2014USO DEL GPS NAVEGADOR

DOCENTE:

ING.BOCANEGRA JACOME, Miguel

RESPONSABLES:

BERNABÉ DAVILA, Guido BUSTAMANTE CIEZA,

Gianmarco CORONEL DAVILA, Junior CUMPA INOÑAN, Manuel RAZURI RUBIO, Carlos SANDOVAL GIL, Angie

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INTRODUCCIÓN

La Topografía, nombre derivado de la palabra griega “τοπογραϕια”, que significa descripción del terreno, es una disciplina cuya aplicación está presente en la mayoría de las actividades humanas que requieren tener conocimiento de la superficie del terreno donde tendrá lugar el desenvolvimiento de esta actividad.

Es la ciencia y la técnica de realizar mediciones de ángulos y distancias en extensiones de terreno lo suficientemente reducidas como para poder despreciar el efecto de la curvatura terrestre, para después procesarlas y obtener así coordenadas de puntos, direcciones, elevaciones, áreas o volúmenes, en forma gráfica y/o numérica, según los requerimientos del trabajo.

El presente informe tiene como objetivo general el reconocimiento y familiarización de los instrumentos de medición topográficas, el cual se realizaría de acuerdo con las instrucciones del docente del curso.

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I. TITULO: “USO DEL GPS NAVEGADOR”

II. OBJETIVOS:

Para una buena utilización del instrumento empleado, debemos aprender a usa los siguientes equipos de campo el GPS, brújula, winchas, por lo que podremos manipular adecuadamente y con mayor seguridad los instrumentos en el terreno, conociendo su uso y función.

Calcular el error de medidas de distancias al usar el GPS navegador que al usar la wincha y los jalones para calcular distancias.

Manejar y operar con técnica los instrumentos auxiliares para la solución de problemas elementales que puede realizar el ingeniero o técnico en el campo.

La correcta toma de las medidas de cota en terreno y saber cómo obtener los puntos del terreno usando el GPS, además la determinación de ángulos y longitudes pertenecientes a la poligonal.

Practicar el trabajo de campo en grupo, y así habituarnos con el futuro trabajo que realizaremos como ingenieros civiles.

III. EQUIPOS Y MATERIALES:

Los equipos que se utilizaron durante la primera práctica de campo fueron:

GPSmap 60csX.

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GPS 72H. (Usado en campo de práctica). La Wincha o cinta topográfica de 30 metros. La Brújula Topográfica. Los Jalones.

A continuación procederemos a describirlos:

1. GPSmap 60csX:

1.1. Características: Primero tenemos que desactivar el modo diferencial porque este

modo no nos ayuda a tomar medidas las medidas. Este modo diferencial toma dos señales de las doce para captar

los satélites geoestacionarios (no son GPS) por esto la precisión disminuye.

El receptor recoge las señales de los satélites y calcula su posición a partir de las informaciones recibidas. El GPS calcula una posición por triangulación.

El GPS funciona mediante una red de 24 satélites en órbita sobre el planeta tierra, a 20.200 km de altura, con trayectorias sincronizadas para cubrir toda la superficie de la Tierra.

Página de situación de satélites

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El círculo exterior

representa el

horizonte

Indicador de rumbo de

movimiento

Indicador de

intensidad de la señal

El círculo más interior representa una posición a 45 grados con relación al horizonte.

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1.2. Creación y uso de Waypoints : Los waypoints son localizaciones o marcas de tierra que usted

guarda en su GPS. Son localizaciones a las que desea volver. Puede añadir waypoints a las rutas y además crear un GoTo (Ir a) directamente al waypoint seleccionado. Los waypoints pueden ser creados usando tres métodos. Puede pulsar la tecla MARCAR cuando esté en la localización, crear un waypoint en la página del mapa o introducir coordenadas para un waypoint manualmente.

1.2.1.Marcar su posición actual: Use la tecla MARCAR para capturar rápidamente su

localización actual para crear un nuevo waypoint. Debe tener una posición válida (2D o 3D) fija para marcar su posición actual.

Como marcar su posición actual:1).- Mantenga pulsada la tecla MARCAR hasta que aparezca la página de waypoints. Un nombre de tres caracteres aparecerá por defecto y un símbolo es asignado al nuevo waypoint.

Página de marca de waypoint

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Símbolo de

Waypoint.

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Borrado de waypoints:1).-Puede borrar waypoints desde la página de waypoints.

NOTA (Cuando borre un waypoint, no puede recuperarlo del equipo).

Como borrar un waypoint:1).- Pulse BUSCAR para abrir el menú Buscar.2).- Resalte el icono de Waypoints y pulse ENTER para abrir la página de Waypoints.3).- Seleccione el waypoint que desee borrar y pulse ENTER. La página Waypoint se abrirá.4).- Resalte el botón Borrar y pulse ENTER. Aparece un mensaje de confirmación.5).- Resalte Sí y pulse ENTER para borrar el waypoint.

PARTES DEL GPSmap 60csX:

o Antena GPS.o Botón encendido.o Pantalla TFT color.o Zoom IN/OUT.o Página.o Joystick.o Encontrar.o Marcar.o Quitar.o Entrada.o Menú.

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2. GPS 72H (Usado en el campo):

2.1. Características:

El receptor recoge las señales de los satélites y calcula su posición a partir de las informaciones recibidas. El GPS calcula una posición por triangulación.

El GPS funciona mediante una red de 24 satélites en órbita sobre el planeta tierra, a 20.200 km de altura, con trayectorias sincronizadas para cubrir toda la superficie de la Tierra.

Pantalla de situación de satélites.

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Campos de datos.

Estado de Intensidad

de señal.

Localización.

Hora.

Fech

Localización de

satélites.

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2.2. Creación y uso de waypoints:

Los waypoints son localizaciones o puntos de referencia que graba y almacena la unidad GPS 72H. Puedes añadir waypoints a rutas y navegar directamente a un waypoints seleccionado.

Puedes crear waypoint mediante tres métodos. Puedes marcar tu localización actual, crear un waypoint en el mapa o introducir coordenadas de un waypoint manualmente.

2.2.1.Marcar su posición actual: Debes tener una posicion valida para marcar tu localizazion

actual.

Para marcar tu localizacion actual:

1).- Mantén pulsado el botón MARK hasta que aparezca la página Marcar waypoint.

2).- Se asigna un nombre de tres dígitos por defecto y un símbolo al nuevo waypoint. Para aceptar el waypoint con la información por defecto,

selecciona OK. Para cambiar la información del waypoint, selecciona el

campo adecuado. Tras realizar los cambios, selecciona OK.

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Símbolo del

waypoint.

Nombre del

waypoint

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Borrado de waypoints:

1).-Después de haber marcado el punto se presiona QUIT para salir de la pantalla de posición.

2).-Se presiona dos veces menú para acceder al MENÚ PRINCIPAL (si presionamos una vez se accede al menú de la pantalla).

3).-Luego seleccionamos la opción PUNTOS y presionamos ENTER para acceder a los puntos guardados.4).-Se presiona MENU y seleccionamos la opción borrar todo los waypoint.

PARTES DEL GPS 72H:

o Antena interna.o Botones.

Zoom In. Go to/mob. Alimentación. Quit. ZOOM OUT. Page. Menú. Enter/Mark.

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3. La Wincha o cinta topográfica:

3.1. Características:

Se trata de un instrumento que consiste en una cinta enrollada la cual se encuentra graduada al milímetro, con la que se puede realizar mediciones de grandes distancias.

Para realizar una medición primero ubicamos el cero de la cinta en uno de los puntos extremos. Luego vemos cuales son las menores divisiones que es lo que va a dar una idea de la precisión del instrumento.

Para obtener una medición exacta con este instrumento solo de debe someter una tensión solo de 20 Newton para poder obtener una medida exacta.

3.2. Dimensiones:

En nuestro caso la wincha que utilizamos está divida por un lado cada 1 cm. y por el otro lado cada 2 mm.

Anteriormente las cintas topográficas eran en su mayoría de 30 metros de longitud.

4. La Brújula Topográfica (Brújula Brunton):

4.1. Características:

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Una Brújula Brunton, también conocida como Brújula de geólogo, o tránsito de bolsillo Brunton, es un tipo de brújula de precisión.

Este instrumento posee una aguja imantada que se dispone en la dirección de las líneas de magnetismo natural de la Tierra.

Se usa principalmente para medir orientaciones geográficas, triangular una ubicación, medir lineaciones estructurales, planos y lugares geométricos de estructuras geológicas.

El tránsito de bolsillo Brunton es un instrumento especializado, usado ampliamente por aquellos que necesitan hacer mediciones precisas de ángulos.

Los usuarios principales de esta herramienta de medición son los geólogos, arqueólogos, ingenieros agrimensores e inspectores de campo.

PARTES DE LA BRUJULAo Mirilla.o Espejo.o Línea axial.o Mira plegable.o Pínula con una ranura y en el extremo una ventanilla.o Indicador Norte.o Limbo graduado.o Aguja magnética con el norte

pintado de color resaltante.o Inclinó metro.o Nivel circular. o Nivel cilíndrico.o Ajuste de la declinación

magnética.

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5. El Jalón:

5.1. Características: Es un tubo de acero que en uno de sus extremos termina en

punta lo que facilita hundirlo en el terreno.

Debe estar pintado con colores que contraste con la naturaleza,

por ejemplo de blanco y rojo.

5.2. Dimensiones: No hay nada estandarizado pero las que se tiene en el laboratorio

son de 2 metros de altura. Tienen 3/4“a 1” de diámetro pero en la actualidad en las tiendas comerciales de topografía hay más delgadas porque los instrumentos de medición son cada vez más precisos.

IV. MARCO TEÓRICO:

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1. El GPS navegador:1.1. Función:

Principal de un GPS es informar sobre la posición que ocupa, por medio de las coordenadas de longitud y latitud, de manera que dicha posición pueda situarse con facilidad en un mapa o plano.

Para marcar un punto en el cual nos encontramos que nos ayuda a saber las coordenadas (X, Y), elevación, localización de satélites.

Lo más importante es que la antena del GPS esté libre de cual objeto para que no interfiera con la captación de señal para obtener una mayor captación de las señales de los satélites.

2. El Jalón:

2.1. Función: Sirve para ubicar y materializar puntos topográficos a distancias

considerables, donde es más difícil su visualización. Hace alineamientos topográficos mediante el trazo y seguimiento

de líneas sobre el terreno.

2.2. Forma de uso:

El jalón debe ser ubicado perpendicular al terreno, es decir debe estar a nivelado respecto al suelo, esto se logra mediante una plomada u otro nivelador.

Para materializar un punto es necesario clavar el jalón con fuerza dentro del terreno.

Se debe tener cuidado con los jalones porque algunos están soldados y se pueden quebrar.

3. Wincha o Cinta Topográfica:

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3.1. Métodos de medición con la cinta:

En general lo que hay que hacer es simplemente extenderla entre los dos puntos que queremos medir evitando darle mucha tensión a la cinta y que se mantenga una recta.

El cero se pone al inicio y extendemos la cinta hacia el otro punto extremo.

Algunas cintas están fabricadas con fibras de vidrio, gracias a ello las cintas no se pueden estirar ni romper con facilidad (soportan altas tensiones).

3.2. Condiciones para la medición con wincha:

Las cintas tienen algunas condiciones para la medición sobre todo para evitar un amplio error en las medidas.

Unas de las condiciones a las que deben ser usados las cintas es por ejemplo: la temperatura (parecidas a las que fueron fabricadas) normalmente a 20°C. además del medio en la que se usan las cintas

La tensión es otra condición, en este caso los parámetros indicados en la cinta 20 N de fuerza.

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4. Brújula Brunton:

1.1. Función:

Sirve para hacer mediciones precisas de ángulos.

Se utiliza para obtener mediciones de grados direccionales (acimut) mediante el campo magnético de la Tierra.

1.2. Forma de medir ángulos:

a. Uso de trípode: Se coloca el trípode a nivel con el terreno hincando las tapas

topografías en el terreno.

Luego se arma el equipo se colocan sus pínulas adecuadamente.

Con el trípode se nivela la burbuja de nivel de aire circular y una vez que esta nivelado con las pínulas se mide el Angulo con respecto al norte magnético.

b. Medida manual: Se coloca la brújula a la altura de la cintura (donde normalmente

nos da la firmeza para poder empezar a medir).

La pínula la ponen casi en posición vertical, (no necesariamente).

Con la posición necesaria, en el espejo debemos ver el reflejo del jalón, el cual debe confundirse en una misma recta con la línea axial contenida en el espejo.

Con cuidado y tratando de mover lo menos posible la brújula, se continúa nivelando.

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Una vez listo se presiona el botón sujetador de la aguja para hacer la lectura adecuadamente y tendría el ángulo del jalón con respecto al norte magnético.

2. Azimut:

Se denomina así al ángulo medido desde el Norte Magnético hasta el alineamiento, en el sentido de las manecillas del reloj, puede tener valores desde 0º a 360º y ser medido desde la dirección norte o sur, sin embargo cuando no se indica dirección, se supone que se trata del norte.

3. Norte magnético:

El norte magnético es la dirección que señala la aguja imantada de una brújula la cual que no coincide con la dirección del Norte geográfico.

El norte magnético se desplaza paulatinamente, es decir está constante movimiento.

V. PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS:

1. Medición con Wincha o Cinta Topográfica:

Una vez ubicados y señalados los 5 puntos topográficos a lo largo del terreno se procedió a medir 4 veces cada longitud de los lados del pentágono formado por estos puntos dándole a la cinta la tensión necesaria para que forme aproximadamente una línea recta entre punto y punto.

En el primer recorrido empezamos la medición de la longitud existente entre los puntos topográficos denominados A y B respectivamente, colocando el cero de la cinta topográfica en el jalón que indicaba el punto A se extendió la cinta hasta llegar al jalón que indicaba la ubicación del punto B, una vez tomada la medida se continuó con la

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siguientes longitudes existentes entre punto y punto de la siguiente manera B – C, C – D, D – E, A – E.Este trabajo se realizó por los 6 integrantes de la brigada, dos integrantes ubicando el cero de la cinta topográfica en el jalón, 2 más en el centro de recorrido de la cinta para evitar las inconveniencias de la medida ocasionado por el terreno y 2 integrantes para leer la medida obtenida, uno de ellos con el cuadernillo de apuntes, todos esto para evitar errores.

Estas medidas se realizaron 4 veces distintas rotando la función de cada integrante por polígono medido con el objetivo de todos practicar.

RESULTADOS Y PROMEDIOS POR TRAMOS

TRAMO A - BL1 L2 L3 L4

9.27 9.25 9.25 9.27PROMEDIO

9.26TRAMO B - C

L1 L2 L3 L419.04 19.03 19.02 19.05

PROMEDIO19.035

TRAMO C - DL1 L2 L3 L4

13.31 13.32 13.31 13.32

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PROMEDIO13.315m

2. MEDICIÓN DE ÁNGULOS INTERNOS DEL POLÍGONO USANDO BRÚJULA

El procedimiento a seguir para poder obtener la medida de los ángulos internos de nuestro polígono formado por los puntos topográficos A, B, C, D y E será el siguiente: Se medirá, con ayuda de la brújula brunton, el azimut que se forma cuando desde el punto A observamos a través de las miras hacia el punto B, materializado por un jalón. Para que la medida del azimut obtenido sea la más precisa posible debemos seguir los pasos de uso de la brújula ya mencionadas anteriormente con el mayor cuidado posible.

Realizando esta operación se obtendrá:

Luego seguimos con la medida del azimut cuando desde el punto A se señala a través de las miras hacia el punto E, materializado por un jalón. Obteniéndose:

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Luego de realizar estas mediciones podemos obtener el ángulo BAE de la siguiente manera:

∅=335 °−244 °

∅=91 °

Seguimos los mismos pasos para poder obtener cada ángulo interno de nuestro polígono obteniendo:

ANGULOS

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BAE ABC BCD CDE AED91 138 97 87 129

SUMA DE ANGULOS INTERNOS542

VI. ANALISIS DE LOS RESULTADOS.

Realizados los cálculos y obtenidos los resultados empezamos a construir nuestro pentágono introduciendo datos (longitudes y ángulos) en el programa AutoCAD 2013, dándonos como resultado la siguiente gráfica.

Se puede apreciar que el pentágono no cierra en uno de sus vértices como debería, esto sucede porque, como señala el gráfico, el ángulo BAE debe ser de 89º y la distancia E-A’ debe ser menor. (Explicación más detallada en conclusiones).

VII. CONCLUSIONES.

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La primera y más importante conclusión a la que hemos podido llegar es que simplemente con la ayuda de estos instrumentos (brújula, jalones, wincha) podemos llegar a construir un polígono con sus medidas muy aproximadas.

Como hemos podido notar los ángulos obtenidos en la medición de campo superan por 2º a los 540º que deberían sumar, esto es porque como sabemos los cálculos de cualquier medición siempre tendrán un margen de error y será aún mayor si estos cálculos son realizados por la mano del hombre.

Debido al margen de error que siempre se tendrá cuando se realice una medición; las medidas que hemos realizado, si bien son bastante precisas, no lo son al 100% es por eso que al colocar los datos en el programa de computador AutoCAD, el cual utiliza medidas bastante precisas, el gráfico que nos mostrará tendrá errores a comparación del verdadero pentágono.

El ángulo BAE que hemos calculado con 91º en realidad tendría que ser 89º para que el pentágono cierre sus lados, esto no quiere decir que necesariamente el error se encuentra en este ángulo, al igual que la distancia EA=12.83 sobre pasa la dimensión real, como se dijo antes, esto no quiere decir que necesariamente el error se encuentra en la medición de este lado, sino más bien tanto los 2 grados de error y la distancia que sobrepasa son la acumulación de errores a lo largo de todas las mediciones.

VIII. OBSERVACIONES. Con ayuda del internet hemos podido averiguar que la brújula no debe

ir cerca del suelo debido a que puede estar enterrada alguna tubería de fierro o instalaciones eléctricas y esto puede producir una atracción local. De preferencia debe ir a la altura del observador.Debemos tener cuidado al momento de usar la brújula cerca de un reloj o celular pues puede ocasionar una atracción debido a su campo magnético.

Debemos recordar que según como nos dicta la teoría, estos puntos tomados por la topografía no son únicos en la tierra; si le damos coordenadas tomando puntos supuestamente fijos cerca al pentágono (por ejemplo algún árbol); este árbol puede ser cortado y se pierden las coordenadas.

El trabajo realizado en grupo nos enseñó a trabajar en equipo, lo cual es importante ya que nosotros como futuros ingenieros civiles, trabajaremos gran parte de nuestra vida universitaria y profesional interactuando con compañeros de los cuales muchas veces dependeremos para realizar un trabajo.

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FOTOS DURANTE LA REALIZACIÓN DEL TRABAJO

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MEDICIÓN DE AZIMUT USANDO LADRILLO COMO BASEMEDICIÓN DE CON CINTA TOPOGRÁFICA

MEDICIÓN CON CINTA TOPOGRÁFICA

MEDICIÓN DE AZIMUT USANDO LAS MANOS DE BASE