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Una estación libre se conoce como la instalación de una estación total sobre un punto desconocido sobre el cual se realizan observaciones a puntos conocidos con el objetivo de determinar las coordenadas del punto de estacionamiento junto con el establecimiento de la orientación. Es un método que es aplicado para que la determinación sea obtenida directamente en terreno: luego de realizar una estación libre la estación total queda automáticamente posicionada y orientada.
Este método es especialmente utilizado en lugares confinados, como túneles por ejemplo, donde se observan puntos que han sido materializados en la caja del mismo. También, es usado en geomonitoreo donde podría llegar a realizar el seguimiento del mismo punto donde la estación total ha sido instalada. En términos generales, el método tiene gran aceptación en una variedad de aplicaciones dentro del ejercicio de la topografía, por esta razón, este artículo apunta a mostrar una metodología de densificación precisa de coordenadas en donde la monumentación puede ser compleja junto con ajustar una red basada totalmente en estaciones libres utilizando una variedad de observaciones realizadas con la estación total.
No obstante, la problemática de la densificación de puntos a partir de esta técnica es la determinación de la orientación de la estación total la cual depende de la calidad y cantidad de puntos fijos que participan en la solución y la ubicación de la estación respecto a estos puntos. Por otro lado, no es una técnica aceptada por la industria para densificar puntos como lo hace una poligonal o bien una red debido a la posible pérdida de orientación que se produce en diversos estacionamientos encadenados.
Este documento, apunta a mostrar una nueva forma de densificar, desmitificando la estación libre o trisección, a través del apoyo de una buena técnica en terreno, mediciones por ciclos, accesorios apropiados, planificación y ajuste de la red por mínimos cuadrados en un software como Trimble Business Center.
Para este artículo se ha utilizado una estación total de escaneo Trimble SX12 (1” de precisión angular y 1 mm + 1.5 ppm de precisión en distancia) junto con un controlador TSC7 con Trimble Access como software de campo. Básicamente, se han realizado una serie de estaciones libres las cuales serán ajustadas en bloque una vez estos datos hayan sido importados en TBC.
Figura 2. Estación libre o trisección en Trimble Access
Cada estación libre realizada fue configurada para observar 4 ciclos en directa y tránsito de forma automatizada haciendo uso del sistema de puntería automática (Autolock) considerando que se utilizaron prismas. Además, luego de realizar la estación libre se densifican posiciones, considerando que la estación total ya está orientada, para realizar el cambio de estación volviendo a realizar una estación libre hasta cerrar el circuito.
Cada punto fue monumentado por medio de prismas Rothbucher, los cuales son utilizados para geomonitoreo y para topografía, ya sea, para determinación precisa o replanteo de obras. El accesorio utilizado para esta ocasión es un prisma de base magnética que gira 360° en el sentido de las manecillas del reloj y 180° en su eje vertical, el cual da un nivel de orientación eficaz al momento de apuntar a la estación total. De esta forma, el prisma se monta sobre una base metálica cuya figura calza con la base de éste. Esta base metálica puede ser anclada a distintas superficies, por medio de pegamento epóxico, atornillado sobre madera, roca, hormigón o metal.
La red considera un punto de origen denominado E1 junto con la orientación E1-P1 que es fija. Tanto E1 como el azimut E1-P1 constituyen el datum. De esta forma, los puntos Px corresponden a las posiciones de los prismas mientras que los puntos ELx son las posiciones de cada estación libre.
En términos secuenciales se tiene lo siguiente:
● E1 es el origen de la red y E1-P1 es azimut fijo.
● Desde E1 se observan 4 ciclos en directa y tránsito hacia los puntos P1, P2, P3 y P10.
● Se cambia el instrumento a EL2 observando 4 ciclos en directa y tránsito bajo una trisección a los puntos P1, P3 y P4
● Desde EL2 se observan 4 ciclos en directa y tránsito hacia los puntos P5 y P6.
● Se cambia el instrumento a EL3 observando 4 ciclos en directa y tránsito bajo una trisección a los puntos P3, P5 y P6.
● Desde EL3 se observan 4 ciclos en directa y tránsito hacia el punto P7.
● Se cambia el instrumento a EL4 observando 4 ciclos en directa y tránsito bajo una trisección a los puntos P6 y P7.
● Desde EL4 se observan 4 ciclos en directa y tránsito hacia los puntos P1 y P8.
● Se cambia el instrumento a EL5 observando 4 ciclos en directa y tránsito bajo una trisección a los puntos P1 y P8.
● Desde EL5 se observan 4 ciclos en directa y tránsito hacia los puntos P2 y P10.
Cada estación libre produce su propia solución en cuanto a la posición de la estación total y a la determinación de la orientación. Sin embargo, cuando todos los datos confluyen en un bloque es posible ajustar por mínimos cuadrados al estilo de cualquier red con redundancia mayor a 1.
También es importante revisar la consistencia entre TBC y Trimble Access. En relación a la determinación de posición y orientación tanto TBC como Trimble Access muestran los mismos resultados.
Es importante revisar las observaciones para eliminar aquellas observaciones que se escapan de lo esperado. Para esto existe una herramienta denominada ángulos medios en la cual se pueden eliminar observaciones.
Finalmente se ejecuta el ajuste por mínimos cuadrados obteniendo las siguientes coordenadas junto con sus precisiones respectivas:
Figura 11. Red ajustada
Los resultados obtenidos de esta experiencia permiten un interesante análisis sobre la técnica de observación y los accesorios requeridos para la actividad. Con este tipo de metodologías se eliminan totalmente errores sistemáticos: altura e instalación del prisma permanecen inalterables durante toda la vida útil de la red.
Por otro lado, la constante del prisma es fundamental al momento de la determinación de la posición, siendo una fuente de error recurrente. La utilizada para Trimble es la indicada como offset (-16.9 mm) en la siguiente figura:
Las observaciones por ciclos a los prismas utilizando la tecnología de enganche automático Autolock Advanced de Trimble SX12, permite obtener mediciones rápidas y redundantes. En esta experiencia, 4 ciclos de observación en la trisección, demoran aproximadamente 4 minutos, con una determinación de la posición y orientación de alta precisión según lo que muestra la siguiente figura:
El diseño de la red, o en su defecto, de manera operativa realizar estas mediciones en forma de red, enlazando a lo menos dos puntos de origen y dos de avance desde cada posición, permite crear un enlace con la redundancia de información suficiente para un ajuste de red en TBC. Los resultados obtenidos de esta experiencia sobrepasan las expectativas esperadas. El análisis de los datos capturados es primordial al momento del ajuste de la red, pues TBC entrega advertencias de las observaciones con mayores errores.
Dada la cantidad de información capturada, es posible descartar observaciones fuera de rango, y nuevamente realizar el ajuste de red.
Finalmente, los resultados obtenidos del trabajo realizado en terreno y el análisis de gabinete permiten concluir que la calidad de las resultantes permiten utilizar esta red como puntos de control para una obra en construcción y utilizarla en labores de replanteo, control topográfico y levantamiento de alta precisión.
