Estación total

La mayoría de las estaciones totales miden ángulos mediante el escaneo electroóptico de códigos de barras digitales de extrema precisión grabados en cilindros o discos de vidrio giratorios dentro del instrumento. Las estaciones totales de mejor calidad son capaces de medir ángulos con una desviación estándar de 0,5 segundos de arco . Las estaciones totales económicas de uso general suelen medir ángulos con desviaciones estándar de 5 o 10 segundos de arco.

La medición de ángulos se realiza típicamente cuando el operador primero ocupa un punto conocido, apunta el cabezal del instrumento a un objetivo o prisma que existe en otro punto conocido o a lo largo de un acimut, que se mantendrá como mira trasera (apuntando con la retícula dentro del ocular), luego manteniendo esa línea como un ángulo de 00°00'̣00“̣. Luego, el operador girará el cabezal del instrumento hacia un objetivo o característica que se va a observar como mira delantera y registrará el AR (Ángulo Derecho) desde la mira trasera medida por el instrumento en el que se produce un ángulo horizontal. El error angular en el instrumento, así como el error de colimación, se pueden mitigar en muchas estaciones totales realizando una recopilación de conjuntos. Esto implica observar cualquier ángulo registrado un número igual de veces tanto en modo "directo" como en modo "inverso" apuntando a las miras trasera y delantera observadas con el instrumento apuntando a los objetivos normalmente, así como con el telescopio girado o "inclinado" 180°. Los conjuntos de ángulos registrados tomados de cada objetivo se promediarán. juntos y se generará un ángulo medio. ^{[ 3 ]}

La medición de distancias se realiza mediante una señal portadora infrarroja modulada , generada por un pequeño emisor de estado sólido dentro de la trayectoria óptica del instrumento y reflejada por un prisma reflector o el objeto bajo medición. El patrón de modulación en la señal reflejada es leído e interpretado por la computadora de la estación total. La distancia se determina emitiendo y recibiendo múltiples frecuencias, y calculando el número entero de longitudes de onda hasta el objetivo para cada frecuencia . La mayoría de las estaciones totales utilizan prismas reflectores de vidrio (topográficos) diseñados específicamente para la señal EDM. Una estación total típica puede medir distancias de hasta 1500 metros (4900 pies) con una precisión de aproximadamente 1,5 milímetros (0,059 pulgadas) ± 2 partes por millón. ^{[ 4 ]}  

Las estaciones totales sin reflector pueden medir distancias a cualquier objeto que sea razonablemente claro, hasta unos pocos cientos de metros .

Las coordenadas de un punto desconocido con respecto a un punto con coordenadas conocidas se pueden determinar utilizando la estación total siempre que se pueda establecer una línea de visión directa entre ambos puntos. Se miden ángulos y distancias desde la estación total hasta los puntos que se están midiendo, y las coordenadas ( X , Y y Z ; o este, norte y elevación ) de los puntos medidos con respecto a 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 y puede instalarse sobre un punto conocido o con línea de visión a 2 o más puntos con ubicaciones conocidas, lo que se denomina estacionamiento libre . ^{[ 5 ] [ 6 ]}

Por este motivo, algunas estaciones totales también cuentan con un receptor de sistema global de navegación por satélite (GNSS) y no requieren una línea de visión directa para determinar las coordenadas. Sin embargo, las mediciones GNSS pueden requerir periodos de ocupación más prolongados y ofrecen una precisión relativamente baja en el eje vertical. ^{[ 5 ]}

Algunos modelos incluyen almacenamiento electrónico interno de datos para registrar la distancia, el ángulo horizontal y el ángulo vertical medidos, mientras que otros modelos están equipados para escribir estas mediciones en un colector de datos externo , como una computadora de mano.

Cuando se descargan los datos de una estación total a una computadora, se puede usar un software para calcular los resultados y generar un mapa del área medida. La última generación de estaciones totales también puede mostrar el mapa en la pantalla táctil del instrumento inmediatamente después de medir los puntos.

Las estaciones totales son el principal instrumento de topografía utilizado en la minería .

Se utiliza una estación total para registrar la ubicación absoluta de las paredes, techos y pisos del túnel a medida que se excavan las galerías de una mina subterránea. Los datos registrados se descargan en un programa CAD y se comparan con el diseño original del túnel.

El equipo de topografía instala estaciones de control a intervalos regulares. Se trata de pequeños tapones de acero que se colocan de dos en dos 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 galería. Para las estaciones de la parte posterior, se instalan dos tapones en la parte posterior, formando una línea paralela a la galería.

Se puede utilizar un conjunto de puntos de referencia para ubicar la estación total instalada en una galería o túnel, procesando las mediciones en dichos puntos mediante intersección y resección .

Las estaciones totales se han convertido en el estándar más alto para la mayoría de los tipos de replanteo en la construcción.

Se utilizan con mayor frecuencia en los ejes X e Y para marcar la ubicación de las penetraciones desde las instalaciones subterráneas hacia los cimientos, entre los pisos de una estructura, así como las penetraciones en el techo.

Dado que cada vez más proyectos de construcción comercial e industrial se basan en el modelado de información para la construcción (BIM), las coordenadas de prácticamente todas las tuberías, conductos, canalizaciones y soportes están disponibles con precisión digital. La aplicación de la integración de un modelo virtual en una construcción tangible elimina los costes laborales derivados del traslado de sistemas mal medidos, así como el tiempo invertido en la instalación de estos sistemas en medio de una obra en pleno desarrollo.

Los meteorólogos también utilizan estaciones totales para rastrear globos meteorológicos y determinar los vientos en las capas altas de la atmósfera. Conociendo o suponiendo la velocidad de ascenso promedio del globo, la variación en el acimut y la elevación que registra la estación total a lo largo del tiempo se utiliza para calcular la velocidad y la dirección del viento a diferentes altitudes. Además, la estación total se utiliza para rastrear globos de techo de nubes y determinar la altura de las capas nubosas. Estos datos de viento en las capas altas se utilizan con frecuencia para la predicción meteorológica aeronáutica y los lanzamientos de cohetes.