasta la X) o

Las bandas C a M están en el hemisferio sur

o

Las bandas N a X están en el hemisferio norte.

Una regla útil es acordarse de que cualquier banda que esté por encima de N (de norte) está en el hemisferio norte.



Las primeras 19 bandas (C a W) están separadas o tienen una altura de 8° cada una. La banda 20 o X tiene una altura de 12°



España está incluida en las zonas/husos 28 (Islas Canarias), 29 (Galicia), 30 (Centro de España y España occidental), y 31 (España oriental e Islas Baleares).



También quisiera destacar que en el esquema de abajo, y por razones didácticas y por simplificación, se representa cada

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DESCRIPCIÓN DE LAS COORDENADAS UTM 

Por definición, cada zona UTM tiene como bordes o tiene como límites dos meridianos separados 6°.



Esto crea una relación entre las coordenadas geodésicas angulares tradicionales (longitud y latitud medida en grados) y las rectángulares UTM (medidas en metros) y permite el diseño de fómulas de conversión entre estos dos tipos de coordenadas.



La línea central de una zona UTM siempre se hace coincidir con un meridiano del sistema geodésico tradicional, al que se llama MERIDIANO CENTRAL. Este meridiano central define el origen de la zona UTM (ver adelante).



En realidad, este esquema no está dibujado a escala. La altura de una zona UTM es 20 veces la distancia cubierta por la escala horizontal. Se ha dibujado así por razones de espacio.



Por tanto, los límites este-oeste de una zona UTM está comprendida en una región que está 3° al Oeste y 3° al Este de este meridiano central. Los meridianos centrales están también separados por 6° de longitud.

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

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Los límites Norte-Sur de una zona UTM es aquella comprendida entre la latitud 84° N, y la latitud 80° S. El resto de las zonas de la Tierra (las zonas polares) están abarcadas por las coordenadas UPS (Universal Polar Stereographic).



Cuando se considera la orientación norte-sur, una línea de una zona UTM coincide con los meridianos de las coordenadas angulares SÓLO en el meridiano central.



En el resto de la zona no coinciden las líneas de la zona UTM (el grid) con los meridianos. Estas diferencias se acentuan en los extremos derecho e izquierdo de la zona UTM, y se hacen mayores conforme nos alejamos del meridiano central.



Por esta razón, en una zona UTM, la ÚNICA línea (de grid) que señala al verdadero norte es aquella que coincide con el meridiano central. Las demás líneas de grid en dirección norte-sur se desvían de la dirección del polo norte verdadero. El valor de esta desviación la llaman CONVERGENCIA DE CUADRÍCULA. Los mapas topográficos de cierta calidad suelen incluir esta información referenciándola con el centro del mapa. La declinación en el hemisferio norte es Oeste cuando el valor de Easting es inferior a 500.000 metros, y es Este cuando es mayor de 500.000 metros. Ver el esquema de arriba para verlo mejor.



Puesto que un sistema de coordenadas rectangulares como el sistema UTM no es capaz de representar una superficie curva, existe cierta distorsión. Considerando las 60 zonas UTM por separado, esta distorsión es inferior al 0,04%.



Cuando se considera la orientación este-oeste, sucede un fenómeno parecido. Una línea UTM coincide con una sola línea de latitud: la correspondiente al ecuador. Las líneas de grid de la zona UTM se curvan hacia abajo conforme nos movemos al norte y nos alejamos del meridiano central, Y NO coinciden con las líneas de los paralelos. Esto se debe a que las líneas de latitud son paralelas al ecuador en una superficie curva, pero las líneas horizontales UTM son paralelas al ecuador en una superficie plana.



Una zona UTM siempre comprende una región cuya distancia horizontal al Este (Easting) es siempre inferior a 1.000.000 metros (de hecho, la "anchura" máxima

de una zona UTM tiene lugar en el ecuador y corresponde aproximadamente a 668 km, ver adelante). Por eso siempre se usa un valor de Easting de no más de 6 dígitos cuando se expresa en metros. 

Para cada hemisferio, una zona UTM siempre comprende una región cuya distancia vertical (Northing) es inferior a 10.000.000 metros (realmente algo más de

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9.329.000 metros en la latitud 84° N). Por eso siempre se usa un valor de Northing de no más de 7 dígitos cuando se expresa en metros. 

Por esta razón siempre se usa un dígito más para expresar la diastancia al norte (Northing) que la distancia al este (Easting).



Por convenio, se conidera EL ORIGEN de una zona UTM al punto donde donde se cruzan el meridiano central de la zona con el ecuador. A este origen se le define: o

con un valor de 500 km ESTE, y 0 km norte cuando consideramos el hemisferio norte.

o

con un valor de 500 km ESTE y 10.000 km norte cuando consideramos el hemisferio sur



OJO. Eso significa que los extremos izquierdos y derecho de la zona UTM no corresponden nunca a las distancias 0 y 1000 km, respectivamente. Eso es asi porque la zona UTM nunca tiene un ancho de 10.000 km. Recordar que 6° de longitud equivalen a una distancia aproximada de 668 km en el ecuador, y se hace menor conforme aumenta la latitud hacia ambos polos, porque la Tierra es casi una esfera.



Al dar al origen (punto medios de la zona) un valor de 500 km, decimos que estamos dando un FALSO ORIGEN, y además, UN FALSO EASTING y un FALSO NORTHING. Se pretende de esta forma que nunca se usen valores negativos.



¡SORPRESA! (y además algo dificil de explicar). Si tuvierais una oportunidad, observareis que algunos mapas digitales, como los de la Junta de Andalucía, están todos referenciados usando la zona UTM 30. ¿Cómo puede ser esto posible si Andalucía, por tomar un ejemplo, está comprendido en las zonas UTM 29 y 30?. Voy a tratar de explicarlo . o

La zona UTM 30 tiene como límites los paralelos 6° W (en el extremo izquierdo) y 0° (meridiano de Greenwhich, en el extremo derecho). He mirado la gráfica de arriba para saberlo.

o

Esto significa que en la parte central de la zona 30 tiene que estar por definición el meridiano central 3° W. También por definición decimos que sus coordenadas UTM deben ser, en el ecuador, UTM 30N 500000, 0 (recuerda, en el ecuador, el valor del norte es 0 (cero).

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o

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La esquina izquierda de la zona UTM 30 en el ecuador debe ser por tanto referida como zona UTM (166008, 0). ¿Cómo lo he sabido?. Esta esquina izquierda tiene las coordenadas 6°W; 0°N. Lo único que tengo que hacer ahora es convertir este valor en coordenadas UTM con un programa como OZIExplorer que hace las conversiones por mi.

o

Por las mismas razones, la esquina derecha de la zona UTM 30, tiene las coordenadas 0°E; 0°N, y debe coincidir con las coordenadas UTM (833992, 0). Esto se puede determinar bien porque o lo convierto directamente con OZIExplorer, o porque sé que la mitad de una zona UTM en el ecuador equivale aproximadamente a 333.992 metros (500.000-166008=333.992 metros, luego la esquina derecha es 500.000+333.992=833.992 metros). Esto también significa que 6° en el ecuador, la anchura máxima de una zona UTM es de 667988 metros.

o

Entonces, ¿que significaría que alguien te diera un valor de este (Easting) de UTM 30 120000 0?. En el ecuador, este límite de 120.000 metros de Easting está por debajo de los 166.008 metros del extremo izquierdo de la zona UTM 30. Esto significa, ni más ni menos, que en realidad estamos hablando de unas coordenadas comprendidas en la zona UTM 29, y no en la zona 30. Sería exactamente la coordenada UTM 29N 788000 0. Programas como OZIExplorer hacen esas conversiones directamente por tí. Por las mismas razones, cualquier región expresada en el ecuador con valores de este superiores a UTM 30N 833993 indicarían que está localizada en la zona UTM 31.

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Levantamiento Topográfico de Propiedades con tecnología GPS Adelante se encuentran las preguntas más frecuentes que ayudaran a entender de una mejor manera esta nueva herramienta. El GPS (Global Positional System) Sistema de Posicionamiento Global es el significado de las siglas en inglés de GPS, con este pequeño aparato podemos ubicarnos en cualquier parte del planeta, ya que una veintena de satélites están girando a todo momento alrededor del mismo, de esta manera podemos medir el perímetro de un terreno y en un Sistema de Información Geográfico podemos ubicar al predio, y darle a este características como superficie, distancia de cada uno de sus linderos, uso actual, pendientes, zonas de conflicto, uso potencial del suelo, fertilidad, riego y otros más. Agroprecisión posee varios tipos de GPS, cada uno con características individuales diferentes, los mismos que se utilizan dependiendo el tipo de trabajo a realizar. ¿De que maneras se puede hacer un levantamiento Topográfico? • Estación total electro-óptico de la gama más moderna, cuyo funcionamiento se apoya en la tecnología electrónica. • Recorriendo con un GPS por los linderos de la propiedad y cada uno de los lotes, construcciones, canales y otros sitios de importancia de la plantación. • Con interpretación fotogramétrica, a partir de fotografías aéreas (23 x 23 cm) tomadas anteriormente en la zona por el IGM a escala 1: 60000. • Imágenes satelitales de la zona. • Imágenes digitales aéreas de alta resolución, donde una avioneta toma fotografías aéreas a escala 1: 10000 de la propiedad mediante un sistema GPS y otro de procesamiento de imágenes aéreas, así se obtiene un mosaico de imágenes de alta resolución. ¿Cómo se entrega el trabajo final? Culminada la fase de campo y de oficina, se entrega el trabajo al cliente en dos formas, análogo y digital. • Analógico: Levantamiento Topográfico o Planimétrico, georeferenciado en coordenadas UTM, con las divisiones convenidas, canales de riego y uso actual del terreno en plano formato A0.

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Ubicación del terreno en Carta Topográfica digital georeferenciada 1:50 000 IGM correspondiente a la zona de la propiedad. Perímetro sobrepuesto en fotografía aérea digitalizada y georeferenciada del sector a partir del negativo del instituto Geográfico Militar. Modelo digital del terreno en tres dimensiones. Ubicación Socioeconómica de la finca en relación a poblados y ciudades cercanos. Información de las Características Biofísicas y Climáticas de la Zona escala 1:250 000. (Informe escrito) • Digital (CD): Plano Formato JPG (imagen), formato CAD (Auto CAD 2000) y SHP (arcview 3.2, Sistema de Información Geográfica), informe escrito en formato Microsoft Word. ¿Qué más puedo realizar con esta tecnología? Con la ayuda de un mapa podemos conocer la superficie de la propiedad, la superficie de cada uno de los lotes o a su vez ubicar y determinar el tamaño de los lotes, según el uso que vaya a darse. Con los modelos digitales del terreno se realizan mapas de pendientes donde identificamos zonas mecanizables, zonas susceptibles que requieren un cuidado especial de conservación de suelos y zonas con fuertes pendientes que no son aptas para la agricultura. A esto se le suma los mapas de fertilidad y de rendimientos, donde conocemos en cada sitio de la finca los niveles de nutrientes y los rendimientos, información que el analizará y tomará las medidas necesarias para mejorar el manejo y de esta manera ahorrar insumos.

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UBICACIÓN DE LA PRÁCTICA

DATOS DE LA PRACTICA

Fecha : C-19-09-10 Lugar : EXPLANADA DE SACSAYHUAMAN – CUSCO. Hora de Inicio: 11:00 horas Hora de término: 15:00 horas Clima: Soleado

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INSTRUMENTOS UTILIZADOS

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GPS navegador

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Libreta de campo

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DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

Al llegar a la EXPLANADA DE SACSAYHUAMAN, nos agrupamos para el desarrollo de la práctica a realizar.

Primer Paso.- Al estar en el lugar hicimos un reconocimiento del terreno. Segundo Paso.- Procedimos a tomar coordenadas UTM en diferentes puntos del terreno almacenándolos en una libreta de campo.

OBSERVACIONES

1. Al parecer no se tuvo la cantidad óptima de puntos para tener un mejor levantamiento. 2. No se tuvo las facilidades de axesibilidad a diferentes partes del terreno para un mejor levantamiento.

RECOMENDACIONES

Tener mas cuidado y paciencia en la toma de puntos UTM.

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CONCLUSIONES

1. Para realizar el levantamiento de un terreno, es necesario contar con la cantidad de datos de campo suficientes, para definir con precisión el trazo y puntos del terreno.

2. Durante la toma de datos se tuvieron algunos errores en la medición, que pudimos corregirlo a tiempo.

3. Concluimos que fue fundamental el uso del GPS, su uso fue importante para la toma de coordenadas UTM.

BIBLIOGRAFIA

Articulos del internet.

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Anexos Fotos:

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