Métodos Altimétricos: Conceptos y Procedimientos de Nivelación Topográfica

Concepto de Nivelación

La nivelación tiene por objeto determinar:

• La diferencia de alturas entre dos o más puntos.
• La cota de una serie de puntos sobre un plano de comparación, ya sea para dibujar un plano acotado o para dibujar la sección del terreno en caso de que los puntos levantados estén alineados.
• Replantear puntos de superficies horizontales, como forjados, cimentaciones o solerías, o puntos de la pendiente de viales o saneamiento.

Para realizar el levantamiento con nivel se necesita el siguiente equipo:

• Un instrumento capaz de establecer una visual o un plano horizontal, por ejemplo, un nivel.
• Una mira de nivelación.
• Una libreta de campo, denominada libreta de nivelación, donde anotar los datos, realizar la comprobación de errores de cierre en el campo y dibujar el croquis del levantamiento.
• Una cinta métrica para situar los puntos sobre el plano que sirvió como base para realizar el levantamiento.

Métodos de Nivelación

Dependiendo del instrumento utilizado para obtener el desnivel entre dos puntos, existen tres métodos de nivelación diferentes:

• Nivelación por visuales horizontales: nivelación geométrica.
• Nivelación por visuales inclinadas: nivelación trigonométrica.
• Nivelación barométrica.

Nivelación por Visuales Horizontales o Geométrica

Para realizar este método se utiliza un nivel topográfico. Este instrumento es capaz de proporcionar visuales horizontales. Para hallar el desnivel entre dos puntos, se sitúa el instrumento en el punto medio de ambos, colocamos la mira sobre el primero y anotamos la lectura. Posteriormente, colocamos la mira sobre el otro punto y anotamos la lectura, siendo el desnivel entre ambos puntos la diferencia de lecturas obtenidas. Debemos colocar el nivel en el punto medio de la nivelada para asegurarnos de que el posible error que pudiera cometerse al realizar las lecturas por errores sistemáticos propios del instrumento quede compensado y libre de error.

Nivelación por Visuales Inclinadas

También denominada nivelación trigonométrica. El desnivel entre dos puntos se obtiene observando el ángulo cenital de la visual que va de un punto al otro y midiendo la distancia geométrica existente entre ellos. El desnivel o distancia vertical entre los dos puntos es el producto de la distancia geométrica por el coseno del ángulo cenital. Si se conoce la distancia reducida entre puntos, el desnivel es el producto de la distancia reducida por la cotangente del ángulo cenital. Este método se utiliza, normalmente, para nivelación a grandes distancias. Actualmente, se suelen utilizar taquímetros o estaciones totales.

Nivelación Barométrica

Es el menos preciso de los tres métodos. El desnivel se obtiene midiendo la diferencia de presión atmosférica entre puntos.

Superficies de Nivel, Superficie de Referencia, Altitud y Cota

Puntos Geodésicos Permanentes y Puntos Temporales de Referencia

Recordemos que en planimetría podemos considerar plana la superficie terrestre, sin cometer grandes errores. En altimetría o nivelación, esto no es posible, dado que la esfericidad terrestre puede llegar a tener una gran importancia. Se denomina superficie de nivel a una superficie equipotencial y concéntrica a la de la Tierra, a la que se considera como esférica. La intersección del plano vertical que pasa por dos puntos de la superficie terrestre con una superficie de nivel da lugar al concepto, mucho más utilizado en nivelación, de línea de nivel. La superficie de referencia es aquella superficie de nivel con altitud igual a cero. En España, esta superficie de nivel pasa por el punto altimétrico fundamental o Datum, cuya altitud coincide con el nivel medio del mar en Alicante. Se llama superficie de comparación a la superficie de nivel arbitraria que pasa por el punto que consideramos origen de nuestro levantamiento. La altitud es la altura de un punto sobre la superficie del nivel del mar. La cota es la altura de un punto sobre una superficie de comparación cualquiera. El desnivel entre dos puntos es la diferencia entre sus cotas o altitudes respectivas. También podemos definirlo como la distancia vertical entre las dos líneas de nivel que pasan por ellos. Se denominan puntos geodésicos permanentes a una serie de señales situadas en el terreno mediante clavos de bronce recibidos en obra y de los cuales el Instituto Geográfico Español suministra su altitud y croquis para su identificación. Son puntos temporales de referencia aquellos puntos replanteados mediante estacas, pintura o que utilizan elementos constructivos y que sirven para comprobación, para puntos de partida de una nueva nivelación o para referencia de replanteo.

Errores de Esfericidad y Refracción: Corrección Conjunta

Tenemos tres conceptos que debemos unir para poder calcular el desnivel:

a) La línea de nivel que tiene altura constante respecto al nivel del mar y que, por tanto, es una línea curva.

b) La línea horizontal que aparentemente coincide con la visual del instrumento y que es tangente a la línea de nivel por ser normal a la vertical del punto. Esta última coincide con la dirección de la aceleración de la gravedad en dicho punto.

c) La visual refractada, que es una línea curva, de radio el radio de refracción y que intercepta a la mira en un punto correspondiente a la lectura del hilo medio del anteojo.