Sistemas de referencia y proyecciones cartográficas

Transcripción

1 TOMA DE DATOS CON GPS. VALIDACIÓN Y CORRECCIÓN DIFERENCIAL Sistemas de referencia y proyecciones cartográficas LABORATORIO DE ASTRONOMÍA, GEODESIA Y CARTOGRAFÍA Bismarck Jigena Antelo Dpto. de Matemáticas. Facultad de Ciencias Universidad de Cádiz Curso organizado por:

2 CONTENIDO Generalidades Problema de la Posición Sistemas de Referencia en Altimetría Nuestro caso particular

3 donde estoy? Posición Generalidades - Problema de Posición Problema de Geodesia y Topografia

4 Posición : donde estoy? X, Y, Z j, l, h

5 Problema de Geodesia y Topografia Adecuar una superficie curva a superficie plana Causa Distorsiones de las propiedades espaciales

6 Herramientas para solución problema de Posición Sistemas de Coordenadas Escalas Cartografía y Proyecciones Sistemas de Información Geográfica

7 Sistema de Referencia Geográfico Conjunto de parámetros que definen un sistema de coordenadas, con relaciones conocidas entre si. Un Sistema de Referencia está definido por: Sistema de ejes coordenados tridimensionales Elipsoide de revolución o esfereoide Datum origen.

8 Marco de Referencia Geográfico Materialización física del SRG Puntos de control obtenidos mediante medidas en el terreno Redes Geodésicas Europa: Euref (EPN network) España: Red REGENTE

9 Parámetros Elipsoidales 2-9

10 Elipsoides ELIPSOIDES MAS más UTILIZADOS Utilizados EN EL MUNDO Name Date Semi-major Axis (a) Semi-minor Axis (b) Use Airy Great Britain Australian National Bessel Chile, most parts of Central Europe, and Indonesia Bessel Namibia Clarke North America and Philippines Clarke France, and most of Africa Everest India, Burma, Ceylon, Malaysia (part) Everest India and Nepal Everest Everest (Sabah and Sarawak) Brunei and E. Malaysia Fischer Fischer GRS North America Hayford Helmert Egypt Hough International = International 1924 Krasovsky Russia and some East European countries Mercury Modified Airy Modified Everest W. Malaysia and Singapore Modified Fischer Modified Mercury New International South American Southeast Asia Sphere Authalic sphere of Walbeck WGS WGS World wide WGS World wide

11 Datum Datum Global: Centro de masas terrestre datum WGS-84. Datum Local: Ubicado sobre la superficie terrestre, coinciden el elipsoide y el geoide, Datum Potsdam 1950 (ED-50), Datum La Canoa, Venezuela 1956 (PSAD-56). Datum Local ED50 Elipsoide Hayford (Int) 1924 Datum Global ETRS89 Elipsoide GRS80 Potsdam Alemania 2-11

12 Sistemas de Referencia más utilizados

13 TRANSFORMACION DE SISTEMAS DE REFERENCIA Parámetros que permiten compatibilizar dos sistemas de referencia con diferente ubicación espacial. a) 3parámetros: 3traslaciones,(ΔX,ΔY,ΔZ). b) 4parámetros: 3traslaciones y un cambio de escala, (ΔX,ΔY,ΔZ,f). c) 7parámetros : 3traslaciones, 3rotaciones, 1cambiodeescala (ΔX,ΔY,ΔZ,RX,RY,RZ,f). Badekas-Molodensky Bursa-Wolf

14 TRANSFORMACION DE SISTEMAS DE REFERENCIA

15 España : Sistemas de Referencia Datum Struve Definido por 8 parámetros, 6 que definen la posición en el espacio de un elipsoide de referencia y 2 para la forma y tamaño Existía tangencia geoide-elipsoide y punto fundamental Origen de longitudes en el meridiano de Madrid Proyección poliédrica Todos los países tenían uno ó incluso muchos datums

16 España : Sistemas de Referencia Entro en vigencia desde 1970 hasta pocos años Elipsoide Internacional de Hayford Orientación del Datum realizada mediante la medida de 7 acimutes Laplace Materialización del ED50, la Red del Orden Inferior ED-50

17 España : Sistemas de Referencia La subcomisión EUREF recomienta el sistema ETRS89, que es conforme con ITRS en la época y fijado a la parte estable de la Placa Euroasiática elipsoide de referencia es el GRS80, similar al WGS84. El marco de referencia de ETRF89 y se apoya en estaciones VLBI, SLR (fiduciarias) y los vértices de la red REGENTE ERTS.89

18 Diferencia de Coordenadas entre Sistemas de Referencia Diferencia de Coordenadas entre Sistemas de Referencia (datums) Posición del Servicio Hidrográfico del Reino Unido, en coordenadas geográficas referidas al Sistema ED50 y comparada con la posición del mismo punto respecto a otros Sistemas de Referencia y que nos dá una idea de la magnitud del error debido a la diferencia de coordenadas entre Sistemas de Referencia.

19 Sistemas de Referencia Altimetricos Altitud ortométrica: Distancia desde la superficie del geoide hasta el punto de la superficie terrestre medida a lo largo de la vertical que pasa por un punto. Altura elipsoidal: Distancia desde la superficie del elipsoide hasta el punto de la superficie terrestre. Ondulación del geoide: Separación entre geoide y elipsoide. Altura ortométrica (H) Altura elipsoidal (h) Ondulación del geoide (N) h = H + N

20 El Geoide Figura física de la Tierra, superficie equipotencial del campo gravitatorio terrestre Coincide con el nivel medio del mar (en reposo). Determinado por medidas de gravedad figura equipotencial 2-20

21 El Geoide Principal utilidad: establecer la superficie de referencia de la altura ortométrica (distancia vertical entre la superficie física de la tierra y la superficie del geoide)

22 ESCALAS Razón de la proporción distancia en el mapa entre la misma porción en la superficie terrestre. La escala de un mapa o el grado de reducción, es expresada como un cociente. Escala Muy Grande son las publicadas menores a 1: Escala Grande son las publicadas a 1: o 1: Escala Media son las publicadas a 1: ó 1: Escala Pequeña son las publicadas a 1: ó menores

23 ESCALAS NUMERICAS 1 : El número de la izquierda indica la distancia en el mapa, mientras que el número de la derecha indica la distancia en el terreno. Es adimensiodional Ej.: 1: cm = cm = 5000 m

24 ESCALAS GRAFICAS

25 ESCALAS DE LOS MAPAS A gran escala city 1: 500 1: A pequeña escala 1: city 1: Determinan el tipo de elementos del mapa

26 SISTEMAS DE COORDENADAS Sistemas Cartesianos Tridimensionales Diseñados para un objeto tri-dimensional Sistemas Angulares: Diseñados para un objeto tri-dimensional Como una esfera que representa la superficie de la tierra. Ej.: Latitud y Longitud Sistemas Rectangulares o Planos Diseñados para un objeto bi-dimensional Como una hoja plana de un mapa. Ej.: UTM - GK PROPORCIONAN GUIAS HORIZONTALES Y VERTICALES PARA UBICAR POSICIONES EN UN MAPA

27 SISTEMAS DE COORDENADAS Tres dimensiones Sistema de coordenadas rectangulares Coordenadas X, Y, Z Unidades metros Sistema dextrogiro fijo a la Tierra Eje Z CIO Eje X coincide con un eje de rotación medio Eje Y perpendicular a X Plano XZ corresponde a un meridiano medio de Greenwich Plano XY corresponde a un ecuador Origen en el centro de masas terrestre generalmente incluyendo atmósfera y océanos Coordenadas cartesianas tridimensionales Eje X x z O Eje Z P (x,y,z) y Eje Y

28 SISTEMAS DE COORDENADAS Sistema de Referencia Geodésico WGS-84 Origen O. Centro de masas terrestre, geocentro Eje OZ.Pasa por el Polo Convencional Terrestre (época ) Eje OX.Intersección del meridiano origen de las longitudes para la época y el plano del Ecuador Eje OY.Completa el triedro directo Elipsoide de revolución asociado, centrado en O y con eje de revolución OZ Semieje mayor, a: ,0 m Achatamiento, f: 1/ Parámetros físicos

29 SISTEMAS DE COORDENADAS Coordenadas Geodésicas Elipsoidales (Geograficas) Tres dimensiones Sistema de coordenadas esférica Coordenadas Latitud y Longitud Latitud : origen Ecuador terrestre, Norte (+), Sur (-) Longitud: origen Meridiano Greenwich, Este (+), Oeste (-) Unidades: grados, minutos y segundos sexagesimales

30 SISTEMAS DE COORDENADAS Coordenadas Geodésicas Elipsoidales (Geograficas) LA DISTANCIA ENTRE MERIDIANOS ES CONSTANTE LOS MERIDIANOS: definen las longitudes al Este y al Oeste de Greenwich

31 SISTEMAS DE COORDENADAS Coordenadas Geodésicas Elipsoidales (Geograficas) LAS DISTANCIAS ENTRE PARALELOS NO ES CONSTANTE LOS PARALELOS: definen las latitudes al Norte y al Sur del Ecuador

32 SISTEMAS DE COORDENADAS Coordenadas Rectangulares o Planas Surgen como respuesta a los sistemas angulares por la dificultad que éstos tienen de medir distancias constantes. Ej 1º de longitud en el Ecuador aprox. = 111 km A los 45º mide aprox. = 78.8 Km.

33 SISTEMAS DE COORDENADAS Cuadricula UTM

34 SISTEMAS DE COORDENADAS Cuadricula UTM Obtenida en base a la proyeción UTM (Universal Transversa de Mercator). Obtenemos 60 proyecciones iguales de 6º de amplitud. Cada huso referido al meridano central al que queda referido y al ecuador. Huso 1: Antimeridiano de Greenwich, numerándose de Oeste a Este. Meridiano central es una línea automecoica

35 Método de Proyección: cilindro transverso Líneas Estándar: dos líneas paralelas y a aproximadamente 180 km a ambos lados del meridiano central de la zona UTM. Coordenadas UTM Eje ordenadas : Coincide con el meridiano central metros. Eje abcisas : Coincide con el Ecuador. H. Norte = 0 metros, H. Sur = metros Problema directo: (j,l) (X,Y) Problema directo: (X,Y) (j,l) LIMITACIONES Diseñada para que el error de escala no exceda el 0,1 % dentro de cada zona. El error y la distorsión se incrementa para la región que atraviesa más de una zona. SISTEMAS DE COORDENADAS Cuadricula UTM

36 Recordando: Sistemas de Referencia Sistema de referencia de coordenadas (CRS): Sistema de coordenadas que esta referido a la Tierra a través de un datúm Geodésico

37 Recordando: Sistemas de Referencia Sistema de referencia de coordenadas compuesto (CCRS): Sistema de coordenadas en el que también incluimos la componente vertical.

38 Recordando: Sistemas de Coordenadas Cartesianas Tridimensionales Eje Z Geograficas z P (x,y,z) x O y Eje Y Eje X Latitud Longitud Cartesianas Planas (CUTM)

39 Recordando: Sistemas de Coordenadas Justificación de grabar las coordenadas geográficas

40 Recordando: Nuestro Marco de Referencia Penisula y Baleares Sistema de referencia ETRS89 Datum ETRS 89, placa europea Canarias : REGCAN95 Marco de Referencia: REGENTE Elipsoide : GRS80 Sistema de Referencia Altimétrico. Peninsula: NMM en Alicante Islas : referencias mareográficas locales Sistema materializado: red NAP Datum o cero hidrográfico: IHM ESPAÑA : Red REGENTE

41 Recordando: Nuestro Marco de Referencia ANDALUCIA : La Red de Posicionamiento de Andalucía (RAP)

42 Recordando: Nuestro Marco de Referencia ANDALUCIA : La Red de Posicionamiento de Andalucía (RAP)

43 Recordando: Nuestro Marco de Referencia ANDALUCIA : La Red de Posicionamiento de Andalucía (RAP)

44 Muchas Gracias