Topografía

La topografía es el estudio de las formas y características de la superficie terrestre . La topografía de una zona puede referirse a las formas y características del terreno en sí mismas, o a una descripción o representación en mapas.

La topografía es un campo de las geociencias y las ciencias planetarias , y se ocupa de los detalles locales en general, incluyendo no solo el relieve , sino también las características naturales , artificiales y culturales , como carreteras, límites de terrenos y edificios. ^{[ 1 ]} En Estados Unidos, la topografía a menudo se refiere específicamente al relieve, aunque los mapas topográficos del USGS registran no solo las curvas de nivel , sino también carreteras, lugares poblados, estructuras, límites de terrenos, etc. ^{[ 2 ]}

La topografía, en sentido estricto, implica el registro del relieve o terreno , la tridimensionalidad de la superficie y la identificación de formas del relieve específicas ; esto también se conoce como geomorfometría . En la actualidad, esto incluye la generación de datos de elevación en formato digital ( MDE ). A menudo se considera que abarca la representación gráfica del relieve en un mapa mediante diversas técnicas cartográficas de representación del relieve , como curvas de nivel , tintas hipsométricas y sombreado de relieve .

El término topografía se originó en la antigua Grecia y continuó utilizándose en la antigua Roma como la descripción detallada de un lugar. La palabra proviene del griego τόπος ( topos , «lugar») y -γραφία ( -graphia , «escritura»). ^{[ 3 ]} En la literatura clásica, se refiere a la escritura sobre un lugar o lugares, lo que hoy se conoce como « historia local ». En Gran Bretaña y en Europa en general, la palabra topografía todavía se usa a veces en su sentido original. ^{[ 4 ]}

Los levantamientos militares detallados en Gran Bretaña (que comenzaron a finales del siglo XVIII) se denominaron Ordnance Surveys , y este término se utilizó hasta el siglo XX como genérico para levantamientos y mapas topográficos. ^{[ 5 ]} Los primeros levantamientos científicos en Francia fueron los mapas Cassini, en honor a la familia que los produjo durante cuatro generaciones. ^{[ 6 ]} El término "levantamientos topográficos" parece ser de origen estadounidense. Los primeros levantamientos detallados en los Estados Unidos fueron realizados por la "Topographical Bureau of the Army", formada durante la Guerra de 1812 , ^{[ 7 ]} que se convirtió en el Cuerpo de Ingenieros Topográficos en 1838. ^{[ 8 ]} Después de que el Servicio Geológico de los Estados Unidos asumiera el trabajo de cartografía nacional en 1878, el término topográfico se mantuvo como un término general para levantamientos detallados y programas de cartografía, y ha sido adoptado por la mayoría de las demás naciones como estándar.

En el siglo XX, el término topografía comenzó a utilizarse para describir la descripción de superficies en otros campos donde se emplea el mapeo en un sentido más amplio, particularmente en campos médicos como la neurología .

Uno de los objetivos de la topografía es determinar la posición de cualquier accidente geográfico o, más generalmente, de cualquier punto, en términos de un sistema de coordenadas horizontales como latitud, longitud y altitud . La identificación (nombramiento) de accidentes geográficos y el reconocimiento de patrones típicos del relieve también forman parte de esta disciplina.

Un estudio topográfico puede realizarse por diversas razones: la planificación militar y la exploración geológica han sido los principales motivos para iniciar programas de prospección, pero la información detallada sobre el terreno y las características de la superficie es esencial para la planificación y construcción de cualquier proyecto importante de ingeniería civil , obras públicas o recuperación de tierras.

Existen diversos enfoques para el estudio de la topografía. El método o los métodos a utilizar dependen de la escala y el tamaño del área de estudio, su accesibilidad y la calidad de los levantamientos topográficos existentes.

Encuesta de campo

La topografía ayuda a determinar con precisión la posición espacial, tanto terrestre como tridimensional , de los puntos, así como las distancias y los ángulos entre ellos, utilizando instrumentos de nivelación como teodolitos , niveles de burbuja y clinómetros .

También se utilizan el GPS y otros sistemas globales de navegación por satélite (GNSS).

Giovanni Domenico Cassini , el gran astrónomo italiano, comenzó a trabajar en uno de los primeros mapas topográficos en Francia .

Si bien la teledetección ha acelerado enormemente el proceso de recopilación de información y ha permitido un mayor control de la precisión a largas distancias, el levantamiento topográfico directo sigue proporcionando los puntos de control básicos y el marco para todo trabajo topográfico, ya sea manual o basado en SIG .

En las zonas donde se ha llevado a cabo un extenso programa de levantamientos topográficos y cartografía directa (como la mayor parte de Europa y los Estados Unidos continentales), los datos recopilados constituyen la base de conjuntos de datos digitales de elevación básicos, como los datos DEM del USGS . Estos datos a menudo deben ser "limpiados" para eliminar las discrepancias entre los levantamientos, pero aun así representan un valioso conjunto de información para análisis a gran escala.

Los levantamientos topográficos estadounidenses originales (o los levantamientos británicos de la "Ordnance") no solo implicaban el registro del relieve, sino también la identificación de accidentes geográficos y la cobertura vegetal del terreno.

El terreno se suele modelar mediante modelos matemáticos vectoriales ( red triangular irregular o TIN) o reticulares ( imágenes ráster ). En la mayoría de las aplicaciones de las ciencias ambientales , la superficie terrestre se representa y modela mediante modelos reticulares. En ingeniería civil y en la industria del entretenimiento, la mayoría de las representaciones de la superficie terrestre emplean alguna variante de los modelos TIN. En geoestadística , la superficie terrestre se suele modelar como una combinación de dos señales: la suave (correlacionada espacialmente) y la rugosa (ruido).

En la práctica, los topógrafos primero toman muestras de altura en un área y luego las utilizan para producir un Modelo Digital de Superficie Terrestre (MDS) en forma de una Red de Infraestructuras Tinidas (RIT) . El MDS se puede utilizar para visualizar el terreno, superponer imágenes de teledetección, cuantificar las propiedades ecológicas de una superficie o extraer objetos de la superficie terrestre. Los datos de curvas de nivel o cualquier otro conjunto de datos de elevación muestreados no constituyen un MDS. Un MDS implica que la elevación está disponible de forma continua en cada ubicación del área de estudio, es decir, que el mapa representa una superficie completa. Los Modelos Digitales de Superficie Terrestre no deben confundirse con los Modelos Digitales de Superficie, que pueden ser superficies de la cubierta vegetal, edificios y objetos similares. Por ejemplo, en el caso de los modelos de superficie producidos mediante tecnología lidar, se pueden tener varias superficies, desde la parte superior de la cubierta vegetal hasta la superficie terrestre sólida. La diferencia entre los dos modelos de superficie se puede utilizar para derivar medidas volumétricas (altura de los árboles, etc.).

Cartografía topográfica

En su definición contemporánea, la cartografía topográfica muestra el relieve. En Estados Unidos, los mapas topográficos del USGS muestran el relieve mediante curvas de nivel . El USGS denomina "mapas planimétricos" a los mapas basados ​​en levantamientos topográficos, pero sin curvas de nivel.

Estos mapas muestran no solo las curvas de nivel, sino también los arroyos u otros cuerpos de agua importantes, la cubierta forestal , las zonas urbanizadas o los edificios individuales (según la escala), y otros elementos y puntos de interés.

Aunque no son oficialmente mapas "topográficos", los levantamientos topográficos nacionales de otros países comparten muchas de las mismas características, por lo que a menudo se les denomina "mapas topográficos".

Los mapas topográficos existentes, debido a su cobertura exhaustiva y enciclopédica, constituyen la base de gran parte del trabajo topográfico derivado. Los modelos digitales de elevación, por ejemplo, a menudo se han creado no a partir de nuevos datos de teledetección, sino a partir de mapas topográficos en papel ya existentes. Muchas editoriales, tanto públicas como privadas, utilizan los gráficos (especialmente las curvas de nivel) de las hojas de mapas topográficos existentes como base para sus propios mapas topográficos especializados o actualizados. ^{[ 12 ]}

La cartografía topográfica no debe confundirse con la cartografía geológica . Esta última se centra en las estructuras y procesos subyacentes a la superficie, en lugar de en los accidentes geográficos identificables de la superficie.

Modelado digital de elevación

El modelo digital de elevación (MDE) es un conjunto de datos digitales en formato ráster que representa la topografía ( hipsometría y/o batimetría ) de la Tierra (o de un planeta telúrico ) en su totalidad o en parte. A cada píxel del conjunto de datos se le asigna un valor de elevación, y una sección de encabezado define el área de cobertura, las unidades que abarca cada píxel y las unidades de elevación (y el punto cero). Los MDE pueden derivarse de mapas en papel y datos topográficos existentes, o bien generarse a partir de nuevos datos satelitales u otros datos de radar o sonar obtenidos mediante teledetección .

Modelado topológico

Un sistema de información geográfica (SIG) puede reconocer y analizar las relaciones espaciales que existen dentro de los datos espaciales almacenados digitalmente. Estas relaciones topológicas permiten realizar modelos y análisis espaciales complejos. Las relaciones topológicas entre entidades geométricas tradicionalmente incluyen la adyacencia (qué está junto a qué), la contención (qué encierra a qué) y la proximidad (qué tan cerca está algo de otra cosa).

• reconstituir una vista en imágenes sintetizadas del suelo,
• determinar una trayectoria de sobrevuelo del terreno,
• calcular superficies o volúmenes,
• trazar perfiles topográficos,

La topografía se ha aplicado a diversos campos científicos. En neurociencia , la disciplina de neuroimagen utiliza técnicas como la topografía EEG para el mapeo cerebral . En oftalmología , la topografía corneal se emplea para mapear la curvatura superficial de la córnea . En ingeniería de tejidos , la microscopía de fuerza atómica se utiliza para mapear la nanotopografía .

En anatomía humana , la topografía es la anatomía humana superficial .

En matemáticas, el concepto de topografía se utiliza para indicar los patrones o la organización general de los elementos en un mapa, o como un término que se refiere al patrón en el que las variables (o sus valores) se distribuyen en un espacio.

Los topógrafos son expertos en topografía. Estudian y describen las características de la superficie de un lugar o región.

• Cartografía
• Modelo digital de elevación
• Línea de caída (topografía)
• Geomorfología
• Modelo de ayuda global
• Hipsografía
• Topografía marina
• Topografía de la superficie del mar
• Mapa topográfico
• Orografía