LA FORMA DE LA TIERRA: GEOIDE

Transcripción

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2 LA FORMA DE LA TIERRA: GEOIDE Forma teórica de la Tierra Superficie terrestre, donde la gravedad tiene el mismo valor Coincide con el nivel medio del mar que se toma como nivel cero A partir de ella se miden las altitudes El Geoide es una superficie física, no matemática por lo que no permite realizar cálculos geométricos

3 ELIPSE b a La esfera se define por su radio. La elipse por su semieje mayor (a) y su semieje menor (b)

4 ELIPSOIDE Para definir un elipsoide se necesita conocer su semieje mayor (radio ecuatorial de Tierra) y su semieje menor (radio polar de la Tierra) o el semieje mayor y su índice de achatamiento. La superficie matemática de referencia más aproximada es el Elipsoide de Revolución que será la superficie de referencia

5 CARACTERÍSTICAS ELIPSOIDE Figura matemática lo más próxima al geoide Se trata de una esfera achatada por los polos (radio ecuatorial = km, radio polar = km) Obtenida por la rotación de una elipse sobre el eje de rotación terrestre Es utilizada como superficie de referencia sobre la cual se referencian las coordenadas de cualquier punto en la Tierra

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8 COMPONENTES DEL SISTEMAS DE REFERENCIA ELIPSOIDE: producto de la rotación (achatamiento polos), difiere ligeramente de la esfera GEOIDE: superficie gravimétrica, difiere ligeramente del elipsoide (la gravedad varía con el relieve superficial y submarino) DATUM: define sistemas de referencia que describen el tamaño y la forma de la Tierra (Geodesia)

9 DATUM Aunque el elipsoide es una figura regular sobre la que realizar proyecciones, el modelo geométrico sobre el que se realizan todos los cálculos necesarios no está aún completo... Es necesario también conocer su posición en relación a la forma física de la Tierra. Sólo cuando hemos descrito ambas cosas: el elipsoide y su posición respecto al geoide, hemos definido un Sistema Geodésico de Referencia o Datum.

10 Desviaciones del geoide con respecto al elipsoide

11 En los sistemas más clásicos, en los que el Datum tiene por objetivo el desarrollo de la cartografía de una zona concreta, hablamos de Sistemas de Referencia Locales, y se definen teniendo en cuenta el "Punto Astronómico Fundamental", en el cual la superficie del elipsoide y del geoide suelen coincidir. Se trata, no de un origen de coordenadas, sino de un punto de partida desde el cual se calcula el resto de puntos cuando se trabaja en ese Datum. De forma más reciente se han desarrollado Sistemas de Referencia Geocéntricos, de carácter global porque son definidos para su aplicación en todo el planeta, y que no tienen Punto Astronómico Fundamental, sino que su posición respecto al geoide se define por la orientación de sus ejes cartesianos y su origen en el centro de masas del planeta.

12 European Datum 1950 (ED50) Hayford propuso en 1924 en la Asamblea Internacional de Geodesia y Geofísica (Madrid) un Elipsoide Internacional de Referencia, con a = y α = 1/297. Este elipsoide fue utilizado ampliamente por la mayoría de países, no siendo perfeccionado hasta 1964, donde la Unión Astronómica Internacional en Hamburgo estableció unos nuevos valores de a = y α = 1/298,25 En la orientación de este sistema se estipula: El eje menor del elipsoide de referencia es paralelo a la dirección definida por el Origen Internacional Convencional (O.I.C.) para el movimiento del polo. El meridiano de referencia es paralelo al meridiano cero para las longitudes (Greenwich).

13 El sistema de referencia utilizado por la cartografía oficial española es el Datum Europeo de 1950 (ED50), de tipo local, que tiene como Punto Astronómico Fundamental la Torre de Helmert del Observatorio de Potsdam (Berlín) y como elipsoide de referencia el de Hayford de 1909, también conocido como Elipsoide Internacional de 1924.

14 En España se adoptó en 1970 el Sistema ED50 como sistema oficial, sustituyendo al antiguo con elipsoide de Struve y datum Madrid (Observatorio del Retiro).

15 World Geodetic System 1984 (WGS84) Desde 1987, el GPS utiliza el World Geodetic System WGS-84, que es un sistema de referencia terrestre único para referenciar las posiciones y vectores. Se estableció este sistema utilizando observaciones del astrónomo Doppler al sistema de satélites de navegación NNSS o Transit, de tal forma que se adaptara lo mejor posible a toda la Tierra.

16 Los navegadores GPS (Global Positioning System) utilizan por defecto el Datum WGS84, que fue desarrollado para el sistema GPS y por tanto, a diferencia del ED50, es global. La diferencia de coordenadas entre los datums ED50 y WGS84 puede llegar a cientos de metros. Por este motivo, y con el fin de evitar errores, lo correcto para designar las coordenadas de un punto es citar, junto a su valor, el sistema de referencia sobre el que se han calculado. Los organismos cartográficos europeos han trabajado en un sistema de referencia europeo nuevo, el ETRS89, de tipo geocéntrico, y que sustituye al ED50 como Datum de la cartografía oficial. El Datum ETRS89 es equivalente al WGS84 para la mayoría de las aplicaciones topográficas y cartográficas, pero permite aún mayores precisiones que éste en Europa.

17 Los sistemas European Terrestrial Reference System 1989 (ETRS89) y REGCAN95. La Subcomisión de la Asociación Internacional de Geodesia (IAG) para el marco de referencia europeo (EUREF), recomendó que el Sistema de Referencia Terrestre para Europa que debía ser adoptado (Florencia, 1990), denominado European Terrestrial Reference System 1989 (ETRS89). El Real Decreto 1071/2007 establece ETRS89 como sistema de referencia geodésico oficial en España para la referenciación geográfica y cartográfica en el ámbito de la Península Ibérica y las Islas Baleares.

18 En el caso de las Islas Canarias, se adopta el sistema REGCAN95, ya que ETRS89 sólo afecta a la parte estable de la placa eurasiática. La definición de REGCAN95 se hizo a partir de la estación ITRF de Maspalomas, con las coordenadas publicadas en el ITRF93 y trasladas a la época de observación de REGENTE en Canarias. En España, la regulación se ha llevado a cabo mediante el Real Decreto 1071/2007, de 27 de julio, por el que se regula el sistema geodésico de referencia oficial en España, en el que se establece que "...toda la cartografía y bases de datos de información geográfica y cartográfica producida o actualizada por las Administraciones Públicas deberá compilarse y publicarse conforme a lo que se dispone en este real decreto a partir del 1 de enero de 2015, ".

19 Diferencias entre ETRS89 y WGS84: Dentro de la zona UTM30, las diferencias son menores a 1mm. Fuera de la zona 30 (zonas 29 y 31), las diferencias no llegan a los 10cm. El hecho de que no salga lo mismo usando coordenadas geográficas o coordenadas en UTM es por usar una zona UTM (en este caso la 30) en zonas diferentes (29 y 31). Como se puede ver en la imagen las diferencias van aumentando según nos alejamos de la zona 30.

20 Diferencias entre ED50 y ETRS89: ANS: Australian National Spheroid

21 Las diferencias entre ED50 y ETRS89 están entre 220m y 240m según la zona de España.

22 Un mismo punto de la superficie terrestre ofrece diferentes coordenadas cuando se han calculado usando datums distintos

23 PROYECCIONES Determinación de coordenadas para punto de su superficie Imprescindible para una correcta representación

24 PROYECCIONES MÁS USUALES

25 PROYECCIÓN CILÍNDRICA

26 Cónica: Proyección construida a partir de un cono: los meridianos se juntan en un punto y los paralelos son curvos. Es útil para representar latitudes medias. A lo largo del paralelo que toca el cono (tangente) se encuentra el sector con menos deformación. Cilíndrica: Proyección construida a partir de un cilindro: paralelos y meridianos son rectos. Permiten representar toda la superficie de la Tierra. El sector con menos deformación es la línea ecuatorial.

27 SISTEMAS DE COORDENADAS GEOGRÁFICOS O REALES (SIN PROYECCIÓN) Sistema cartesiano tridimensional. Un punto se conoce por su valor de Latitud y Longitud Latitud y Longitud son ángulos medidos desde el centro de la Tierra a un punto de la superficie terrestre. Los ángulos se miden en grados minutos y segundos Latitud: - 90º Polo Sur + 90º Polo Norte Medidos desde el Ecuador Longitud: -180º Hacia el oeste +180º Hacia el este Medidos desde el Meridiano principal: Meridiano de Greenwich

28 SISTEMAS DE COORDENADAS PROYECTADOS Es una representación plana, bidimensional de la tierra. Las coordenadas de longitud y latitud se convierten en coordenadas X, Y en la proyección plana. Los puntos se definen mediante coordenadas X,Y con respecto a un origen de coordenadas (0,0)

29 PROYECCION UTM Universe Transverse Mercator Sistema de coordenadas proyectadas cilíndricas. 60 husos en todo el mundo Desde el paralelo 84ºN al paralelo 80ºS Asociado a un DATUM y por tanto a un Sistema de coordenadas geográficas

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31 Se define un huso como las posiciones geográficas que ocupan todos los puntos comprendidos entre dos meridianos. El Sistema emplea Husos de 6º de Longitud. En cada huso se genera un meridiano central equidistante de 3º de longitud a los extremos de cada huso. Los husos se generan a partir del meridiano de Greenwich, 0º a 6º E y W, 6º a 12º E y W, 12 a 18º E y W, Esta red creada ( grid ) se forma huso a huso, mediante el empleo de un cilindro distinto para generar cada uno de los husos, siendo cada uno de los cilindros empleados tangente al meridiano central de cada huso. Sobre esta línea, el modulo de deformación lineal K es la unidad (1), creciendo linealmente conforme se aumenta la distancia a este meridiano central. Esta relación entre las distancias reales y las proyectadas presenta un mínimo de 1 y un máximo de

32 Para evitar que la distorsión de las magnitudes lineales aumente conforme se aumenta la distancia al meridiano central se aplica a la un factor K a las distancias K=0.9996, de modo que la posición del cilindro de proyección sea secante al elipsoide, creándose dos líneas en las que el modulo de anamorfosis lineal sea la unidad.

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34 La transformación geométrica creada con la proyección hace que las rectas únicamente dos líneas se consideren, (en la misma dirección de los meridianos y paralelos); el meridiano central del huso y el paralelo 0º (ecuador), en los que ambos coinciden con el meridiano geográfico y el paralelo principal, (ecuador).

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37 HUSO 29 HUSO 30

38 HUSO 29 HUSO 30

39 Una coordenada UTM siempre corresponde a un área cuadrada cuyo lado depende del grado de resolución de la coordenada. El valor de referencia definido por la coordenada UTM no está localizado en el centro del cuadrado, sino en la esquina inferior IZQUIERDA de dicho cuadrado SIEMPRE SE LEE DE IZQUIERDA A DERECHA (para dar el valor del Easting), y la distancia hacia el norte al Ecuador (para dar el valor del Northing).

40 El primer valor (30S) nos indica la zona y la banda en la que estamos Como tiene una letra superior a M, nos indica que estamos hablando de una zona en el hemisferio norte La distancia del Easting siempre ocupa un dígito menos que el de Northing Por definición, el valor de Easting del punto central (que coincide con el meridiano central) de la retícula UTM es siempre de 500 km. Los 4 últimos dígitos nos indican que estamos alejados 4196 km al norte del ecuador

41 No hay límite de resolución en una coordenada UTM. Se pueden definir áreas cuyos lados sean centímetros, milímetros, etc.