Mapa topográfico

En 1539, el matemático y geógrafo holandés Reiner Gemma Frisius describió un método para estudiar un área dividiéndola en triángulos. Este concepto de triangulación se convirtió en una de las técnicas básicas de la topografía de campo y todavía se utiliza en la actualidad. Uno de los primeros proyectos de mapeo a gran escala utilizando triangulación fue iniciado en la década de 1670 por Giovanni Domenico Cassini, quien había sido persuadido para que hiciera un mapa detallado de Francia. Después de la muerte de Cassini, sus hijos y nietos continuaron trabajando en el proyecto. El resultado final, llamado Carte de Cassini se publicó en 1793 y fue el primer mapa topográfico preciso de todo un país. Su único defecto fue la falta general de medidas de elevación, además de unas pocas elevaciones puntuales determinadas midiendo la variación de la presión del aire con la altitud utilizando un barómetro. El concepto de curvas de nivel para mostrar diferentes elevaciones en un mapa fue desarrollado por el ingeniero francés JL Dupain-Triel en 1791. Aunque este método permitió la representación precisa de las curvas de nivel y elevaciones en un mapa plano bidimensional, no fue ampliamente utilizado. utilizado hasta mediados del siglo XIX.

En los Estados Unidos, el gobierno federal reconoció la importancia de mapas topográficos precisos en un país en rápido crecimiento. En 1807, el presidente Thomas Jefferson estableció el Survey of the Coast para trazar un mapa de la costa atlántica como una ayuda para los viajes y el comercio. En 1836, esta organización pasó a llamarse U.S. Coast Survey, y en 1878 el nombre cambió a U.S. Coast and Geodetic Survey. Mientras tanto, la cartografía del interior del país recayó en una variedad de personas y organizaciones, incluida la expedición de Lewis y Clark en 1804-1806, que trazaron su ruta desde St. Louis, Missouri, hasta el noroeste del Pacífico. Durante el período comprendido entre 1838 y el estallido de la Guerra Civil en 1861, el Cuerpo de Ingenieros Topográficos del Ejército hizo importantes contribuciones en la cartografía del oeste de los Estados Unidos, incluido un mapa detallado publicado en 1848 basado en las exploraciones de John Fremont. En la década de 1870, tantos grupos diferentes realizaban encuestas que su trabajo comenzó a superponerse. Para consolidar este esfuerzo, el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS) se estableció en 1879.

La mayor parte de la elaboración inicial de mapas se realizó mediante laboriosos estudios de campo. A partir de la década de 1930, el USGS comenzó a utilizar técnicas de fotografía aérea para producir y actualizar mapas. En la década de 1980, el uso de computadoras para escanear y volver a dibujar mapas existentes redujo significativamente el tiempo requerido para actualizar mapas en áreas de rápido crecimiento.

Hoy, el USGS tiene más de 56.000 mapas topográficos de los Estados Unidos en varias escalas, además de mapas de la luna y los planetas. También publican mapas especiales que incluyen mapas geológicos, hidrológicos y de fotoimagen para una variedad de usos.

Escalas, símbolos,
y colores del mapa

Para que sean útiles, los mapas topográficos deben mostrar suficiente información en un tamaño de mapa que sea conveniente de usar. Esto se logra seleccionando una escala de mapa que no sea ni demasiado grande ni demasiado pequeña y mejorando los detalles del mapa mediante el uso de símbolos y colores.

La escala de mapa topográfico más común del USGS es 1:24,000. En esta escala, 1 pulgada en el mapa representa 24,000 pulgadas o 2,000 pies (1 cm representa 240 m) en el suelo. Estos mapas se denominan mapas cuadrangulares de 7,5 minutos porque cada mapa cubre un área de cuatro lados en la superficie de la Tierra que tiene 7,5 minutos de longitud de ancho y 7,5 minutos de latitud alta, donde 60 minutos equivalen a un grado de ángulo. Debido a que la distancia entre las líneas de longitud se vuelve más estrecha a medida que se mueve desde el ecuador hacia los polos, los anchos de los mapas también varían. Para los mapas de los Estados Unidos, los mapas miden aproximadamente 23 pulgadas (58,4 cm) de ancho por 27 pulgadas (68,6 cm) de alto para ubicaciones por debajo de una latitud de 31 grados y aproximadamente 22 pulgadas (55,9 cm) de ancho por 27 pulgadas (68,6 cm de alto). ) para ubicaciones por encima de esa latitud. Otras escalas de mapas comunes del USGS son 1:63,360, 1:100,000 y 1:250,000. Estas escalas cubren áreas más grandes que los mapas 1:24,000, pero con menos detalles.

Para facilitar la interpretación de los mapas topográficos, se utilizan símbolos y colores para representar diversas características naturales y creadas por el hombre. Algunos símbolos están diseñados para parecerse a la función cuando se ven desde arriba. Por ejemplo, los edificios se muestran como objetos sólidos con la forma del contorno del edificio. Otros símbolos son representaciones universalmente reconocidas, como una línea larga con pequeñas cruces para representar un ferrocarril. Los colores juegan un papel aún más importante. Los ríos, lagos y otros cuerpos de agua se muestran en azul. Los bosques y las áreas densamente vegetadas se muestran en verde. Las carreteras y carreteras secundarias se muestran en negro, mientras que las carreteras principales se muestran en rojo. Las líneas de contorno, que representan la forma del suelo en sí, se muestran en marrón. Las revisiones recientes del mapa se muestran en violeta.

El
proceso de fabricación

La producción de un mapa topográfico preciso es un proceso largo y complejo que puede tardar hasta cinco años de principio a fin. Se necesita un equipo capacitado de topógrafos, grabadores, verificadores de datos, impresores y otros para producir un buen mapa. A continuación se muestra una secuencia típica de operaciones utilizadas por el Servicio Geológico de EE. UU. Para producir un mapa topográfico cuadrangular de 7,5 minutos.

Fotografiar el área

• 1 El área que se va a mapear primero debe fotografiarse desde el aire. Cada sección del suelo se fotografía desde dos ángulos diferentes para proporcionar una imagen estereoscópica tridimensional que se puede convertir en líneas de contorno. El cielo debe estar despejado y el sol debe estar en el ángulo adecuado para el tipo de terreno que se fotografiará. Estacional Cada sección del suelo se fotografía desde dos ángulos diferentes para proporcionar una imagen estereoscópica tridimensional que se puede convertir en lineas de contorno. también deben tenerse en cuenta algunos factores. Por ejemplo, en áreas donde hay árboles de hoja caduca, las fotos generalmente se toman entre fines del otoño y principios de la primavera, cuando los árboles están desnudos y las características del suelo subyacentes son más visibles.
• 2 La aeronave sobrevuela el área a una altitud constante en dirección norte-sur a lo largo de trayectorias de vuelo cuidadosamente determinadas, mientras que cámaras especiales toman 10 fotografías ubicadas con precisión de cada cuadrilátero. Cada cámara puede costar 250.000 dólares o más.

Inspección de los puntos de control

• 3 Para garantizar la precisión de un mapa, la ubicación exacta de varios puntos de control debe establecerse mediante estudios de campo. Los puntos de control típicos pueden ser la intersección de dos carreteras u otras características destacadas dentro del área del mapa. Los puntos de control horizontales se analizan para determinar la longitud y la latitud, mientras que los puntos de control verticales se analizan por separado para determinar las elevaciones. La ubicación y elevación de estos puntos de control ayudan a los creadores de mapas a colocar correctamente las imágenes de fotografías aéreas y asignar valores a las curvas de nivel.
• 4 Mientras los topógrafos están en el campo, también buscan características que pueden requerir una revisión adicional, como caminos o arroyos ocultos debajo del follaje que sobresale, o edificios que pueden haber sido construidos o demolidos desde que se tomaron las fotografías aéreas.

Verificación de las características del mapa

• 5 Algunas características del mapa pueden requerir verificación adicional. Por ejemplo, algunos arroyos pueden ejecutarse solo de forma intermitente, en cuyo caso estarían representados en el mapa por un punto de guión o un peso más ligero en lugar de una línea continua. Ciertos caminos pueden resultar ser caminos privados, en lugar de caminos públicos, y estos deben estar marcados. Los inspectores de campo ingresan al área y verifican estas características hablando con los residentes locales o consultando los registros de propiedad locales. También se debe verificar cualquier característica cuestionable notada por los equipos de encuesta. Se debe determinar la ortografía correcta de los nombres de lugares.

Compilación del manuscrito del mapa

• 6 Una vez que se ha estudiado el área y se han comprobado todas las características, los pares de fotografías aéreas superpuestas se colocan en un proyector estereoscópico. Una imagen se proyecta en el ojo izquierdo del operador y la otra imagen en su ojo derecho. El resultado es una vista tridimensional del terreno. Dos pequeños rayos de luz están conectados a un puntero y se ajustan para que se crucen en un pequeño punto blanco correspondiente a una elevación determinada en la imagen del terreno tridimensional. Por Para garantizar la precisión de un mapa, la ubicación exacta de varios puntos de control debe establecerse por campo encuestas. Se hace una capa de trazo separada para cada color utilizado. moviendo el puntero mientras mantiene los dos rayos enfocados en un punto, el operador traza cada línea de contorno del suelo y la ubicación de varias características. El puntero está conectado a un bolígrafo en la tabla de trazado que dibuja el contorno o la característica que se está trazando. Todos los contornos y características están dibujados en negro en este punto. Este proceso se denomina compilación del manuscrito del mapa.
• 7 Cuando se completa el trazado, se fotografía el manuscrito del mapa terminado y se hace un negativo de película del tamaño de un mapa. Este negativo se reproduce fotoquímicamente en varias láminas de plástico delgadas recubiertas con una capa suave y translúcida llamada capa de trazo.

Escribir y editar el mapa

• 8 Las láminas de plástico se toman una a la vez y se colocan sobre una mesa de luz, donde una luz suave brilla a través de una superficie de plástico blanco. Esta iluminación desde abajo hace que las líneas del manuscrito del mapa sean visibles a través de la capa de escriba. Un grabador corta con cuidado la capa de trazo a lo largo de las líneas y áreas que deben ser de cierto color en el mapa terminado. Por ejemplo, una hoja tendrá todas las líneas de los ríos, lagos y otras masas de agua que serán azules. Este proceso se repite para cada color.
• 9 Se preparan hojas separadas para las letras colocando una hoja de plástico transparente sobre cada hoja trazada y alineando cuidadosamente las letras con las características que se van a etiquetar. Los tamaños, estilos y fuentes de letra se seleccionan de acuerdo con los estándares, lo que asegura la coherencia y legibilidad de un mapa a otro. A continuación, se fabrica un negativo de película con cada tipo de hoja acabada.
• 10 Después de que las hojas trazadas se revisan y editan varias veces, se hace una hoja de prueba de color exponiendo cada hoja a una luz de diferente color para producir una impresión en color que se parece mucho al mapa terminado. Después de una revisión y edición adicionales, el mapa está listo para imprimirse.

Imprimir el mapa

• 11 Se prepara una placa de prensa para cada color de mapa exponiendo las hojas trazadas y los negativos de letras. El papel se carga en una imprenta litográfica y se imprime el primer color. La placa de prensa y la tinta se cambian y el papel se pasa por la prensa una segunda vez para imprimir el segundo color. Este proceso se repite hasta que se hayan impreso todos los colores. Algunas de las imprentas más grandes pueden imprimir hasta cinco colores en secuencia sin cambiar las planchas o recargar el papel.

Control de calidad

El USGS utiliza los Estándares Nacionales de Precisión de Mapas establecidos en 1947. A partir de 1958, el USGS comenzó a probar la precisión de sus mapas mediante la verificación de campo de 20 o más puntos bien definidos en aproximadamente el 10% de los mapas que se producen cada año.

Para un mapa de 7.5 minutos a escala 1:24,000, el estándar de precisión horizontal requiere que las ubicaciones que se muestran en el mapa para al menos el 90% de los puntos revisados ​​deben tener una precisión de 40 pies (12.2 m) de las ubicaciones reales en el suelo. . El estándar de precisión vertical requiere que las elevaciones que se muestran en el mapa para al menos el 90% de los puntos comprobados deben tener una precisión dentro de la mitad del intervalo de contorno en el suelo. Para un mapa con intervalos de contorno de 10 pies (3 m), esto significa que las elevaciones que se muestran en el mapa deben tener una precisión de 5 pies (1,5 m) de las elevaciones reales en el suelo. Para darle una idea de lo que estos estándares significan para los creadores de mapas, el estándar de precisión horizontal requiere que la ubicación de al menos el 90% de los puntos de control en el mapa se dibuje dentro de 0.02 pulgadas (0.05 cm) de la posición correcta.

El futuro

La mayoría de los mapas topográficos actualmente en uso se elaboraron manualmente. Para los cartógrafos, sin embargo, el futuro está aquí hoy. Una red bien establecida de satélites de navegación forma la base del Sistema de posicionamiento global (GPS). Este sistema permite a los topógrafos de campo determinar con precisión las posiciones horizontales a unos pocos pies, incluso en los terrenos más remotos donde las técnicas de topografía convencionales son imposibles.

Otros satélites que llevan una variedad de sensores pronto pueden reemplazar el método de fotografía aérea para hacer mapas. El primero de una serie de satélites Landsat se lanzó en 1972, y en 1984 podían detectar objetos en la superficie de la Tierra de unos 30 m (100 pies) de tamaño. En 1998, una empresa estadounidense se estaba preparando para lanzar un satélite que podría detectar objetos tan pequeños como 3 pies (1 m), que produciría imágenes con tantos detalles como los mapas actuales de USGS de 7,5 minutos. Más importante aún, estas imágenes serían capturadas y transmitidas como datos digitales, que luego podrían ser procesados ​​e impresos por computadoras. Esto reduciría significativamente el tiempo necesario para producir o actualizar mapas y también mejoraría la precisión general.