Estación Total

¿ QUÉ ES UNA ESTACIÓN TOTAL ? 

Se denomina estación total a un instrumento electro-óptico utilizado en topografía, cuyo funcionamiento se apoya en la tecnología electrónica. Consiste en la incorporación de un distanciómetro y un microprocesador a un teodolito electrónico.

Algunas de las características que incorpora, y con las cuales no cuentan los teodolitos, son una pantalla alfanumérica de cristal líquido (LCD), leds de avisos, iluminación independiente de la luz solar, calculadora, distanciómetro, trackeador (seguidor de trayectoria) y la posibilidad de guardar información en formato electrónico, lo cual permite utilizarla posteriormente en ordenadores personales. Vienen provistas de diversos programas sencillos que permiten, entre otras capacidades, el cálculo de coordenadas en campo, replanteo de puntos de manera sencilla y eficaz y cálculo de acimutes y distancias.

FUNCIONAMIENTO.

 Vista como un teodolito, una estación total se compone de las mismas partes y funciones. El estacionamiento y verticalización son idénticos, aunque para la estación total se cuenta con niveles electrónicos que facilitan la tarea. Los tres ejes y sus errores asociados también están presentes: el de verticalidad, que con la doble compensación ve reducida su influencia sobre las lecturas horizontales, y los de colimación e inclinación del eje secundario, con el mismo comportamiento que en un teodolito clásico, salvo que el primero puede ser corregido por software, mientras que en el segundo la corrección debe realizarse por métodos mecánicos.

El instrumento realiza la medición de ángulos a partir de marcas realizadas en discos transparentes. Las lecturas de distancia se realizan mediante una onda electromagnética portadora con distintas frecuencias que rebota en un prisma ubicado en el punto a medir y regresa, tomando el instrumento el desfase entre las ondas. Algunas estaciones totales presentan la capacidad de medir "a sólido", lo que significa que no es necesario un prisma reflectante.

Este instrumento permite la obtención de coordenadas de puntos respecto a un sistema local o arbitrario, como también a sistemas definidos y materializados. Para la obtención de estas coordenadas el instrumento realiza una serie de lecturas y cálculos sobre ellas y demás datos suministrados por el operador.

Las lecturas que se obtienen con este instrumento son las de ángulos verticales, horizontales y distancias. Otra particularidad de este instrumento es la posibilidad de incorporarle datos como coordenadas de puntos, códigos, correcciones de presión y temperatura, etc. La precisión de las medidas es del orden de la diezmilésima de gonio en ángulos y de milímetros en distancias, pudiendo realizar medidas en puntos situados entre 2 y 5 kilómetros según el aparato y la cantidad de prismas usada.

TEODOLITO, ESTACIÓN TOTAL Y GPS.

Genéricamente se los denomina estaciones totales porque tienen la capacidad de medir ángulos, distancias y niveles, lo cual requería previamente de diversos instrumentos. Estos teodolitos electro-ópticos hace tiempo que son una realidad técnica accesible desde el punto de vista económico.

Su precisión, facilidad de uso y la posibilidad de almacenar la información para descargarla después en programas de CAD ha hecho que desplacen a los teodolitos, que actualmente están en desuso. Por otra parte, desde hace ya varios años las estaciones totales se están viendo desplazadas por el GPS en trabajos topográficos.

Las ventajas del GPS topográfico con respecto a la estación total son que, una vez fijada la base en tierra no es necesario más que una sola persona para tomar los datos, mientras que la estación requería de dos, el técnico que manejaba la estación y el operario que situaba el prisma. Por otra parte, la estación total exige que exista una línea visual entre el aparato y el prisma, lo que es innecesario con el GPS.

Sin embargo, no siempre es posible el uso del GPS, principalmente cuando no puede recepcionar las señales de los satélites debido a la presencia de edificaciones, bosque tupido, etc. Además, la mayor precisión de la estación (pocos milímetros frente a los centímetros del GPS) la hacen todavía necesaria para determinados trabajos, como la colocación de apoyos de neopreno bajo las vigas de los puentes, la colocación de vainas para hormigón postensado, el replanteo de vías férreas, etc.

 HISTORIA

La primera estación total encontrada es de Trimble modelo GEODIMETER de 1971, luego el modelo GUPPY fabricada en 1976 por TOPCON, entre otras. Al ser una suma de instrumentos su avance va en función de la innovación tecnológica de sus diferentes componentes, en 1990 se comercializo la E.T. Robótica, 1993 se sumo la recepción GPS, y en 2003 la tecnología R-Track para el rastreo de señal LC2, permite que el trabajo con una estación total sea más dinámico y de gran precisión.
En relación al manejo de información inicialmente se leía en display y se transcribía en la libreta de campo; luego al aparecer las libretas electrónicas esta información era pasada al ordenador con el programa usado según el modelo o marca.
Actualmente los equipos tienen micro procesadores incluidos que permiten realizar varias etapas en paralelo.
Podemos encontrar equipos fabricados por empresas como SOKKIA, LEICA, STONE, SPECTRA, PENTAX, NIXON, TOPCON, etc.

   TIPOS DE ESTACION TOTAL

Tipos		Observaciones
Convencional (electrónicas)	Pantalla alfanumérica , requiere prismas reflectantes La plomada suele ser óptica El distanciometro es óptico-electrónico EDM	Sensibles a la lluvia La transmisión de datos se hace por usb, o Bluetooth
	Plomada laser Mejor resistencia al medio ambiente Requiere un solo prisma Medidor  electrónico de ángulos	La distancia horizontal, la diferencia de alturas y las coordenadas se calculan automáticamente.
Con GPS	El sistema de navegación satelital permite controlar el instrumento desde un lugar independiente	no funcionan en interiores ni debajo de una cobertura de árboles muy densa
Robóticas	Medición sin prisma de hasta 2000m en series 9000. Registro fotográfico. Medición asistida con imagen, registro	Diseño avanzado, liviano y resistente.

   FUNCIONAMIENTO

El levantamiento, trazo y replanteo se basa en la triangulación, se establecen dos puntos con coordenadas conocidas o asumidas (Stn coordinate y Back sight), luego se ubica la Estación Total en el pto Stn, y desde este se mira hacia el back sight, marcando la recta base desde donde se tomaran todos los datos posteriores. Finalmente se empieza la obsevación, de todos los puntos a levantar o trazar.

Generalmente se requiere introducir los datos de altura del instrumento, las coordenadas de la estación y el segundo punto (back sight) en el programa instalado.

El montaje de la estación suele tomar 3 minutos en campo (15 en principiantes), y se realiza del siguiente modo:

Selección y marcado del punto de control topografico (pintura roja, marcadores, etc)

Montaje y centrado del instrumento, se elegira un punto con buena visibilidad hacia la mayor cantidad de puntos, ejemplo un cruce de calle.

Se nivela primero el tripode centrando la burbuja del nivel circular con el manejo de dos patas del mismo, Luego con la base niveladora utilizando los tornillos de nivelación, se comprueba girando el instrumento y verifica cuando la burbuja se mantiene en la misma posición. Se verifica finalmente el punto topografico y se corrige de ser necesario.

Otra opción es la nivelación por pantalla, ahorra tiempo al corregir solo los tornillos.

Dependiendo del modelo elegido se introducen los datos que solicite cada programa; de no tener un punto conocido se puede asumir de inicio coordenadas NO, EO, o SO, con valores de 5000, 5000 o 1000, el back sight es mejor ubicarlo a una distancia conveniente como 10 o 100mts.

Se recomienda que el ángulo “0” sea el del norte magnético.

Finalmente se descargan los datos en la PC, o se supervisan en el momento a distancia, los sofwars mas usados son: Prolink ( *.ssp, *.sdr) o Cad (*.dxf, *.txt), entre otros.

Esto se puede resumir en los siguientes pasos:

1.    Centra y Nivelar la E.T. en el pto elegido y marcar dicho punto.

2.    Orientar el levantamiento ubicando el Back sight y,

3.    procede a la observación ubicando punto por punto

PARTES Y ACCESORIOS

   Pantalla

   Radio

Trípode

   Teclado

   Lente Telescopico

Tripode: estructura sobre la que se fija el aparato en el terreno.

Base niveladora: plataforma que une la Estación Total con el trípode con tres tornillos niveladores y un nivel circular

Estación Total: aparato en si mismo posee una lente telescópico con objetivo laser, teclado, pantalla y un procesador interno para calculo y almacenamiento de datos, además de balones de litio recargables.

Controlador de campo:  con sistema bluetooth y procesador.

Prisma u objetivo (target): pieza que se ubica en los bastones sobre los puntos elegidos que al ser observados por la estación capta el laser y se obtienen los datos.

Bastón porta prisma: bastón metálico con altura ajustable sobre la que se coloca un prisma, posee un nivel circular para ubicarse con precisión en el punto elegido.

Radio: permite la comunicación en el momento.

Otros accesorios: 

brújula, que se usa para orientar la estación hacia el norte magnetico.

 PERSONAL NECESARIO

Se recomienda en el trabajo de campo

1 supervisor

1 operador de Estación Total

2 prismeros

1 digitalizador – trabajo de gabinete

Para agilizar el trabajo se suelen usar dos estaciones totales.

SISTEMA DE MEDICIÓN

Las distancias se miden por ondas electromagnéticas de distinta frecuencia, (microndas o infrarrojas) o por rayo laser que comunica la E.T. con un prisma instalado en un bastón. Los modelos robóticos usan distanciometros sin prisma.

La medición ángular se hace en grados sexagesimales y en centesimales, y la precisión de las medidas es del orden de la diezmilésima de gonio en ángulos y de milímetros en distancias, pudiendo realizar medidas en puntos situados entre 2000 y 5000 metros dependiendo de los equipos y prismas- Las unidades de medida se dan en gonio que es equivalente a 1/200ñ, y alcanzan los 2000m de distancia.

  ESTACION TOTAL VS SISTEMAS SATELITALES

La gran ventaja que mantiene la Estación Total contra los sistemas satelitales son los trabajos bajo techo y subterráneos, además de aquellos donde el operador no puede acceder, como torres eléctricas o riscos, y que con sistemas de medición sin prisma de hasta 3000m (a la fecha) estos levantamientos se pueden hacer por una persona y desde un sólo punto, aunque en este aspecto los Escáners Láser y la tecnología LIDAR han estado ganando terreno. 

“El GNSS (Sistema Satelital de Navegación Global, por sus siglas en inglés) abarca sistemas como el GPS, antes conocido como Navstar, de E.E.U.U., el GLONASS, de Rusia, El COMPASS de China y el GALILEO de la Unión Europea.  Las ventajas del GNSS topográfico con respecto a la estación total son que, una vez fijada la base en tierra no es necesario más que una sola persona para tomar los datos, mientras que la estación requería de dos, el técnico que manejaba la estación y el operario que situaba el prisma; y aunque con la tecnología de Estación Total Robótica, esto ya no es necesario, el precio de los sistemas GNSS ha bajado tanto que han ido desplazando a aquellas en campo abierto. Por otra parte, la estación total exige que exista una línea visual entre el aparato y el prisma (o punto de control), lo que es innecesario con el GNSS, aunque por su parte el GNSS requiere al operario situarse en dicho punto, lo cual no siempre es posible..” 

A continuación les dejo una imagen de una  Estación Total y sus diferentes partes.