Topografía3

8/18/2019 Topografía3

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Topografía

Unidad 1: introducción a la topografía

Alumna: May Cahuich Ana Estela de Abril

3 !emestre

Maestro: "lores #allegos $os% Antonio

M&3

!an "rancisco de Campeche' Camp(' a )* de septiembre

de )+1,


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Indice

1. Fotogrametria................................................................................................ 4

Tipos de fotogrametría...................................................................................... 5

Método........................................................................................................... 5

2. GPS............................................................................................................... 6

a) Segmento espacial....................................................................................... 6

b) Segmento de control..................................................................................... 8

c) Segmento usuario........................................................................................9

Como funciona el sistema GPS...........................................................................10

3. Sistema de información geográfica...............................................................21

4. Aplicación de software de dibuo asistido por computadora..........................25

CAD 2D............................................................................................................ 26

CAD 2.D.......................................................................................................... 26CAD !D............................................................................................................ 26

Modelos de alambre " superficie en !D........................................................................26

Modelado de s#lidos..............................................................................................26

Características del soft$are de dise%o.................................................................26

!ibliograf"a........................................................................................................ 27

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1. Fotogrametria

&a fotogrametría es un sistema de captura de informaci#n a distancia cu"osprincipios " particularidades se desarrollar'n en los apartados siguientes(actualmente las técnicas de la fotogrametría se consideran integradas con lastécnicas de percepci#n remota " las de fotointerpretaci#n tres técnicas *ue secomplementan entre sí no obstante se puede afirmar *ue la fotogrametría seconcreta en la interpretaci#n cuantitati+a de fotografías aéreas " otros materialesaerofotogr'ficos con el ob,eti+o primordial de obtener mapas. Dentro siempre deesta idea se -an dado distintas definiciones de fotogrametría entre las *ue cabedestacar las siguientes

/ arte ciencia " tecnología orientada a obtener informaci#n rele+ante de di+ersosob,etos físicos de la corte0a terrestre " de su medio ambiente a tra+és deprocesos de medici#n e interpretaci#n de im'genes fotogr'ficas " de patrones deenergía electromagnética radiante1 3errera 4567)

/ Técnica cu"o ob,eto es estudiar " definir con precisi#n la forma dimensiones "posici#n en el espacio de un ob,eto cual*uiera utili0ando esencialmente medidas-ec-as sobre una o +arias fotografías de ese ob,eto1 Cla+o 4562).

&a fotogrametría es la ciencia o técnica cu"o ob,eti+o es el conocimiento de lasdimensiones " posici#n de ob,etos en el espacio a tra+és de la medida o medidasreali0adas a partir de la intersecci#n de dos o m's fotografías o de una fotografía" el modelo digital del terreno correspondiente al lugar representado el cual -a deser reali0ado anteriormente por intersecci#n de dos o m's fotografías.

Si traba,amos con una foto podemos obtener informaci#n en primera instancia dela geometría del ob,eto es decir informaci#n bidimensional. Si traba,amos con dosfotos en la 0ona com8n a éstas 0ona de solape) podremos tener +isi#nestereosc#pica( o dic-o de otro modo informaci#n tridimensional.

9sta técnica es b'sica para la elaboraci#n de toda la cartografía "a seatopogr'fica tem'tica catastral etc.

Puede a"udarse de informaci#n espectral " radiométrica de una imagen digitalapo"ada en la teledetecci#n.

&a fotogrametría puede ser terrestre o aérea dependiendo desde donde sonobtenidas las im'genes.

Aplicaciones

Sus aplicaciones son numerosas

• Agronomía.


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• Cartografía.

• :rtofotografía.

• Ar*uitectura.

• Planeamiento " ordenaci#n del territorio.

• Medio ambiente.

• Ar*ueología.

• Control de estructuras.

• Mediciones.

• Topografía.

• Medicina.

• ;oologia

Técnica de medici#n de coordenadas !D *ue utili0a fotografías u otros sistemasde percepci#n remota ,unto con puntos de referencia topogr'ficos sobre el terrenocomo medio fundamental para la medici#n.

Tipos de fotogrametría

9o mapas para el desarrollo depro"ectos de ?ngenieria.


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• =otogrametria Terrestre 9n este caso las estaciones se encuentran a ni+eldel suelo.

Método

Método de reconstrucci#n de ob,etos o terreno mediante fotogrametría

4. =otografiar los ob,etos Ser' necesario una pre+ia Planificaci#n del +uelo "de las tomas de fotografías se -ace en la fase de Pro"ecto de +uelo) tras laplanificaci#n se procede a la :btenci#n de im'genes@uelo) " a un posterior Procesado.

2. :rientaci#n de las im'genes Colocaci#n de los fotogramas en la posici#nadecuada con sus marcas fiduciales orientaci#n interna)(Colocar los fotogramasen la misma posici#n *ue ocupaban entre ellos en el momento de las tomasorientaci#n relati+a)(

o =ormaci#n del modelo por restituci#n para después aplicarle girosuna traslaci#n " un factor de escala orientaci#n absoluta) para tener el modeloob,eto) en coordenadas terreno. ?nclu"e también el escalado del ob,eto paraobtener " reali0ar medidas en las magnitudes reales.

o =ormaci#n del modelo por rectificaci#n consistente en una +e0aplicados la orientaci#n tanto interna como e


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Para lle+ar a cabo le+antamientos de alta precisi#n geodésicoBtopogr'ficos es necesario utili0ar e*uipos de medici#n de la tecnologíam's a+an0ada tales como el GPS Sistema de PosicionamientoGlobal) con él es posible determinar las coordenadas *ue permitenubicar puntos sobre la superficie de la Tierra.

9l GPS es un sistema de posicionamiento por satélites desarrollado por el Departamento de la Defensa de los 9.. dise%ado para apo"ar losre*uerimientos de na+egaci#n " posicionamiento precisos con finesmilitares. 9n la actualidad es una -erramienta importante paraaplicaciones de na+egaci#n posicionamientos de puntos en tierra mar

" aire.

9l GPS est' integrado por tres segmentos o componentes de unsistema *ue a continuaci#n se describen

a) Segmento espacial

9l Sistema de Posicionamiento Global GPS) es una constelaci#n desatélites de na+egaci#n *ue orbitan la Tierra a una altitud de cerca de42. millas 2. Eil#metros). A esta altitud los satélites completandos #rbitas en un poco menos de un día. Aun*ue originalmentedise%ado por el Departamento de Defensa de 99.. paraaplicaciones militares su gobierno federal -i0o el sistema disponiblepara usos ci+iles " le+ant# las medidas de seguridad dise%adas pararestringir la precisi#n -asta 4 metros.

&a constelaci#n #ptima consiste en 24 satélites operati+os con ! deFrepuestoF. A partir de ,ulio de 2 -abía 25 satélites operacionalesde la constelaci#n.

Se%ales GPS

&os satélites del GPS transmiten dos se%ales de radio de ba,apotencia llamadas F&4F " F&2F. Cada se%al GPS contiene trescomponentes de informaci#n un c#digo pseudoaleatorio los datos deefemérides de satélite " datos de almana*ue. 9l c#digopseudoaleatorio identifica al satélite *ue transmite su se%al. &os datosde efemérides de satélite proporcionan informaci#n sobre la ubicaci#ndel satélite en cual*uier momento. 9l almana*ue contiene informaci#nsobre el estado del satélite " la fec-a " -ora actuales. Para cadasatélite el tiempo es controlado por los relo,es at#micos a bordo *ueson cruciales para conocer su posici#n e


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Como funciona el sistema GPSPaso 4 &a Triangulaci#n desde los satélites

Aun*ue pueda parecer improbable la idea general detr's del GPS es utili0ar lossatélites en el espacio como puntos de referencia para ubicaciones a*uí en latierra.

9sto se logra mediante una mu" pero mu" e


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del segundo satélite. 9n otras palabras estamos en alg8n lugar de lacircunferencia *ue resulta de la intersecci#n de las dos esferas.

Si a-ora medimos nuestra distancia a un tercer satélite " descubrimos *ueestamos a 4!. millas del mismo esto limita nuestra posici#n a8n mas a losdos puntos en los cuales la esfera de 4!. millas corta la circunferencia *ue

resulta de la intersecci#n de las dos primeras esferas.

: sea *ue midiendo nuestra distancia a tres satélites limitamos nuestroposicionamiento a solo dos puntos posibles.

Para decidir cual de ellos es nuestra posici#n +erdadera podríamos efectuar unanue+a medici#n a un cuarto satélite. Pero normalmente uno de los dos puntosposibles resulta ser mu" improbable por su ubicaci#n demasiado le,ana de lasuperficie terrestre " puede ser descartado sin necesidad de medicionesposteriores.

na cuarta medici#n de todos modos es mu" con+eniente por otra ra0#n *ue

+eremos mas adelante.Paso 2 Midiendo las distancias a los satélites

Sabemos a-ora *ue nuestra posici#n se calcula a partir de la medici#n de ladistancia -asta por lo menos tres satélites. Pero Ic#mo podemos medir ladistancia -acia algo *ue est' flotando en alg8n lugar en el espacioJ. &o -acemos


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midiendo el tiempo *ue tarda una se%al emitida por el satélite en llegar -astanuestro receptor de GPS.

&a gran idea Matem'ticamente es

Toda la idea gira alrededor de a*uellos problemas sobre la +elocidad *ue

resol+íamos en la secundaria Kecordemos *ue FSi un auto +ia,a a Eil#metrospor -ora durante dos -oras I*ué distancia recorri#J

@elocidad Em>-) < Tiempo 2 -oras) L Distancia 42 Em)

9n el caso del GPS estamos midiendo una se%al de radio *ue sabemos *ue +ia,aa la +elocidad de la lu0 alrededor de !. Em por segundo.

os *ueda el problema de medir el tiempo de +ia,e de la se%al Nue ob+iamente+iene mu" r'pido)

Sincronicemos nuestros relo,es

9l problema de la medici#n de ese tiempo es complicado. &os tiempos sone


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Así es b'sicamente como funciona el GPS.

&a se%al emitida por nuestro GPS " por el satélite es algo llamado FC#digo Pseudo AleatorioF Pseudo Kandom Code). &a palabra FAleatorioF significa algo generadopor el a0ar.

In C#digo AleatorioJ

9ste C#digo Pseudo Aleatorio es una parte fundamental del GPS. =ísicamentesolo se trata de una secuencia o c#digo digital mu" complicado. : sea una se%al*ue contiene una sucesi#n mu" complicada de pulsos FonF " FoffF como sepueden +er

&a se%al es tan complicada *ue casi parece un ruido eléctrico generado por ela0ar. De allí su denominaci#n de FPseudoBAleatorioF.

3a" +arias " mu" buenas ra0ones para tal comple,idad. &a comple,idad del c#digoa"uda a asegurarnos *ue el receptor de GPS no se sintonice accidentalmente con

alguna otra se%al. Siendo el modelo tan comple,o es altamente improbable *ueuna se%al cual*uiera pueda tener e


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e


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Dado *ue cual*uier discrepancia con la -ora uni+ersal afectar' a las cuatromediciones el receptor buscar' un factor de correcci#n 8nico *ue siendo aplicadoa sus mediciones de tiempo -ar' *ue los rangos coincidan en un solo punto.

Dic-a correcci#n permitir' al relo, del receptor a,ustarse nue+amente a la -orauni+ersal " de esa manera tenemos un relo, at#mico en la palma de nuestra mano

na +e0 *ue el receptor de GPS aplica dic-a correcci#n al resto de susmediciones obtenemos un posicionamiento preciso.

na consecuencia de este principio es *ue cual*uier GPS decente debe ser capa0de sintoni0ar al menos cuatro satélites de manera simult'nea. 9n la pr'ctica casitodos los GPS en +enta actualmente acceden a mas de " -asta a 42 satélitessimult'neamente.

A-ora bien con el C#digo Pseudo Aleatorio como un pulso confiable paraasegurar la medici#n correcta del tiempo de la se%al " la medici#n adicional como

elemento de sincroni0aci#n con la -ora uni+ersal tenemos todo lo necesario paramedir nuestra distancia a un satélite en el espacio.

Pero para *ue la triangulaci#n funcione necesitamos conocer no s#lo la distanciasino *ue debemos conocer d#nde est'n los satélites con toda e


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&as #rbitas b'sicas son mu" e


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Con un timing perfecto " la posici#n e


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&os problemas para la se%al de GPS no terminan cuando llega a la tierra. &a se%alpuede rebotar +arias +eces debido a obstrucciones locales antes de ser captadapor nuestro receptor GPS.

9ste error es similar al de las se%ales fantasma *ue podemos +er en la recepci#nde tele+isi#n. &os buenos receptores GPS utili0an sofisticados sistemas de

rec-a0o para minimi0ar este problema.

Problemas en el satélite

A8n siendo los satélites mu" sofisticados no tienen en cuenta min8sculos erroresen el sistema.

&os relo,es at#micos *ue utili0an son mu" pero mu" precisos pero no sonperfectos. Pueden ocurrir min8sculas discrepancias *ue se transforman en erroresde medici#n del tiempo de +ia,e de las se%ales.

O aun*ue la posici#n de los satélites es controlada permanentemente tampocopueden ser controlados a cada segundo. De esa manera pe*ue%as +ariaciones deposici#n o de efemérides pueden ocurrir entre los tiempos de monitoreo.

Algunos 'ngulos son me,ores *ue otros

&a geometría b'sica por si misma puede magnificar estos errores mediante unprincipio denominado FDiluci#n Geométrica de la Precisi#nF o DGDP

Suena complicado pero el principio es simple.

9n la realidad suele -aber mas satélites disponibles *ue los *ue el receptor GPSnecesita para fi,ar una posici#n de manera *ue el receptor toma algunos e ignoraal resto.

Si el receptor toma satélites *ue est'n mu" ,untos en el cielo las circunferenciasde intersecci#n *ue definen la posici#n se cru0ar'n a 'ngulos con mu" escasadiferencia entre sí. 9sto incrementa el 'rea gris o margen de error acerca de unaposici#n.


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Si el receptor toma satélites *ue est'n ampliamente separados las circunferenciasintersectan a 'ngulos pr'cticamente rectos " ello minimi0a el margen de error.

&os buenos receptores son capaces de determinar cuales son los satélites *uedan el menor error por Diluci#n Geométrica de la Precisi#n.

Aun*ue resulte difícil de creer el mismo Gobierno *ue pudo gastar 42.Millones de d#lares para desarrollar el sistema de na+egaci#n m's e


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determinado con respecto a un sistema de referencia seleccionado. Para disminuir el error en +e0 de utili0ar las efemérides captadas en el receptor se utili0anefemérides precisas calculadas por el ?GS " ASA días después de la medici#n.

9rrores del relo, Se refieren a las +ariaciones en el sistema de tiempo del relo, delsatélite producidas por la deri+a propia de los osciladores " las originadas por laacci#n de los efectos relati+ísticos. Dic-os errores conlle+an a *ue e


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Multipat- 9s el fen#meno en el cual la se%al llega por dos o m's tra"ectoriasdiferentes. &a diferencia en las longitudes de las tra"ectorias causa interferenciade las se%ales al ser recibidas. 9l multipat- se nota usualmente cuando se est'midiendo cerca de superficies reflectoras para minimi0ar sus efectos se utili0a unaantena capa0 de -acer discriminaciones en contra de las se%ales *ue llegan de

diferentes direcciones.9rrores en la Kecepci#n.

9stos errores dependen tanto del modo de medici#n como del tipo de receptor *uese utili0a.

Kuido Como la des+iaci#n est'ndar del ruido en la medici#n es proporcional a lalongitud de onda en el c#digo. 9l ruido en las medidas de fase de la portadoracondiciona la cantidad de datos " el tiempo de seguimiento re*ueridos paraalcan0ar un determinado ni+el de precisi#n resultando crucial el seguimiento " lasmediciones contin8as para asegurar dic-a precisi#n.

Centro de fase de la antena 9ste puede cambiar en funci#n del 'ngulo deele+aci#n del a0imut. 9l aparente centro de fase eléctrico de la antena GPS es elpunto preciso de na+egaci#n para traba,os relati+os. Si el error del centro de fasede la antena es com8n para todos los puntos durante la medici#n estos secancelan. 9n mediciones relati+as se usan todas las antenas de la red alineadasen una misma direcci#n usualmente el norte magnético) para *ue el mo+imientodel centro de fase de la antena sea com8n " se cancele con una primeraapro


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geogr'fico el cual permite +er patrones relaciones " tendencias *ue no puedenapreciarse en un formato de tabla o de lista( adem's nos proporcionan unaperspecti+a totalmente nue+a de la informaci#n " nos a"udan a tomar me,oresdecisiones.

&os S?G est'n integrados por cinco componentes fundamentales -ard$aresoft$are datos personal " métodos.

9l -ard$are se refiere a la computadora en la cual operar' el S?G. Actualmenteestos sistemas pueden ser e,ecutados en un a amplia +ariedad de -ard$aredesde ser+idores de computadoras centrali0ados -asta computadoras deescritorio utili0adas en configuraciones indi+iduales o conectadas en red. naorgani0aci#n re*uiere de un -ard$are específico para cumplir las necesidades dela aplicaci#n. Algunas cosas *ue se deben considerar son a saber la +elocidad elcosto el soporte técnico la administraci#n la escalabilidad " la seguridad.

9l soft$are de un S?G proporciona las funciones " -erramientas necesarias paraalmacenar anali0ar " desplegar informaci#n geogr'fica. &os componentes cla+esdel soft$are son a) un sistema de mane,o de base de datos SMRD) b) las-erramientas para la entrada " manipulaci#n de informaci#n geogr'fica( c) las-erramientas de soporte para consultas an'lisis " +isuali0aci#n geogr'fica " d)una interface gr'fica de usuario G? por sus siglas en inglés) para un f'cilacceso a las -erramientas.

9l componente m's importante de un S?G son los datos. &a recolecci#n de losdatos es un proceso largo *ue frecuentemente demora el desarrollo de productos*ue pueden utili0arse para ,ustificar la in+ersi#n. &os datos geogr'ficos " los datos

tabulares relacionados pueden obtenerse por medio de una fuente propia o atra+és de un pro+eedor comercial de datos. &a ma"oría de los S?G emplean unSMRD para crear " mantener una base de datos para a"udar a organi0ar "mane,ar dic-os datos.

&a tecnología de los S?G es de +alor limitado sin el personal *ue mane,e elsistema " desarrolle planes *ue se apli*uen a los problemas del mundo real.=recuentemente subestimados sin gente los datos no se actuali0an " se mane,ane*ui+ocadamente( adem's el -ard$are no se utili0a en todo su potencial. Sinembargo los usuarios de S?G +arían " +an desde especialistas técnicos *uedise%an " mantienen los sistemas -asta a*uellos *ue lo utili0an para a"udar a

reali0ar sus tareas diarias.9n cuanto a los métodos el é


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n S?G almacena informaci#n acerca del mundo como una colecci#n de capastem'ticas *ue pueden relacionarse geogr'ficamente. 9ste concepto simple peropoderoso " +ers'til -a proporcionado un gran +alor para resol+er muc-osproblemas del mundo real desde rastrear +e-ículos o registrar detalles deaplicaciones de planificaci#n -asta modelar la circulaci#n atmosférica global.

&a informaci#n geogr'fica contiene una referencia geogr'fica elongitud. no de los métodos m's comunes para crear arc-i+os +ectorialeses la digitali0aci#n de informaci#n geogr'fica de mapas. 9sto puede -acerseusando una tableta digitali0adora o un esc'ner. Cada punto en el mapa de papelasume una de las tres formas en el arc-i+o +ectorial punto línea o polígono. npunto est' representado por un solo par de coordenadas. na línea est'compuesta de un grupo de coordenadas puntos) agregadas para formar elelemento *ue en un mapa pareciera no tener medidas de anc-ura por e,emplo

rutas o ríos pe*ue%os). n polígono es un con,unto de coordenadas unidas por líneas en el cual el primero " el 8ltimo punto son iguales. 9l polígono siemprerepresenta un 'rea cerrada como por e,emplo una 0ona de producci#n econ#micao una ciudad las *ue ocupan un 'rea *ue puede ser mapeada en una escala+isible.

9n el proceso de digitali0aci#n de datos +ectoriales se pierde una cierta cantidadde detalle( el detalle m's pe*ue%o ser' generali0ado en una línea recta paraformar el perímetro de un polígono. Si bien la pérdida de detalles puede tener como resultado una pe*ue%a cantidad de error en el mapa digitali0ado tal error esusualmente insignificante cuando se le compara con el error contenido en el mapaoriginal.

9n el modelo raster los mapas est'n representados por una re,illa. n mapa est'di+idido en una serie de líneas " columnas +ertical " -ori0ontal en las cuales cadaelemento de la cuadrícula es llamado FceldaF. A cada celda se le asigna un +alor *ue representa un elemento particular del mapa por e,emplo todas las celdas conun +alor de 4 pueden representar alg8n tipo de suelo agua las celdas con un +alor de 2 etc.). 9ste modelo interpreta los puntos líneas " polígonos de una forma


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diferente a como lo -ace el sistema +ectorial. 9n él un punto est' representadopor una celda completa( una columna es un grupo de celdas contiguas " tiene laanc-ura de una celda( un polígono est' representado por un grupo contiguo deceldas con la anc-ura de una o m's celdas.

Ambos modelos tienen +enta,as " des+enta,as para almacenar datos geogr'ficospero los modernos S?G pueden mane,ar ambos modelos.

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" consultas en SN& reali0ar geocodificaci#n " +isuali0ar acontecimientos entiempo real con sistemas de posicionamiento global GPS). Map:b,ects utili0adatos geogr'ficos en formatos s-ape de Arc@ie$AKC>?=: " capas SD9 SpatialDatabase 9ngine). Permite también utili0ar +arios formatos de im'genes.

AKC>?=:

AKC>?=: es un S?G profesional *ue permite automati0ar modificar anali0ar "+isuali0ar informaci#n geogr'fica. 9 s especialmente utili0ado para fabricar datosgeogr'ficos de ele+ada comple,idad " calidad.

AutoCAD Map

AutoCAD Map es un sistema *ue tiene como principal ob,eti+o la producci#n demapas en PC. Permite integrar +arios tipos de datos en formatos gr'ficos asícomo también -acer an'lisis espacial.

AutoDesE orld

AutoDesE orld es una soluci#n fle


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9l dise%o o edici#n) asistido por computadora también conocido como CADComputer Aided Design) es una -erramienta de dise%o *ue utili0a computadoraspara crear dibu,os " modelos de productos mientras se encuentran en el procesode creaci#n. CAD fue creado a principios de los " -o" se utili0a para dise%ar casi todos los productos en el mercado mundial. 99ngineer Solid9dge SolidorEs nigrap-ics U "@U CAD.

Modelos de alambre " superficie en !D

&os programas CAD *ue cuentan con modelado tridimensional de alambre "superficie crean una estructura interna tipo es*ueleto del ob,eto *ue est' siendo


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modelado. 9stos tipos de modelos CAD son difíciles de trasladar a otro programa" por lo tanto son raramente usados.

Modelado de s#lidos

9l modelado de s#lidos en general es 8til por*ue el programa a menudo es capa0de calcular las dimensiones del ob,eto *ue est' creando. 9

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