1. CONSECUCION DE OBJETIVOS / ACTUACIONES · Para la práctica inicial de nivelación del...

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Memoria del proyecto VirTOP: Campo virtual de observacionestopográficas

Creada por JOSE MANUEL BENITO OTERINO

1.1. De los objetivos y actuaciones previstas en la solicitud de su Proyecto, describa cómo hasido la consecución de ambos:

NOTA: La denominación inicial VirTOP ha sido cambiada por TOPlab

OBJETIVOS:

1.- Iniciar los trabajos para desarrollar un laboratorio virtual que simule observaciones topográficas, con elpropósito de la incorporación de la asignatura "Instrumentos y Observaciones topográficas" a los MOOC UPM.

Se han realizado los trabajos para desarrollar “TOPlab: Campo (laboratorio) virtual de ObservacionesTopográficas”, según se describe en el siguiente apartado de “Actuaciones previstas”

Además, se ha comenzado el desarrollo de TOPlab con el soporte técnico del GATE, según se describe en elsiguiente apartado de “Actuaciones previstas”.

Entre las reuniones de trabajo realizadas, cabe destacar las siguientes:

Fecha Lugar Participantes Objetivo

22/05/2014 ETSITGC INNGEO Propuesta PIEs (VirTOP)

ETSITGC Profesores VirTOP Viabilidad de VirTOP

ETSITGCProfesores Materia“Topografía”

Viabilidad de VirTOP

ETSITGC Profesores VirTOP Determinación de Prácticas virtuales

12/06/2014 GATE GATE y Profesores VirTOP Viabilidad de VirTOP-TOPlab. Requisitos técnicos

ETSITGCDirector ETSITGC yCoordinador TOPlab

Información general y Requisitos técnicos

ETSITGCDirector Departamento yCoordinador TOPlab

Información general

13/10/2014 GATEGATE, Profesores y becarioTOPlab

Información adicional a la aportada en solicitud ”Convocatoria de ayuda técnica para laboratorios virtualesUPM Curso 14-15”

24/11/2014 Resolución provisional de la Convocatoria

08/01/2015 Aplazamiento de la resolución definitiva de la Convocatoria

02/02/2015 Resolución definitiva de la Convocatoria

11/02/2015 ETSITGCGATE, Profesores y becarioTOPlab

Planificación TOPlab

Visita instalaciones y campo de observaciones

1. CONSECUCION DE OBJETIVOS / ACTUACIONES

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topográficas

28/05/2015 GATE GATE y Profesores TOPlab Desarrollo de trabajos TOPlab

12/06/2015 ETSITGCGATE y Profesores, PAS,Alumnos de Ing. Geomática

Usabilidad de la Plataforma UPM de Laboratorios Virtuales


22/07/2015 ETSITGCGATE y Profesores, PAS,Alumnos de Ing. Geomática

Usabilidad de la Plataforma UPM de Laboratorios Virtuales


Además se han atendido 261 mensajes de correo electrónico con el GATE y múltiples conversaciones telefónicas.

2.- Facilitar a los alumnos la realización de sus observaciones topográficas de forma virtual, es decir, desdecualquier lugar con conexión a internet, emulando las prácticas de campo presenciales con variospropósitos:

Realización (y repetición) a través de Internet y en cualquier momentoEmular la observación de campo real pudiendo ser evaluadaOperar con simulación de instrumental topográfico a distancia o de forma remota

Los alumnos utilizarán en el próximo cuatrimestre (Febrero a Junio, 2016) el laboratorio Virtual TOPlab (Prácticasvirtuales de nivelación geométrica) en la asignatura “Topografía y Geodesia” del Grado en Ingeniería Geomática yTopografía, en la ETSI Topografía Geodesia y Cartografía de la UPM.

Paulatinamente, se irán incorporando prácticas virtuales de TOPlab a otras asignaturas en éste y otros grados endiferentes escuelas de la UPM.

ACTUACIONES PREVISTAS, Fases del Proyecto:

1. Estudio de la plataforma “Laboratorios virtuales” ofrecido por el GATE UPM.

Análisis de su adaptabilidad a las observaciones topográficas.

Se ha hecho un estudio de viabilidad de TOPlab a partir de:

Reuniones con siete profesores de las asignaturas de observación e instrumental topográfico (Materia“Topografía”) de la ETSI Topografía, Geodesia y Cartografía de la UPM.Reuniones con técnicos del GATEReunión con Dirección de la Escuela y Departamento

Conformidad con Los requisitos mínimos del servidor local: Dual Core; 2GB RAM de memoria; discoduro de 7200 rpm, 3.5”, entre 40-50 GB; sistema operativo recomendado Windows server 2008 oSistema Unix (Linux); acceso mediante escritorio remoto.

Consultas a profesores responsables de otros laboratorios virtuales en la UPMConsultas a treinta profesores de Topografía de otras escuelas UPM:

Profesores de las escuelas: EU IT Agrícola; ETSI de Montes, Forestal y MN; ETSI Minas y E; ETSEdificación; ETSI Civil; ETSI Caminos, C y P

Estos profesores, pertenecientes a 7 Departamentos, han proporcionado datos sobrepotenciales usuarios (1491 alumnos UPM en 2013-14) y han manifestado su interés por utilizarTOPlab en los cursos que imparten.

Consultas a profesores de Topografía de otras universidades españolas en las que se imparte el Grado enIngeniería Geomática y Topografía:

Universidad Politécnica de Valencia, Universidad de Oviedo, Universidad de La LagunaConsultas a profesores de Topografía de Institutos de Enseñanza Secundaria que imparten Ciclos Formativosde Grado Superior en los que se realizan observaciones topográficas:

IES Islas Filipinas en Madrid, IES Palomeras en Madrid, IES Antonio Machado en Alcalá de Henares,IES Azarquiel en Toledo

2. Participación en la convocatoria rectoral de ayudas para el desarrollo de laboratorios virtuales.

Se ha participado en la ”Convocatoria de ayuda técnica para laboratorios virtuales UPM Curso 2014-2015”. Sepresentó, en plazo (Septiembre 2014) y forma, la solicitud oportuna que contiene:

Información del LaboratorioTítulo del laboratorio y de las prácticas que se proponenNúmero de Departamentos implicadosRelación de asignaturasRelación de profesores

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Número de alumnos matriculados (Total)Descripción pormenorizada de la práctica virtual. Información adicional.PlanificaciónEvaluación Difusión

En el ámbito de la UPMNacional (otras universidades, otros Centros de enseñanza), Internacional

Resuelta la Convocatoria, TOPlab ha resultado uno de los cuatro Proyectos seleccionados de entre 19propuestas y, por tanto, está obteniendo la ayuda técnica del GATE para desarrollo y programación de 8 prácticasvirtuales (Inicio: Feb. 2015, Finalización prevista: dic. 2016)

3. Análisis y determinación de las observaciones topográficas de campo a implementar. Se analizará laviabilidad de implementar (y se implementarán, en su caso) las siguientes observaciones:

Estación Total: Vuelta de Horizonte (no orientada y orientada); Triángulo; Radiación; Verificación(determinación de errores sistemáticos)Nivel: Nivelación simple; Itinerario de nivelación (cerrado y encuadrado; Comprobación del nivel (Errorde colimación)

Una vez resuelta la viabilidad de TOPlab, el coordinador del PIE junto con Profesores participantes en el mismo,analizan la idoneidad de implementar en TOPlab las diferentes prácticas que se realizan en las asignaturas“Topografía y Geodesia” e “Instrumentos y observaciones topográficas” de la Materia “Topografía”. Se determinaproponer al GATE la implementación en el laboratorio virtual de 8 prácticas virtuales:

Nivelación geométrica con nivel (equialtímetro): 3 prácticas virtualesTaquimetría con Estación Total: 5 Prácticas virtuales

4. Desarrollo de los materiales a integrar.

Se ha iniciado y avanzado en la creación de contenidos y diseño de las observaciones topográficas virtuales,generando:

PDF descriptivo de cada práctica virtual. Se adjunta, a modo de ejemplo, PDFs de las prácticas: Nivelación,Radiación con ET Guía para encontrar en el vídeo didáctico de cada observación las secuencias que aportan la información másútil para el desarrollo de la práctica virtual. Se adjunta, a modo de ejemplo, Guía (excel) para la páctica denivelación.Imágenes, esquemas, presentaciones animadas.Resultados de observaciones topográficas realizadas expresamente para TOPlab

Se han atendido todas las consultas realizadas por los técnicos del GATE, dando respuesta y aportando los materialesrequeridos (imágenes, hojas de cálculo, textos, etc.). Para ello se han atendido más de 260 mensajes de correoelectrónico, llamadas telefónicas y reuniones (ver tabla "reuniones de trabajo" en Aptdo. 1.1_Objetivos_1_Iniciar lostrabajos...) a requerimiento de los técnicos del GATE. Se adjunta, a modo de ejemplo, PDF 09/10/2015 "Resoluciónde dudas"

5. Configuración del Campo de observaciones topográficas virtual.

Se emularán secuencias de observación con el apoyo de los vídeos de prácticas disponibles (PIE2009-2010):

- Puesta en estación de la Estación total (ET):

Movimientos de la ET (horizontal y vertical)

Punterías a conos y prismas

- Puesta en estación de nivel (equialtímetro):

Posado de mira sobre zócalo.

Movimiento horizontal del nivel.

Punterías a mira

Se ha configurado una base cartográfica tridimensional, “Campo virtual de observaciones topográficas”, a partirde los planos en AUTOCad de la zona de prácticas de la ETSITGC. Se han considerado más de 300 referenciasdefinidas por sus coordenadas (ETRS89 Huso 30; Altitud con precisión mm apoyada en REDNAP).

Actualmente (enero 2016) se han implementado tres prácticas de “Nivelación geométrica”. Se han emulado lasoperaciones que implica la observación de nivelación geométrica (Puesta en estación del nivel y de las miras,observación y captura de datos).

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Durante 2016 se implementarán cinco prácticas de “Taquimetría con Estación Total”

6. Presentación del producto a alumnos de la Escuela para comprobar su viabilidad.

Se ha iniciado la realización de pruebas para testear las primeras prácticas virtuales (Nivelación geométrica) poralumnos de la ETSITGC, coordinados por el alumno becario del PIE VirTOP. Se han comunicado objeciones ysugerencias, mostrado las dificultades encontradas, a los técnicos del GATE que han realizado las actuacionesoportunas. . (Ver apartado 5.1 de esta memoria)

Se adjunta, a modo de ejemplo, PDF de incidencias/sugerencias, tanto en la plataforma como en TOPlab_Práctica denivelación.

7. Difusión de resultados en congresos y/o publicaciones

Se ha iniciado la difusión de TOPlab, en sus inicios, en la actividad presentada por el GATE en la “Plaza de latecnología” en JUVENALIA 2015 (Ver apartado 4. Difusión, 4.2 Asistencia a eventos sin realizar ponencias)

3.1. Relacione los productos concretos y tangibles desarrollados (aplicaciones, materialdidáctico, informes, guías, etc.):

Plataforma

El laboratorio virtual 3D de Topografía (TOPlab) está desarrollado en la plataforma de código abierto OpenSimulator(OpenSim para abreviar), esta plataforma permite crear mundos virtuales a los que se accede mediante el uso de unvisor (Firestorm, kokua…).

OpenSim permite gestionar regiones independientes o conectadas entre sí, mediante un Grid.

Diseño 3D

Los objetos 3D que se muestran en el laboratorio han sido diseñados mediante 3DS Max o mediante uso de primitivasdentro del entorno.

Programación

Para añadir funcionalidad a los objetos 3D dentro del entorno de OpenSim, se utiliza el lenguaje de scripting LSL(Linden Scripting Lenguage).

Diseño TOPlab

La primera parte para empezar a desarrollar el laboratorio consiste en determinar la práctica real que se va a simularen el entorno virtual y los objetos en 3D que serán necesarios, así como adaptar las distintas acciones que deberárealizar el alumno en la práctica, limitadas en parte por el entorno virtual.

Para la práctica inicial de nivelación del laboratorio virtual de topografía, TOPlab, se ha empezado desarrollando en 3Del material utilizado para dicha práctica en el laboratorio real, estos son el nivel óptico (equialtímetro) con su maletín,trípode, mira y nivel esférico.

3. RESULTADOS E IMPACTO

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También se han diseñado algunas partes del escenario como el edificio y almacén de topografía, entorno (colinas,

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arboles…), incluyendo la señalización que materializa las referencias.

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Desarrollo

La práctica empieza permitiendo al alumno, mediante su avatar, coger el material necesario del almacén, en estepunto se le anexa al avatar los objetos correspondientes en cada mano, además de un HUD a modo de interfaz guíacon botones para marcar los distintos hitos de la práctica.

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Para la realización de la práctica, se crearan 2 bots (avatares controlados por el ordenador) por alumno, que realizaranel rol de ayudante para sostener las miras. Estos bots están desarrollados dentro del propio lenguaje de la plataforma,mediante las funciones propias de Opensim. Para mejorar la experiencia, la apariencia de estos bots podrá variar entredistintos modelos para evitar su repetición en la medida de lo posible.

Una vez determinado los puntos donde se colocan los bots, ha sido necesario determinar mediante sensores ladistancia media entre ambos, permitiendo así colocar la estación de trabajo en un punto equidistante entre ambos.

La siguiente fase consiste en nivelar el nivel, para ello ha sido necesario diseñar una interfaz que permite la interacciónde la burbuja de nivel a la vez que se enfoca con la cámara en está.

Para realizar la visualización del objetivo del nivel, se ha simulado mediante cámaras y una máscara el manejo deéste.

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TOPlab presenta al alumno un menú en el que ofrece tres prácticas de nivelación geométrica (nivel) y tres prácticas detaquimetría (estación total). Una vez elegida la práctica a realizar, TOPlab muestra una guía de las operaciones quedebe ir realizando el alumno para completar esa práctica.

TOPlab no sólo permite “realizar” la observación topográfica sino que, además, facilita al alumno el oportuno estadillopara que registre los datos de su observación y le indica, mediante un código de color, si esos datos y los resultadosobtenidos son o no correctos.

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TOPlab está en fase de desarrollo, quedando pendiente (enero 2016): Implementación de las prácticas virtuales de“Taquimetría con ET”, realización de manuales de uso, utilización por los alumnos en asignaturas, realización depruebas y encuestas, así como el análisis de los datos e información recogida para evaluar resultados e impacto.

3.2.1 Mejora resultados aprendizaje:

Pendiente de analizar tras implementar TOPlab en asignaturas y evaluar los resultados.

TOPlab está (enero 2016) en fase de desarrollo por lo que aún no se han obtenido resultados / evidencias.

3.2.3. Mejora en el uso de metodologías:

Las metodologías utilizadas actualmente en la docencia relacionada con “observaciones topográficas” se basan enla realización de prácticas que comprenden la observación de campo, registro de datos, cálculo y obtención-análisisde resultados. Para ello se utilizan diferentes materiales-recursos didácticos: Cuadernos de prácticas, Hojas decálculo, Vídeos didácticos (PIE 2010).

El laboratorio Virtual TOPlab se va a implementar próximamente en las asignaturas oportunas y va a suponer unamejora de las metodologías utilizadas actualmente en la enseñanza de “Instrumentos y observaciones topográficas”

TOPlab está (enero 2016) en fase de desarrollo por lo que aún no se han obtenido resultados / evidencias. Noobstante, se indican expectativas que se evaluarán próximamente, conforme se vayan implementando las practicasdesarrolladas en TOPlab en las asignaturas oportunas.

3.2.4. Mejora en la comunicación con centros de EEMM:

Se ha contactado con Institutos de Enseñanza Secundaria que imparten Ciclos Formativos de Grado Superior queutilizan los vídeos didácticos de “Observaciones topográficas” (PIE 2010) (en ocasiones “linkados” a moodle), y han

3.2. Describa el impacto del PIE con resultados o evidenciasobtenidas en los ámbitos que sean oportunos

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manifestado su interés por TOPlab. Una muestra de Centros y profesores contactados, a los que se divulgaráTOPlab, es:

IES Palomeras en Madrid (Prof. Alfonso Ríos)

IES Islas Filipinas en Madrid (Prof. Juan Somavilla Molina, Javier Murillo de la Torre)

IES Antonio Machado en Alcalá de Henares(Prof. Inmaculada Jiménez Ledo, Luis Mariano García Poveda)

IES Azarquiel en Toledo (Prof. Esteban de la Cruz Zalabardo, Francisco Fernández Amate).


3.2.5. Mejora en la coordinación horizontal/vertical:

La Materia “Topografía” del “Grado en Ingeniería Geomática y Topografía”, se desarrolla a lo largo de los cuatrocursos del grado, en diferentes asignaturas en las que se realizan observaciones topográficas. Los materiales-recursos didácticos utilizados en la docencia de “Observaciones topográficas” (Hojas de cálculo, Vídeos) facilitan lacoordinación horizontal/vertical entre las diferentes asignaturas de la Materia “Topografía”.

Las diferentes prácticas virtuales de TOPlab se implementarán en las asignaturas oportunas y quedarán adisposición de los alumnos para su utilización posterior en otras asignaturas en las que lo precisen. Así ahora,el laboratorio Virtual TOPlab contribuirá eficazmente a la mejora de dicha coordinación.

TOPlab está (enero 2016) en fase de desarrollo por lo que aún no se han obtenido resultados / evidencias. Noobstante, se describen expectativas que se evaluarán próximamente, conforme se vayan implementando laspracticas desarrolladas en TOPlab en las asignaturas oportunas.

3.2.6. Mejora en la cooperación interinstitucional:

Se ha contactado con Universidades que imparten el “Grado en Ingeniería Geomática y Topografía”, que utilizanlos vídeos didácticos de “Observaciones topográficas” (PIE 2010) (en ocasiones linkados a moodle), y hanmanifestado su interés por TOPlab. Una muestra de Universidades y profesores contactados a los que se divulgaráTOPlab es

Universidad Politécnica de Valencia. Grado en Ing. Geomática y Topografía (Prof. Israel Quintanilla)

Universidad de La Laguna. Grado en Ing. Geomática y Topografía (Prof. Carlos Carbonell Carrera)

Universidad de Oviedo. Grado en Ing. Geomática y Topografía (Prof. Pelayo González-Pumariega Solís)

Cabe esperar, además, que TOPlab sea fuertemente demandado en abierto, análogamente a como sucede conlas dos series de vídeos didácticos (PIE 2010) publicadas en Canal UPM_YouTube, que registran actualmente másde 360.000 accesos, en buena medida de América Latina. Se adjunta PDF con comentarios a los vídeos deobservaciones topográficas.


3.2.7. Mejora de las tutorías:

Pendiente de analizar tras implementar TOPlab en asignaturas.

TOPlab está (enero 2016) en fase de desarrollo por lo que aún no se han obtenido resultados / evidencias.

3.2.8 Transferencia de productos, servicios, métodos,… a otros centros UPM:

La divulgación y utilización de las dos series de vídeos didácticos de “Observaciones topográficas” (PIE 2010),mencionados en apartados anteriores, desde su publicación en 2010, alcanza a todas las Escuelas de la UPM enlas que se imparten asignaturas que incluyen observaciones topográficas, siendo los propios profesores los que losrecomiendan en sus cursos de Topografía y Geomática y los enlazan en los moodle de las asignaturas queimparten.

Para estimar el impacto de TOPlab en la UPM, se ha contactado con profesores en las escuelas: ETSI Topografía,G y C; EU IT Agrícola; ETSI de Montes, Forestal y MN; ETSI Minas y E; ETS Edificación; ETSI Civil; ETSI Caminos,C y P; ETS Ingeniería Civil.

Estos profesores (*), pertenecientes a 7 Departamentos, han colaborado en el estudio de viabilidad de TOPlab yhan proporcionado datos sobre potenciales usuarios (1491 alumnos UPM en 2013-14), manifestando su interés porutilizar TOPlab en los cursos que imparten.

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La divulgación de TOPlab en la UPM se llevará a cabo desde la coordinación de TOPlab, personalmente, con los37 profesores implicados.

(*) Pendiente recibir respuesta de ETS Ingeniería Civil

TOPlab está (enero 2016) en fase de desarrollo por lo que aún no se han obtenido resultados / evidencias. Noobstante, se describen expectativas que se evaluarán próximamente, conforme se vayan implementando laspracticas desarrolladas en TOPlab en las asignaturas oportunas.

3.2.9. Mejora de sistemas de evaluación:

Pendiente de analizar tras implementar TOPlab en asignaturas.

4.1 Especifique las acciones de difusión realizadas (congresos, jornadas, artículos, capítulo libro,libro completo, etc):

Se ha divulgado el inicio de los trabajos para el laboratorio Virtual TOPlab entre los profesores que han colaborado enel estudio de viabilidad (Profesores en 7 Escuelas UPM, 3 Escuelas en otras universidades y profesores en 4 IES,indicados en los apartados 3.2.4, 3.2.6 y 3.2.8)

El retraso en la “Convocatoria de ayuda técnica para laboratorios virtuales 2014-2015”, así como en su resolución,supuso que los trabajos de programación no se iniciaran hasta marzo de 2015. Las primeras prácticas se han testadoen noviembre y diciembre 2015 por lo que no se ha podido presentar TOPlab en congresos. Se presentarápróximamente.

4.2. Asistencia a eventos sin realizar ponencias:

JUVENALIA 2015:

La UPM con el patrocinio de la Fundación Universidad Empresa FUE, ha participado en JUVENALIA 2015organizando y atendiendo la ”Plaza de la Tecnología”, desarrollando cinco actividades entre las que se mostróla Plataforma de Laboratorios virtuales del GATE.

Se ha mostrado TOPlab en su estado de desarrollo en diciembre 2015.

JUVENALIA 2015 tuvo lugar en IFEMA del 4 al 8 de diciembre y recibió más de 53000 visitantes.

Salón del Ocio Infantil y Juvenil, encuentro de ocio educativo, orientado a niños y jóvenes, de 0 a 16años, con un carácter lúdico-educativo, con contenidos pedagógicos que contribuyan al desarrollointelectual, afectivo y social.

5.1. Describa las dificultades más relevantes encontradas así como las sugerencias de mejoraque considere oportunas. :

Dificultades, en general, en la utilización del Portal de Laboratorios Virtuales UPM:

A propuesta de técnicos del GATE, se han organizado dos sesiones (12/06/16 y 22/07/16) en la ETSITGC conProfesores, PAS y alumnos para realizar ensayos con usuarios potenciales que no hubieran accedido alportal anteriormente. En concreto, la actividad constó de unos sencillos ejercicios en el portal web y entrevistasde reducida duración(no más de 30 minutos)

4. DIFUSION

5. DIFICULTADES Y SUGERENCIAS DE MEJORA

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A partir de la información recogida, técnicos del GATE incorporaron mejoras a la plataforma. Coordinador de lainiciativa: Daniel Fernández-Avilés.

Dificultades, en particular, en la utilización de TOPlab:

Alumnos de la ETSITGC, coordinados por el alumno becario del PIE VirTop, han testado las primeras prácticasy han mostrado a los técnicos del GATE las dificultades encontradas. Todas se resolvieron favorablemente.Las más significativas fueron:

No se consigue iniciar TOPlab en los ordenadores de la Escuela por lo que se prueba en domicilioparticular.

Se accede al laboratorio y se inicia la práctica, pero no se consigue recoger las dos miras a la vez delalmacén, por lo que no se puede progresar:

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La contraseña que se introduce no es válida. Se solicita otra pero sigue sin poder acceder.

La práctica no puede realizarse porque los hitos y clavos no aparecen señalizados en el terreno.

Se adjunta, a modo de ejemplo, PDF de incidencias/sugerencias, tanto en la plataforma como en TOPlab_Práctica denivelación.

6.1 Valore de 1 a 10 la atención recibida por el Servicio de IE: 106.2 Valore de 1 a 10 los servicios y recursos disponibles en el Portal de IE: 8

ADJUNTOS

Ficheros adjuntos:

TOPlab_Nivelacion.pdf

TOPlab_Radiación ET.pdf

150306 Secuencia de vídeo_Práctica nivel óptico. Desnivel entre dos puntos.xlsx

151009_Nivelación_3_Dudas.pdf

TOPlab_Comentarios 2 en YouTube a videos Topografia.pdf

TOPlab en pruebas 1_Nivel.pdf

6. VALORACION SERVICIOS

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