Una estación total o teodolito de estación total es un instrumento electrónico y óptico que se utiliza para topografía y construcción de edificios.
La estación total es realmente un teodolito de tránsito electrónico integrado con medición de distancia electrónica (EDM) para medir ángulos verticales y horizontales.
También mide la distancia inclinada desde el instrumento a un punto en particular, y una computadora a bordo es la que se encarga de recolectar datos y realizar cálculos de triangulación.
La estación total robótica o motorizada permiten al operador controlar el instrumento a distancia mediante control remoto.
Esto elimina la necesidad de un miembro del personal asistente, ya que el operador sostiene el retro reflector y controla la estación total desde el punto observado.
Estas estaciones totales motorizadas también se pueden utilizar en configuraciones automatizadas conocidas como estación total motorizada automatizada (AMTS).
Función de una estación total
Medida de ángulo
La mayoría de los instrumentos de estación total miden ángulos mediante el escaneo electroóptico de códigos de barras digitales.
Estos códigos de barras digitales son extremadamente precisos, grabados en cilindros o discos de vidrio giratorios dentro del instrumento.
Una estación total de gran calidad es capaz de medir ángulos de 0,5 segundos de arco .
Las estaciones totales económicas de «grado de construcción» generalmente pueden medir ángulos de 5 o 10 segundos de arco.
Medición de distancia
La medición de la distancia se logra con una señal portadora de infrarrojos modulada.
La señal es generada por un pequeño emisor de estado sólido dentro de la trayectoria óptica del instrumento y reflejada por un prisma reflector o el objeto en estudio.
El patrón de modulación en la señal de retorno es leído e interpretado por la computadora en la estación total.
La distancia se determina emitiendo y recibiendo múltiples frecuencias, y determinando el número entero de longitudes de onda al objetivo para cada frecuencia .
La mayoría de las estaciones totales utilizan reflectores de prisma de vidrio (topografía) especialmente diseñados para la señal EDM.
Una estación total típica puede medir distancias de hasta 1.500 metros (4.900 pies) con una precisión de aproximadamente 1,5 milímetros (0,059 pulgadas) ± 2 partes por millón.
Las estaciones totales sin reflector pueden medir distancias a cualquier objeto que tenga un color razonablemente claro, hasta unos pocos cientos de metros.
Coordinar medición
Las coordenadas de un punto desconocido en relación con una coordenada conocida se pueden determinar utilizando la estación total siempre que se pueda establecer una línea de visión directa entre los dos puntos.
Los ángulos y las distancias se miden desde la estación total hasta los puntos en estudio.
Las coordenadas (X, Y y Z; oeste, norte y elevación ) de los puntos topográficos en relación con la posición de la estación total se calculan mediante trigonometría y triangulación.
Para determinar una ubicación absoluta, una estación total requiere observaciones de línea de visión.
La ubicación se puede configurar sobre un punto conocido o con línea de visión a 2 o más puntos con ubicación conocida, lo que se denomina estacionamiento libre.
Por esta razón, algunas estaciones totales también tienen un receptor del Sistema de navegación por satélite global y no requieren una línea de visión directa para determinar las coordenadas.
Sin embargo, las mediciones GNSS pueden requerir períodos de ocupación más prolongados y ofrecen una precisión relativamente baja en el eje vertical.
Procesamiento de datos
Algunos modelos incluyen almacenamiento de datos electrónicos internos para registrar la distancia, el ángulo horizontal y el ángulo vertical medidos.
Mientras que otros modelos están equipados para escribir estas medidas en un recolector de datos externo , como una computadora de mano.
Cuando los datos se descargan de una estación total a una computadora, se puede utilizar un software de aplicación para calcular los resultados y generar un mapa del área a medir.
La última generación de estaciones totales también puede mostrar el mapa en la pantalla táctil del instrumento inmediatamente después de medir los puntos.
Aplicaciones de una estación total
La estación total es utilizada principalmente por agrimensores e ingenieros civiles , ya sea para registrar características como en levantamientos topográficos o para establecer características (como carreteras, casas o límites).
También son utilizadas por arqueólogos para registrar excavaciones y por la policía, investigadores de la escena del crimen, reconstructores de accidentes privados y compañías de seguros para tomar mediciones de escenas.
Minería
Las estaciones totales son el principal instrumento de levantamiento utilizado en los levantamientos mineros.
Se utiliza una estación total para registrar la ubicación absoluta de las paredes, techos (traseros) y pisos del túnel a medida que se conducen las derivaciones de una mina subterránea.
Los datos registrados se descargan luego en un programa CAD y se comparan con el diseño diseñado del túnel.
El grupo de topografía instala estaciones de control a intervalos regulares.
Estos son pequeños tapones de acero instalados en pares en agujeros perforados en las paredes o en la parte posterior.
Para las estaciones de pared, se instalan dos tapones en paredes opuestas, formando una línea perpendicular a la deriva.
Para las estaciones traseras, se instalan dos tapones en la parte trasera, formando una línea paralela a la deriva.
Se puede usar un conjunto de tapones para ubicar la estación total instalada en una deriva o túnel procesando las mediciones de los tapones por intersección y resección.
Construcción mecánica y eléctrica
La estación total se ha convertido en el estándar más alto para la mayoría de las formas de diseño de construcción.
Se utilizan con mayor frecuencia en los ejes X e Y para trazar las ubicaciones de las penetraciones desde los servicios públicos subterráneos hasta los cimientos, entre los pisos de una estructura, así como las penetraciones del techo.
Debido a que más trabajos de construcción comercial e industrial se han centrado en el modelado de información de construcción (BIM), las coordenadas para casi todos los soportes de tuberías, conductos, conductos y colgadores están disponibles con precisión digital.
La aplicación de comunicar un modelo virtual a una construcción tangible potencialmente elimina los costos laborales relacionados con mover sistemas mal medidos, así como el tiempo dedicado a diseñar estos sistemas en medio de un trabajo de construcción completo en progreso.
Meteorología
Los meteorólogos también usan estaciones totales para rastrear globos meteorológicos y determinar los vientos en niveles superiores.
Además, la estación total se usa para rastrear globos de techo para determinar la altura de las capas de nubes.
Estos datos de viento de nivel superior se utilizan a menudo para pronósticos meteorológicos de aviación y lanzamientos de cohetes.
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