Iniciación a la Topografía Subterránea

Introducción

Uno de los elementos más importantes para conseguir la autonomía que nos haga no depender, ni siquiera, de las posibilidades que nos ofrece el conocimiento de los lugares, es el manejo adecuado de la cartografía, es decir, el saber utilizar planos y mapas para poder llegar, con la ayuda de un mapa y una brújula, a donde no sabemos. De la misma manera, poder adentrarnos en una cavidad que no conocemos para recorrerla y disfrutarla. Pero además, si encontramos cavidades en lugares donde no vienen marcadas, podemos colocarlas en un mapa, averiguar distancias, perfiles del recorrido y un sin fin de posibilidades que nos pueden hacer gozar hasta límites inesperados de la exploración y la aventura.

Por eso comenzamos a intentar poner en orden nuestros conocimientos de forma que con unas pocas explicaciones y con bastantes prácticas nos vayamos introduciendo en el apasionante mundo de la topografía subterránea.

 

Cartografía.

Un mapa es la representación de un área geográfica, que suele ser generalmente una porción de la superficie de la Tierra, dibujada o impresa en una superficie plana. En la mayoría de los casos, un mapa es más una representación del terreno a modo de diagrama que una representación pictórica; habitualmente contiene una serie de símbolos aceptados a nivel general que representan los diferentes elementos naturales, artificiales o culturales del área que delimita el mapa.

El tipo básico de mapa utilizado para representar áreas del terreno es el mapa topográfico. Estos mapas muestran los elementos naturales del área analizado y también ciertos elementos artificiales, humanos o culturales, como son las redes de transporte y los asentamientos de población. También muestran fronteras políticas, como pueden ser los límites de las ciudades, de las provincias o de los estados. Los mapas topográficos, debido a la gran cantidad de información que tienen, se utilizan a menudo como mapas generales de consulta.

 

Elementos básicos de un mapa

Para que un mapa pueda contener gran cantidad de información de fácil lectura debe emplearse un sistema de símbolos. Muchos de éstos se utilizan con tanta frecuencia que se han convertido en símbolos aceptados a nivel general y resultan fácilmente comprensibles. De este modo, las ciudades y los pueblos se señalan con puntos o superficies sombreadas, los cursos y las masas de agua suelen imprimirse en azul y las fronteras políticas se representan, generalmente, mediante franjas de colores o líneas discontinuas. Un cartógrafo —denominación que se da a los profesionales encargados de realizar los mapas— puede, sin embargo, concebir una gran variedad de símbolos que se adecuen a las diferentes necesidades. Por ejemplo, puede marcar un punto como símbolo de la presencia de 10.000 cabezas de ganado o puede utilizar dos picos o martillos cruzados para señalar la localización de una mina. Los símbolos utilizados en los mapas se definen en las leyendas (signos convencionales).

 

Coordenadas geográficas

Con el fin de localizar un elemento en un mapa o describir la extensión de un área, es necesario referirse a las coordenadas geográficas del mismo. Estas coordenadas geográficas se basan en los meridianos de longitud y en los paralelos de latitud. Por acuerdo internacional, la longitud se mide hasta 180° E y hasta 180° O a partir de los 0°, en el meridiano de referencia que pasa por Greenwich, Inglaterra.

Conviene no olvidar nunca, que cuando vamos hacia el oeste, los grados se miden al revés. Es decir, empezamos con 0º en el meridiano de Greenwich y según avanzamos hacia la izquierda vamos aumentandolos. De igual manera se miden los minutos y segundos. Es fácil, como ocurre en algunas guías, que se confunda uno al poner los minutos y los segundos. Se leen hacia la izquierda todas las unidades.

La latitud se mide hasta 90° N y hasta 90° S a partir de 0° sobre el ecuador. La localización de un punto en el mapa puede definirse con precisión por los grados, minutos y segundos de latitud y longitud. Los mapas están orientados de tal manera que, generalmente, el norte verdadero ocupa la parte superior de la lámina, donde a menudo se representa una rosa de los vientos u otro elemento que señala el polo magnético.

 

Escala

La escala en la que se dibuja un mapa representa la relación entre la distancia de dos puntos de la Tierra y la distancia de los puntos que se corresponden con ellos en el mapa. La escala numérica se representa en cifras, como por ejemplo: 1:100.000, lo que indica que una unidad medida en el mapa (por ejemplo 1 cm) representa 100.000 de las mismas unidades en la superficie terrestre. En la mayoría de los mapas se indica la escala en el margen y, muchas veces, viene acompañada de una escala gráfica lineal; esto es, un segmento dividido que muestra la longitud sobre el mapa de las unidades terrestres de distancia. Normalmente, el extremo de la barra presenta una subdivisión para que el usuario pueda medir las distancias con mayor precisión. Las escalas que se utilizan en los mapas varían mucho. Generalmente, los mapas topográficos detallados están confeccionados a escala 1:50.000 y 1:25.000. Cuando los mapas se realizan con fines militares se utilizan escalas más grandes como 1:10.000 ó 1:5.000. Desde los primeros años del siglo XX, varios gobiernos han colaborado para establecer un mapa único del mundo a escala 1:1.000.000.

 

Relieve

Las variaciones de altitud de las colinas y montañas, así como las profundidades de los valles y gargantas, tal y como aparecen en un mapa topográfico, definen el relieve; a menos que el relieve esté adecuadamente representado, el mapa no da una imagen clara del área que representa. En los mapas antiguos se señalaba a menudo de forma pictórica, por medio de pequeños dibujos de montañas y valles, pero era un método con muy poca precisión y con el tiempo se sustituyó por el sistema de curvas de nivel. Estas curvas unen los puntos que tienen una misma altitud. El intervalo entre las curvas de nivel que se seleccione debe ser uniforme o equidistante, y se determinará en función del objetivo del mapa, la superficie a cubrir, la disponibilidad de datos y la escala del mapa. Las formas de las curvas de nivel constituyen una representación exacta de las elevaciones y depresiones, ya que muestran las altitudes reales. Cuando las curvas de nivel están más próximas indican, por ejemplo, la presencia de una pendiente abrupta.

 

Proyecciones de los mapas

Para representar la totalidad de la superficie terrestre sin ningún tipo de distorsión, un mapa debe tener una superficie esférica como la de un globo terráqueo. Un mapa plano no puede representar con exactitud la superficie redondeada de la Tierra, excepto en áreas muy pequeñas en las que la curvatura es desdeñable. Para mostrar grandes porciones de la superficie o áreas de tamaño medio con precisión, la superficie esférica de la Tierra debe transformarse en una superficie plana. El sistema de transformación se denomina proyección. Cuando una superficie esférica se transfiere a un plano modifica su geometría y la distorsiona, pero existen muchas transformaciones que mantienen una o varias de las propiedades geométricas del globo. Dependiendo de la extensión y ubicación de la zona a representar en el plano o mapa, el cartógrafo elegirá un tipo de proyección u otro, teniendo en cuenta las características geométricas que cada uno de ellos conserva y las que no, así como los efectos que su uso tendrá en la representación de los ángulos, áreas, distancias y direcciones de la superficie a cartografiar; optará por alcanzar la precisión en uno de estos aspectos, en detrimento de la distorsión que se produzca en los restantes. Una gran cantidad de mapas precisan más de una proyección cartográfica o, lo que es igual, una combinación de propiedades características de varias proyecciones (equivalencia, conformidad y acimut).

La elaboración de mapas o cartografía se ha beneficiado mucho de los avances tecnológicos acaecidos tras la II Guerra Mundial. Probablemente algunos de los avances más importantes han sido la utilización de fotografías aéreas y sensores de control remoto, la utilización de ordenadores (computadoras) para el almacenamiento y tratamiento de datos, así como para el trazado de mapas, y el Sistema de Posicionamiento Global (GPS), que ha reducido sustancialmente el margen de error al determinar la localización exacta de los puntos de la superficie terrestre.

 

Observación

La base de un mapa moderno es un estudio detallado que proporcione, por un lado, las localizaciones geográficas y, por otro, las relaciones entre una serie de elementos del área a cartografiar. En la actualidad, la información obtenida de los levantamientos fotogramétricos aéreos complementa la información proporcionada por el tradicional método de los levantamientos topográficos del terreno. Las imágenes vía satélite pueden proporcionar una gran cantidad de información muy precisa sobre diferentes elementos de la superficie terrestre, como pueden ser la localización de depósitos de minerales, la extensión de urbanizaciones, la presencia de plagas que afectan a la vegetación y cultivos, o los tipos de suelos.

 

Historia de los mapas

Los mapas más antiguos que existen fueron realizados por los babilonios hacia el 2300 a.C. Estos mapas estaban tallados en tablillas de arcilla y consistían en su mayor parte en mediciones de tierras realizadas con el fin de cobrar los impuestos. También se han encontrado en China mapas regionales más extensos, trazados en seda, fechados en el siglo II a.C. Parece que la habilidad y la necesidad de hacer mapas es universal. Uno de los tipos de mapas primitivos más interesantes es la carta geográfica realizada sobre una entramado de fibras de caña por los habitantes de las islas Marshall, en el sur del océano Pacífico, dispuestas de modo que muestran la posición de las islas. El arte de la cartografía también se desarrolló en las civilizaciones maya e inca. Los incas, ya en el siglo XII d.C., trazaban mapas de las tierras que conquistaban.

Se cree que el primer mapa que representaba el mundo conocido fue realizado en el siglo VI a.C. por el filósofo griego Anaximandro. Tenía forma circular y mostraba el mundo conocido agrupado en torno al mar Egeo y rodeado por el océano. Uno de los mapas más famosos de la época clásica fue trazado por el geógrafo griego Eratóstenes hacia el año 200 a.C. Representaba el mundo conocido desde Gran Bretaña, al noroeste, la desembocadura del río Ganges, al este, y hasta Libia al sur. Este mapa fue el primero en el que aparecieron líneas paralelas transversales para señalar los puntos con la misma latitud. En el mapa también aparecían algunos meridianos, pero éstos tenían una separación irregular. Hacia el año 150 d.C., el sabio griego Tolomeo escribió su Geographia que contenía mapas del mundo. Éstos fueron los primeros mapas en los que se utilizó de forma matemática un método preciso de proyección cónica, aunque tenía muchos errores como la excesiva extensión de la placa terrestre eurasiática. Tras la caída del Imperio romano la cartografía europea casi dejó de existir; básicamente sólo permanecían aquellos trazados por los monjes, cuya preocupación principal era teológica (presentaban Jerusalén como el centro del mundo) y no les importaba tanto la exactitud geográfica. Sin embargo, los navegantes árabes realizaron y utilizaron cartas geográficas de gran exactitud durante el mismo periodo. El erudito árabe al-Idrisi realizó un mapa del mundo en 1154. Los navegantes mediterráneos, de entre los que destacaban los mallorquines, comenzaron aproximadamente en el siglo XIII a preparar cartas marítimas, generalmente sin meridianos o paralelos pero con unas líneas que mostraban la dirección entre los puertos más importantes. Estos mapas se denominaban portulanos. En el siglo XV se imprimieron en Europa los mapas de Tolomeo que, durante varios cientos de años, tuvieron una gran influencia en los cartógrafos europeos.

Se considera que el mapa realizado en 1507por Martin Waldseemüller, un geógrafo alemán, fue el primero en designar con el nombre de América a las tierras transatlánticas recién descubiertas. El nombre de América es un reconocimiento a la labor de Américo Vespucio, quien comenzó a trazar los mapas de sus viajes por el continente una vez instalado en Sevilla (1508) al servicio del rey Fernando. Tanto Solís, Pinzón, Juan de la Cosa como Vespucio contribuyeron con sus expediciones al trazado de los primeros mapas de los que se tiene conocimiento sobre el continente americano. Asimismo, los llamados planisferios de Salviatti y de Castiglione, ambos aproximadamente de 1525, son importantes documentos de la cartografía de la época en la cual se basaron mapas posteriores. El planisferio de Castiglione fue regalado a éste por el emperador Carlos V. El mapa de Waldseemüller, impreso en 12 hojas separadas, fue de los primeros en el que se separaban con claridad Norteamérica y Sudamérica de Asia. En 1570, Abraham Ortelius, un cartógrafo flamenco, publicó el primer atlas moderno, Orbis Terrarum, que contenía 70 mapas. En el siglo XVI, muchos cartógrafos elaboraron mapas que iban incorporando la creciente información que aportaban los navegantes y los exploradores. Gerardus Mercator sigue considerándose como uno de los mayores cartógrafos de la época de los descubrimientos; la proyección que concibió para su mapa del mundo resultó de un valor incalculable para todos los navegantes.

La precisión de los mapas posteriores aumentó mucho debido a las determinaciones más precisas sobre latitud y longitud y a los cálculos sobre el tamaño y forma de la Tierra. Los primeros mapas en los que aparecían ángulos de declinación magnética se realizaron en la primera mitad del siglo XVII, y las primeras cartas que mostraban las corrientes oceánicas se realizaron hacia 1665. En el siglo XVII se establecieron los principios científicos de la cartografía y las inexactitudes más notables de los mapas quedan constreñidas a las partes del mundo que no se habían explorado.

Hacia finales del siglo XVIII, cuando decayó el espíritu explorador y comenzó a desarrollarse el nacionalismo, un gran número de países europeos comenzó a emprender estudios topográficos detallados a nivel nacional. El mapa topográfico completo de Francia se publicó en 1793, con una forma más o menos cuadrada y con una medida de aproximadamente 11 m de lado. El Reino Unido, España, Austria, Suiza y otros países siguieron su ejemplo. En los Estados Unidos se organizó, en 1879, el Geological Survey (estudio geológico) con el fin de realizar mapas topográficos de gran escala en todo el país. En 1891, el Congreso Internacional de Geografía propuso cartografiar el mundo entero a una escala 1:1.000.000, tarea que todavía no ha concluido. En el siglo XX, la cartografía ha experimentado una serie de importantes innovaciones técnicas. La fotografía área se desarrolló durante la I Guerra Mundial y se utilizó, de forma más generalizada, en la elaboración de mapas durante la II Guerra Mundial. Los Estados Unidos, que lanzaron en 1966 el satélite Pageos y continuaron en la década de 1970 con los tres satélites Landsat, están realizando estudios geodésicos completos de la superficie terrestre por medio de equipos fotográficos de alta resolución colocados en esos satélites. A pesar de los grandes avances técnicos y de los conocimientos cartográficos, quedan por realizar estudios y levantamientos topográficos y fotogramétricos de grandes áreas de la superficie terrestre que no se han estudiado en detalle.

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