Desviaciones típicas a priori de las
4.2.1.2. Distancias mediante métodos electromagnéticos
Para la medida electrónica de distancias se puede encontrar una gran variedad de instrumentos dependiendo de la longitud de la onda portadora, geodímetros y distanciómetros (infrarrojo próximo y espectro luminoso) y telurómetros (microondas), aunque estos últimos, actualmente, están en desuso.
Los telurómetros tienen una gran ventaja sobre los anteriores y es la posibilidad de realizar medidas de distancia de gran longitud (150 km ± (10mm + 3 ppm)), pero tienen la servidumbre de que los dos receptores deben ser activos y estar orientados: uno emite la señal y el otro la recibe y devuelve. Esta metodología frente a las prestaciones que ofrece el instrumental GNSS, hizo que para grandes distancias no fuera rentable. En cuanto a su utilización en longitudes de menor magnitud, el tener que utilizar dos receptores activos y el consiguiente encarecimiento y, además la imposibilidad de integración en un teodolito relegó a este tipo de instrumental.
Los distanciómetros infrarrojos, que trabajan con una longitud de onda cercana al infrarrojo próximo (0,8 – 0,95 µm), debido a su pequeño tamaño, se integran perfectamente en un teodolito electrónico, dando lugar a las actuales estaciones totales. El alcance máximo puede llegar a los 20 km, con varios prismas en el receptor pasivo, y precisiones de carácter submilimétrico.
El receptor pasivo es un prisma que devuelve la onda paralelamente a su recepción. De esta manera la onda llega nuevamente al emisor pudiendo, mediante comparaciones de fase, determinar la distancia entre ambos. Hoy día casi todos los distanciómetros o estaciones totales son capaces de medir hasta 500 m sin necesitar un receptor pasivo.
En este apartado, se analizan las diversas fuentes de incertidumbre que afectan a la medida de una distancia geométrica con estación total o distanciómetro y se evalúa su incertidumbre de medida.
La ISO 1723-4 es la parte de la norma que contempla los procedimientos de campo para determinar y evaluar la repetibilidad de instrumentos MED y su equipo auxiliar. Fundamentalmente, los procedimientos propuestos están diseñados para ser utilizados como
verificaciones en campo de la idoneidad de un instrumento, en particular para su utilización inmediata en un trabajo o para satisfacer los requerimientos de otras normas.
La naturaleza de las incertidumbres en la medida de distancias por métodos electromagnéticos vuelve a ser, como en los casos anteriores, de índole instrumental o sistemática y accidental o del operador y método.
Las incertidumbres instrumentales tienen un valor, normalmente despreciable, teniéndose que determinar en laboratorios mediante calibraciones y son:
Errores de escala. Se producen si la frecuencia de modulación del distanciómetro no se corresponde exactamente con el valor diseñado para el mismo. Si la frecuencia de modulación disminuye, las longitudes de onda se harán mayores y para una determinada distancia habrá menos longitudes de onda. Como consecuencia la incertidumbre es proporcional a la distancia medida.
Error de cero. También llamado error de constante aditiva, error de índice, constante de prisma/reflector o constante de equipo. Este tipo de incertidumbre se pude presentar tanto en el emisor como en el receptor pasivo. Respecto del error del cero del emisor, se debe a que el centro geométrico del distanciómetro, o el punto principal de la estación total, no coincide con el centro exacto desde donde se emite la señal. Esta incertidumbre es constante y, por lo tanto sistemática, la facilita el fabricante y, como ya se ha comentado, es valorable en un centro metrológico.
El error del cero del receptor o prisma, no confundir con la constante del prisma, se puede producir por la falta de coincidencia entre el centro geométrico del jalón con el punto de reflexión del prisma. Esta variación, junto con el error del cero del emisor, se puede calibrar con el método del punto extremo29.
Errores cíclicos. Son aquellos errores que se repiten y no tienen proporcionalidad con la distancia medida. Generalmente son más pequeños que los dos anteriores y se deben a la contaminación electrónica interna entre los circuitos de transmisión y recepción. Su determinación se puede obtener mediante calibración en laboratorio.
Los fabricantes suelen presentar la incertidumbre de sus equipos mediante una parte
constante más una parte proporcional a la distancia medida,
ISO D ins a mm b ppmD
, que es una forma de indicar la desviación típica para
cualquier distancia.
29
Se basa en el uso de una línea base de longitud no conocida son el método de los tres puntos (Valbuena, 2010). También se puede emplear el método de (Schwendener, 1972) en el que se emplean siete puntos.
Atendiendo a las incertidumbres de índole accidental se pueden contemplar, al menos, las siguientes desviaciones típicas:
Estación. Esta incertidumbre obedece a la falta de coincidencia entre el centro de la plomada (láser, óptica) sobre el punto que tiene una posición determinada.
Visado. Incertidumbre en la ubicación de la señal de puntería sobre el punto visado (plomada óptica o jalón).
Figura 59: Diferentes dispositivos para minimizar la incertidumbre por la verticalidad del jalón
Inclinación del jalón. Si la observación de distancia se realiza cuando el prisma está montado sobre un jalón, mantenido a pulso, no se producirá la misma incertidumbre que si está sobre una basada en un hito o sobre un trípode. Por lo tanto, en cada caso se producirán diferentes valores en dicho factor de incertidumbre, pudiendo variar su valor desde 0 mm hasta j m senov
. Esta incertidumbre se puede minimizar empleando trípodes de pinza para garantizar la verticalidad del jalón.La incertidumbre total en la medida de la distancia geométrica (incertidumbre típica combinada),Dg, se obtiene finalmente aplicando la ley de propagación de las
incertidumbres a las contribuciones evaluadas por la facilitada por el fabricante, junto con las determinadas como de carácter accidental, obteniéndose la siguiente expresión:
Dg ISO D E S Dj 2 2 2 2
[9]