EVOLUCIÓN E IMPLICANCIAS DEL POSICIONAMIENTO GEODÉSICO EN LA ÚLTIMA DÉCADA. Dr. Juan Francisco Moirano

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1 EVOLUCIÓN E IMPLICANCIAS DEL POSICIONAMIENTO GEODÉSICO EN LA ÚLTIMA DÉCADA Dr. Juan Francisco Moirano Introducción En el presente año se cumple una década desde tres acontecimientos que han sido cruciales para el desarrollo de la geodesia en el mundo y en particular en La Argentina: el paso del sistema GPS al carácter de operacional, el comienzo del proyecto SIRGAS, y las mediciones de la red POSGAR. En esta breve exposición intentaré resumir conceptualmente los cambios más importantes relacionados con estos hechos, y como resultaron en un nuevo y mucho más rico papel de la Geodesia en cuanto a sus aportes al desarrollo de la sociedad y en particular a la Geofísica. La situación de la Geodesia previa a la era espacial El objetivo de la geodesia es la determinación de la forma y dimensiones de la Tierra y de encontrar la forma de representarla adecuadamante. A fin de representar matemáticamente la superficie terrestre, y poder por ejemplo calcular distancias sobre ella, se requiere conocer las coordenadas de una serie de puntos de ella en un sistema de referencia único. Esta red de puntos con coordenadas es lo que se denomina el marco de referencia y es el medio que permite acceder a una terna de ejes coordenados imaginarios o sistema de referencia geodésico para referir nuevos puntos a ella. Se dice entonces que el marco de referencia materializa al sistema de referencia. Antes de la era espacial, la geodesia se valía básicamente de mediciones de ángulos y distancias sobre la superficie terrestre para establecer marcos de referencia. Estos métodos permitían establecer marcos llamados locales debido a que tenian errores del orden de la precisión de los instrumentos de medición al considerar distancias pequeñas, pero se acumulaban si se consideraban regiones grandes y tenían en todos los casos errores absolutos de cientos de metros. Estos marcos de referencia eran además bidimensionales debido a que solo podían proveer Latitud y Longitud. La altura sobre el nivel del mar era establecida en mareógrafos y luego densificada mediante una red de nivelación, completamente independiente de la red planimétrica. La consecuencia inmediata era que los marcos de referencia de países vecinos podian diferir en cientos de metros, y la vinculación entre continentes a través de los océanos no era posible. En La Argentina durante más de un siglo, se establecieron varios marcos de referencia. De ellos, el marco planimétrico más importante por su extensión y calidad es Inchauspe 69. En cuanto a las alturas sobre el nivel del mar, la más importante es la red nacional de nivelación de primer orden que fue terminada de medir hace pocos años. Ambas redes han sido establecidas por el Instituto Geográfico Militar en una tarea titánica que constituye un hito a nivel mundial dadas su extensión y calidad. El cuadro de situación previa al posicionamiento satelitario se completa mencionando que, además de estos dos marcos de referencia principales, permanecen aún hoy en dia en uso otros, de menor calidad y extensión, establecidos por el mismo IGM o por organismos y empresas estatales en respuesta a necesidades que no podian esperar la conclusión de los trabajos de las redes principales. La situación descripta se ve en los mapas de las figuras 1 y 2.

2 Geodesia Satelitaria Es bastante conocido que en 1957 se lanzó el primer satélite artificial Sputnik, dando comienzo a la era espacial. Lo que poca gente conoce es que en esa oportunidad nació también el posicionamiento satelitario. El primer satélite era prácticamente una esfera metálica con una antena que podia emitir una señal de radio en la frecuencia de Mhz. Era una onda senoidal pura sin ninguna modulación que prácticamene se podía sintonizar sin mayores problemas siempre que se tuviera un receptor de radio lo suficientemente sensible. Contando con un patrón de frecuencia estable en la frecuencia nominal de la emisión del Sputnik, al recibir la señal del espacio, se podrían combinar para producir un sonido de frecuencia igual a la diferencia entre las frecuencias del oscilador local y de la señal del Sputnik. Ese sonido además, cambiaba de frecuencia conforme el satélite se acercaba a la antena receptora desde el horizonte, tenía un punto de estabilidad y luego volvia a recorrer la escala de frecuencias a medida que el satélite se alejaba nuevamente. Esta variación de la frecuencia recibida, debida al efecto Doppler es una medida de la velocidad relativa entre la fuente de la señal y el observador. En aquel momento, investigadores de la Johns Hopking University Applied Physics Laboratory, en USA, se propusieron utilizar estas observaciones para calcular la órbita del Sputnik. Habiendo logrado lo anterior, y ya dentro de un programa de investigación con objetivos militares, desarrollaron el problema inverso: siendo conocidas las posiciones del satélite, determinar la pocisión de la antena receptora en la Tierra a partir de observaciones Doppler. Poco después, la marina norteamericana aprobó un proyecto para construir una constelación de satélites diseñada de manera que sus submarinos nucleares pudieran calcular su posición en cualquier lugar de la Tierra luego de cómo mínimo una hora de observación. Este sistema, llamado Transit, fue operacional entre 1960 y Fue el primer sistema de posicionamiento satelitario global. Constó de cinco satélite más otros cinco de reemplazo con órbitas polares a 1000km de altura, con un período orbital de 106 minutos. El sistema permitía calcular posiciones con errores de alrededor de 200m en pocas horas luego de registrar el paso de dos satélites. El intervalo entre pasos dependía de la latitud, y en el Ecuador, condición más desfavorable, podía llegar a varias horas. Si se observaba durante más tiempo, acumulando varios pasos, la exactitud de las posiciones calculadas podía llegar a pocos metros. TRANSIT era también accesible para usuarios civiles, por lo que en lo que duró el proyecto, se fueron desarrollando varios conceptos que abrirían una nueva era en la Geodesia: Problemas como el cálculo de órbitas precisas, la determinación del campo de la gravedad, y el posicionamiento de alta precisión, requerían un tratamiento global en lugar de local. En este contexto, la cooperación internacional aparece como una alternativa ventajosa y necesaria. Desde el punto de vista académico, el proyecto TRANSIT tuvo un importantísimo legado: La formación de una generación de científicos que sentaron la base para la futura revolución del posicionamiento satelitario. El sistema TRANSIT, a pesar de su rotundo éxito, tenía una desventaja importante que era el tiempo de observación necesario para lograr el posicionamiento. En consecuecia, el ejército y la fuerza aérea estadounidenses

3 se propusieron algo mas ambicioso: un sistema de posicionamiento que permitiera la determinación de la posición del receptor en forma instantánea con pocos metros de error, en cualquier condición climática y que estuviera disponible las 24 hs en todo el globo. El sistema GPS El desarrollo y puesta en operación del sistema GPS llevaron casi 15 años, y en 1993, finalmente fue declarado operacional. A fin de poder lograr la determinación instantánea de la posición del receptor, el sistema GPS tiene algunas diferencias fundamentales con respecto a su antecesor TRANSIT: Consta de 24 satélites en lugar de sólo cinco, que además se encuentran a km de altura sobre la superficie terrestre y ocupan seis planos orbitales inclinados 55 grados respecto del Ecuador. Esto asegura la presencia en el cielo de al menos cuatro satélites simultáneamente en cualquier lugar del planeta y las 24 horas del dia. Utiliza además una señal mucho mas complicada: Las portadoras, además de estar moduladas por la información orbital, como en el caso de TRANSIT, lo están con una codificación de muy alta frecuencia de características muy especiales. Esta codificación permite en primer lugar la medición casi directa de la distancia satélite-receptor. Pero además otorga al sistema una gran resistencia a las interferencias, permite trabajar con relaciones senal-ruido bajísimas, y a los receptores discernir entre los varios satélites que pueden recibir simultáneamente a pesar de que estos emiten señales en las mismas frecuencias. Desde el punto de vista militar, la codificación permite el control de acceso a las señales por parte del administrador, que es el departamento de Defensa de los Estados Unidos. Las características de GPS: principalente su acceso civil casi irrestricto y gratuito, el bajo costo y portabilidad de los receptores, y la calidad e inmediatez con que se obtienen las posiciones dieron lugar a una revolución que quizas aun no haya llegado a su desarrollo pleno. En los 10 años que lleva operacional el sistema, sus usos civiles han tomado una dimensión tal que ya tienen un peso significativo en las decisiones de sus admini stradores. Un ejemplo de esto ha sido la eliminación de la Disponibilidad Selectiva (SA), una limitación a la precisión del sistema impuesta a los usuarios civiles que fue eliminada en el año En este sentido, el sistema GPS ha demostrado ser un bien en sí mismo, más allá de sus objetivos iniciales, mayormente militares. Su permanencia en el tiempo está asegurada por su creciente utilización en actividades civiles para las cuales el uso de GPS implica importantes ahorros de tiempo y dinero. Además, se encuentran en desarrollo otros sistemas similares que, por su compatibilidad con GPS darán la redundancia necesaria para poder utilizar los sistemas de posicionamiento global en operaciones que requieren alta confiabilidad como por ejemplo el acercamiento final y aterrizaje de aviones en malas condiciones de visibilidad. Respecto a las prestaciones de GPS, se puede decir a grandes razgos que hay dos tipos principales de posicionamiento: El posicionamiento absoluto con códigos, por definición instantáneo y muy robusto, que se realiza con un único receptor y que en un instante puede proveer la posición del receptor con errores de pocas decenas de metros en las tres coordenadas. El

4 posicionamiento relativo en cambio, requiere al menos dos receptores observando simultáneamente los mismos satélites y que uno de ellos tenga coordenadas conocidas en el sistema de referencia de las órbitas de los satélites. Mediante técnicas de cálculo adecuadas, este modo de trabajo permite obtener posiciones con errores centimétricos, aprovechando al máximo la capacidad del sistema. Debe enfatizarse en este punto que este posicionamiento de alta precisión requiere la existencia de una importante infraestructura geodésica que provea al usuario de puntos sobre la superficie terrestre con coordenadas de exactitud centimétrica respecto del sistema de referencia en que se expresan las órbitas de los satélites. Un marco de referencia global de exactitud centimétrica En los úlimos diez años, el empleo del posicionamiento relativo de muy alta precisión y una intensa cooperación internacional han permitido la conformación de una sólida macro-infraestructura global de datos geoespaciales. Esta permite una inédita integración espacial de la información de fuentes muy diversas cuyas consecuencias científicas y tecnológicas están aun en pleno desarrollo. La mencionada macro-estructura global de datos geoespaciales está basada en el Sistema de Referencia Terrestre Internacional ITRS. Este ha sido establecido y es mantenido por la cooperación de cientos de instituciones, principalmente la Unión Geofísica y Geodésica Internacional, la Unión Astronómica Internacional, agencias espaciales, geodésicas y cartográficas nacionales e instituciones científicas, incluyendo universidades. Para los usuarios del posicionamiento, el ITRS existe en la forma de una red global de puntos con coordenadas muy precisas llamada International Terrestrial Reference Frame (ITRF). El ITRF resulta de la combinación de 4 técnicas de observación de la geodesia espacial: Radio interferometría de muy larga base (VLBI), medición de distancias a satétiles artificiales mediante LASER (SLR), Orbitografía Doppler integrada en satélites (DORIS) y el Sistema de Posicionamiento Global (GPS). Siendo que todas las técnicas son capaces de realizar observaciones de precisión compatible, permitiendo determinar las coordenadas de las estaciones receptoras con errores menores que 1 cm, cada técnica tiene su particular peso en la determinación de distintos elementos que definen el ITRF: La orientación del sistema de coordenadas respecto de un marco prácticamente inercial por observación a objetos astronómicos tan lejanos que pueden considerarse fijos en el espacio es provista por el VLBI. La posición del origen del sistema de referencia en el espacio, haciéndolo coincidir con el centro de masa de nuestro planeta se obtiene especiamente de SLR. La definición de las distancias en el marco de la Teoría General de la Relatividad es provista por todas las técnicas, ya que en todos los casos las mediciones se basan en el estado de relojes atómicos muy precisos, tanto en órbita cuanto sobre la superficie terrestre. En cuanto a la accesibilidad del ITRF, GPS y DORIS tienen una cobertura de la superficie terrestre mucho más homogénea y completa que las otras dos técnicas. La integración de las cuatro técnicas de observación para formar el ITRF se basa en la existencia de estaciones de observación que cuentan con más de una técnica. La figura 4 muestra la

5 distribución de las estaciones ITRF e indica al número de técnicas disponibles en cada una. La densificación del ITRF en América y La Argentina Los primeros esfuerzos por establecer un marco de referencia continental en América del Sur datan de la década del 40 del siglo XX. Este prácticamente consistiría en la integración de las redes geodésicas existentes en los países en una sola red. Las limitaciones de los métodos de medición y las características geográficas del continente determinaron que recién en 1969 se estableciera la red definitiva, llamada SAD 69 (South American Datum 1969), calculada en los Estados Unidos, y que se muestra en la figura 3. Este marco de referencia fue adoptado sólo por algunos países como Brasil, pero no llegó en la práctica a ser el marco de referencia sudamericano. Durante la década del 90, en conexión con el establecimiento de la red mundial de estaciones del ITRF, se establecieron densificaciones regionales, nacionales y locales en todo el mundo con técnicas de observación y cálculo compatibles con las de la red básica. En todos los casos se utilizó casi exclusivamente la ténica GPS. SIRGAS, SIstema de Referencia Geocéntrico para las AméricaS, es un proyecto de cooperación internacional en ejecución desde Participaron en él originalmente los países de América del Sur, y en 2000 se sumaron varios de América Central, del Norte y Caribe. El proyecto es auspiciado por la Asociación Internacional de Geodesia, el Instituto Panamericano de Geografía e Historia (OEA), y la Agencia estadounidense para la producción de mapas e imágenes (NIMA). Está integrado por representantes de instituciones de investigación geodésica y agencias nacionales cartográficas de los paises de la región, además de algunas instituciones europeas, entre las que se destaca el Instituto Alemán de Investigaciones Geodésicas (DGFI), de Munich. Los objetivos del proyecto SIRGAS con básicamente tres: Establecer y mantener un marco de referencia geocéntrico en América que constituya una densificación de ITRF. Propender a que todos los países de la región adopten densificaciones nacionales del marco SIRGAS como marcos de referencia geodésicos nacionales. Establecer un nuevo y único marco de referencia de alturas sobre el nivel del mar en América que sea compatible con las heramientas actuales de la geodesia espacial. El marco de referencia fue establecido en 1995 mediante una campaña continental de medición con GPS en que participaron decenas de instituciones. Las coordenadas fueron obtenidas a partir de los cálculos realizados por el DGFI y la NIMA. Se establecieron coordenadas para 57 puntos en América del Sur con errores del orden de 1 cm en las tres coordenadas. En 2000 se realizó una nueva campaña en que muchos más países participaron y los cálculos se realizaron en el DGFI y el IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia y Estadística, Brasil). Se establecieron las coordenadas de muchos más puntos que en 1995, y se estimaron velocidades en los puntos que ya habian sido observados en la campaña anterior. Las figuras 5 y 6 muestran las redes SIRGAS medidas en 1995 y 2000 respectivamente. POSGAR es el marco de referencia nacional oficial en Argentina. Consta de aproximadamente 130 puntos bien distribuidos en el territorio. La red fue

6 medida completamente con GPS en 1993 y 1994 por el IGM, con aportes significativos del proyecto CAP (Central Andes Proyect, Universidad de Memphis, USA) y el SHN (Servicio de Hidrografía Naval). El cálculo fue realizado en la Fac. de Cs. Astronómicas de Geofísicas de la UNLP. El marco de referencia POSGAR94 resultante fue referido a WGS84 a través de los muy pocos puntos disponibles en ese entonces (el marco SIRGAS aún no estaba disponible) y calculado con técnicas menos rigurosas que las utilizadas en el establecimiento del ITRF. Como resultado, el marco POSGAR94 tiene vectores con errores menores que una parte en un millón (10 cm en distancias de 100 km) y errores en la posición absoluta de pocas decenas de cm en latitud y longitud, alcanzando algo más que un metro en altura elipsoidal. La red POSGAR94 se muestra en la figura 7. En la misma época en que se midió POSGAR y en los años que siguieron, se establecieron con GPS en Argentina una serie de redes geodésicas de densificación. Las más importantes fueron las vinculadas a proyectos de modernización de los catastros rural, urbano y minero. Como consecuencia, desde el año 2000 ya hay más que 2000 puntos con coordenadas determinadas con GPS cuyos errores son compatibles con los de POSGAR94 y tienen una buena distribución el el territorio nacional de forma tal que puntos contiguos se encuentran separados unas pocas decenas de km. A fin de hacer coincidir el marco de referencia argentino con SIRGAS y por ende con el ITRF al máximo nivel posible, entre 1996 y 1998 la red POSGAR fue recalculada: esta vez se contaba con 10 puntos SIRGAS en territorio argentino más un punto en Chile que se podían utilizar como referencia. Además, se contaba con la experiencia del cálculo de SIRGAS, lo que permitiría utilizar los métodos de cálculo más rigurosos desarrollados hasta ese momento. El marco de referencia resultante se llamó POSGAR98. Los vectores que lo componen se ven en la figura 8. El error en las distancias para este marco no depende de la distancia misma y los errores de las tres coordenadas se encuentran por debajo de 3 cm. Los sistemas WGS84, por definición el sistema de referencia de la órbitas transmitidas por los satélites GPS, e ITRS, han ido convergiendo desde principios de los 90 hasta hoy en que coinciden en un orden de pocos centímetros. Se puede decir entonces que POSGAR98 materializa en Argentina los sistemas de referencia ITRS/WGS84. Esto es, sus coordenadas son compatibles con las de las órbitas transmitidas por los satélites GPS y con las coordenadas SIRGAS-ITRF. Esta compatibilidad es en el orden de 2 a 3 centímetros. Implicancias geofísicas de los marcos de referencia globales de exactitud centimétrica Conviene en este punto detenerse y analizar al menos brevemente lo que significa calcular pocisiones con errores centimétricos. Para esto primeramente podemos clasificar los elementos más importantes que intervienen el posicionamiento y los efectos asociados que se deberán considerar y conocer con un grado de exactitud centimérica. 1- Posición del satélite. 2- Posición de la estación. 3- Propagación de la señal desde el satélite al receptor.

7 El cálculo de las órbitas de los satélites GPS tiene hoy errores de pocos centímetros. Esto implica conocer el campo de gravedad terrestre pero no muy detalladamente ya que los satélites están muy lejos de la Tierra. Sin embargo, los modelos orbitales deben tener en cuenta detalles como por ejemplo la forma y reflectividad de las superficies del satélite expuestas a la radiación solar, ya que el impulso producido por la reflexión de la luz no es despreciable en el cálculo. A los fines de vincular las posiciones del satélite y la estación, la segunda se puede separar en dos partes: la que deriva del movimiento de rotación terrestre y afecta a la corteza terrestre como un todo, y los movimientos de la estación misma, debidos a otros efectos. Conocer el movimiento de rotación terrestre a niveles centimétricos implica describir la rotación propiamente dicha, la precesión, nutación y el movimiento del polo con ese mismo nivel de exactitud. Hoy en dia, la rotación propiamente dicha y el movimiento del polo son dos componentes que no se pueden predecir con la precisión que requieren las observaciones. Esto implica que se deben estimar correcciones a estos movimientos a partir de ellas. A su vez, tanto las las irregularidades en la velocidad de rotación terrestre o Variaciones de la Longitud del Dia cuanto las variaciones en la orientación del polo de rotación respecto de la figura de la Tierra (Movimiento del Polo) responden a cambios en la distribución de masas en el planeta. En consecuencia estas correcciones contienen importante información geofísica, cuyo análisis no sólo sirve para mejorar el ITRF sino también para comprender fenómenos globales como por ejemplo el efecto del niño. Los movimiento que afectan la posición de la estación independientemente de la rotación son en orden de importancia: movimientos tectónicos por deriva continental, movimientos periódicos debidos al efecto de las mareas en las estaciones cercanas a la costa, ascensos y descensos debidos a efectos tetónicos regionales o respuesta a la deglaciación y movimientos locales menores. Los movimientos debidos a la deriva continental son del orden de varios centímetros por año, por lo que pueden detectarse por ejemplo mediante observaciones repetidas en un mismo sitio durante pocos años. Investigaciones de este tipo se llevan a cabo en todo el mundo desde hace ya diez años, habiendo dado ya resultados impresionantes: Se han identificado las placas tectónicas mayores (fig. 9) y se han estudiado sus zonas de borde, donde se produce intensa deformación (fig. 10). En las figuras 11 y 12 se pueden ver ejemplos que muestran las velocidades de deriva continental medidas en una multitud de puntos en diversas partes del globo. En todos los casos pueden apreciarse las diferentes velocidades y direcciones de movimiento aún dentro de una misma placa tectónica. Estos datos de deformación que se pueden obtener mediante las herramientas geodésicas permiten construir muevos modelos de acumulación de tensiones en la corteza terrestre, lo que implica un nuevo paso hacia la predicción de los terremotos. La figura 13 muestra como ejemplo, la distribución de estaciones de monitoreo GPS correspondientes al proyecto SAGA, dedicado a la investigación geodinámica en Argentina y Chile. La figura 14 muestra un ejemplo de los resultados de esos proyectos geodinámicos luego de diez años de trabajo. En la figura 15 se ven las velocidades calculadas luego de las mediciones de SIRGAS en el año 2000.

8 Más arriba mencionamos que los sistemas de alturas clásicos materializan el nivel del mar en uno o varios puntos mediante mareógrafos y luego lo propagan hacia adentro del continente mediante redes de nivelación. Sin embargo, en general los niveles medios medidos en diferentes mareógrafos no resultan iguales cuando son conectados por nivelación. Suponiendo que los niveles cero correspondieran a registros del mismo período, aun no coincidirán debido a la diferente topografía del mar. Esto es, la superficie del mar no coincide con una superficie de nivel del campo de gravedad. Esto sucede debido por ejemplo a variaciones regionales de densidad del agua o al hecho de que el océano no se encuentra en equilibrio estático. En consecuencia, las referencias de altura de los diferentes países pueden diferir en más que un metro. Además, el nivel del mar cambia con el tiempo, pero como esa variación es determinada en los mareógrafos, ella está afectada por los cambios de la altura del mareógrafo mismo debidas a movimientos verticales de la corteza terrestre. En resumen, el establecimiento de sistemas de alturas por mareógrafos tiene numerosos problemas ya que niveles cero determinados en distintas partes de la costa y en distintas épocas diferirán por: variación espacial de la topografia del mar, variación temporal de la misma y diferente comportamiento del terreno en los sitios de emplazamiento delo a mareógrafos. Esto configura una situación que hasta hace poco tiempo no permitía establecer un sistema de referencia de alturas global con una exactitud superior al metro y medio. Sin embargo, en la actualidad, la altura de los mareógrafos puede controlarse con GPS, para obtener la variación real del nivel del mar. Además, satélites altimétricos miden la posición y evolución de la superficie del mar respecto del ITRF (figura 18 y 19). Otros satélites, permitirán dentro de algunos años determinar las superficies de nivel del campo gravitatorio terrestre con muchas exactitud sobre los mares. Entonces será posible corregir los niveles cero medidos en los distintos mareógrafos por la topografía del mar y los movimientos verticales en el mareógrafo, y definir un único cero para las alturas que sea común a una región, continente o incluso al planeta completo. Paralelamente, esto permitirá estudiar las variaciones reales del nivel del mar, lo que contribuirá al estudio del Cambio Global. En nuestro país, el grupo GESA de la FCAG, en cooperación con el DGFI de Alemania, realizan el control de varios mareógrafos con GPS desde Para ello se monitorean varios mareógrafos de argentinos con respecto a una red de estaciones de rastreo GPS permanente. La figura 20 muestra la red de mareógrafos monitoreados (Mar del Plata, Puerto Madryn y Puerto Belgrano). Los efectos debidos al medio en que se propagan las señales son básicamente producidos pos los electrones libres presentes an la ionósfera, situada a unos 340km de la superficie y por el vapor de agua presente en la Tropósfera, en los primeros 10km desde la superficie. La distribución del contenido electrónico de la ionósfera terrestre depende fuertemente de la actividad solar y de la interacción de esas partículas con el campo magnético terrestre. Las observaciones GPS por estaciones de rastreo permanente permiten estimar esta distribución electrónica (ver ejemplo en figura 16) y sus variaciones temporales. Esta capacidad constituye un aporte relevante al estudio de la dinámica ionosférica y de la interacción del viento solar con el campo magnético terrestre. Existen varios grupos de investigación

9 en el mundo que se dedican a esta actividad. En La Argentina, el grupo GESA de la FCAG-UNLP trabaja en este tema desde hace ya casi diez años. La distribución de vapor de agua en la atmófera y sus variaciones son de gran importancia para la comprensión de los fenómenos climáticos e incluso para la predicción del tiempo. Combinando mediciones de la red global de estaciones GPS y redes más densas, es posible estimar la cantidad de agua precipitable sobre una región y sus variaciones temporales. En la figura 17 se muestra un ejemplo. Redes de estaciones de rastreo GPS permanente, el futuro de los marcos de referencia Durante los años pasados, se han establecido más de una decena de estaciones de rastreo permanente GPS en nuestro pais, como se muestra en la figura 21. Muchas de ellas cumplen con la mayoría de los estándares requeridos para integrar la red de estaciones del ITRF. En la actualidad, las observaciones de un grupo de estas estaciones son rutinariamente procesadas en el DGFI para contribuir al ITRF. Nuestro pais cuenta ya con recursos humanos capaces de manejar el problema de los sistemas de referencia modernos. Se requiere un plan estratégico y los recursos adecuados para reemplazar el actual marco de referencia POSGAR por uno nuevo, basado en estaciones permanentes multipropósito. Esto permitirá contar con un marco de referencia nacional adecuado a las máximas exigencias de exactitud que las técnicas actuales permiten, y a la vez minimizar los costos de instalación, operación y mantenimiento del mismo.

10 Conclusiones No caben dudas de que entre las nuevas herramientas de la geodesia, GPS sobresale por su versatilidad y bajo costo desde el punto de vista del usuario. Este hecho hace posible la conformación de una infraestructura global de datos geoespaciales con una exactitud centimétrica y a la vez accesible. La naturaleza de los sistemas de referencia de la geodesia moderna han dado a esta ciencia un papel más relevante dentro de las ciencias de la Tierra, aportando por una parte un marco común para referir datos de orígenes diversos y por otro lado proveyendo nueva información en problemas relativos a la dinámica de la Tierra sólida, los mares y la atmósfera. En el caso particular de nuestro pais, la última década ha visto por un lado el desarrollo de capacidad y experiencia locales en el manejo del problema de los nuevos sistemas de referencia de la geodesia y de otros problemas asociados que a su vez tienen importantes implicancias geofísicas. Por otro lado se ha dado una transición desde los sistemas geodésicos clásicos al ITRF a través de SIRGAS, POSGAR y las redes geodésicas provinciales. Esta transición se desarrolla en un marco de intensa cooperación entre instituciones científicas y técnicas tanto en el ámbito nacional cuanto en el regional. Los resultados obtenidos hasta ahora sugieren que es posible para el pais la realización del mantenimiento matemático de la infraestructura geodésica básica con recursos locales. Todo lo que se requiere es una una política de estado y un presupuesto adecuado a tal fin. Agradecimientos En primer lugar deseo agradecer a la Academia Nacional de Ingeniería por el haber considerado mi trabajo de tesis para el otorgamiento de este premio Ingeniero Baglietto. En segundo lugar agradezco al Dr. Claudio Bunini, mi director de tesis, no solo por haberme propuesto para este premio sino por haberme acompañado y apoyado con entusiasmo durante los varios años que demandó la ejecución del trabajo. Quiero además agradecer al DGFI, y en especial a su director, el Dr. Hermann Drewes y al ahora ex-director del grupo de trabajo Sistemas de referencia terrestres del DGFI, el Ing. Klaus Kaniuth, por el esfuerzo puestos en el desarrollo de la cooperación científica con nuestro grupo de investigación GESA, uno de cuyos resultados ha sido mi trabajo de tesis. Además, debo mencionar a un grupo de instituciones y personas que contribuyeron de diversas maneras a la realización de mi trabajo: el CONICET y la FCAG-UNLP financiaron mayormente los trabajos con aportes más pequeños de la SeCyT y el DAAD. El Instituto Geográfico Militar cooperó desde el principio de los trabajos relativos a POSGAR y SIRGAS y ha desarrollado una cooperación con GESA que va mucho más allá de este trabajo. Quiero agradecer al Ing. Juan Carlos Usandivaras, quien me inició en la Geodesia y me guió en el principio de mi labor de investigación. Finalmente quiero mencionar al Ing. Rubén Rodríguez, quién en su infatigable promoción de las herramientas y métodos de la geodesia espacial ha contribuido a una difusión de los resultados de mi trabajo que no hubiera sido posible sólo desde el ámbito académico.

11 Figura 1: Marcos de referencia horizontales usados hasta la actualidad en La Argentina

12 Figura 2: El marco de referencia vertical nacional. Red de nivelación de alta precisión. (IGM)

13 Figura 3: SAD 69. Primer marco de referencia sudamericano unificado.

14 Figura 4: Red de estaciones del ITRF. Sitios en los que se observa con varias técnicas de la geodesia Espacial. 1: Los números indican el número de técnicas con que se observa en un sitio dado siendo estas: GPS, DORIS, SLR y VLBI. (IERS)

15 Figura 5: Marco de referencia SIRGAS 95 (DGFI) Figura 6: Marco de referencia SIRGAS 2000 (DGFI)

16 Figura 7: El marco de referencia POSGAR 94

17 Vectores que integraron el ajuste de POSGAR 98 Reproducida de [J. Moirano,Tesis Doctoral 2000] Figura 8: Estaciones y vectores GPS que integran el marco de referencia POSGAR 98

18 Tomado del sitio web del DGFI Figura 9: Velocidades de las principales placas tetónicas determinadas por métodos geofísicos (rojo) y a partir del marco ITRF (azul). (DGFI) Figura 10: Principales zonas de deformación del planeta, donde el movimiento de los puntos no puede ser explicado sencillamente con la velocidad de una placa. Tomado del sitio web del NAVSTAR University Consortium

19 Tomado del sitio web del NAVSTAR University Consortium Ejemplos de análisis de deformaciones tectónicas realizados con GPS en Turquía y Mediterráneo oriental (Figura 11) y en la zona de la falla de San Andrés (Figura 12) UNAVCO Tomado del sitio web del NAVSTAR University Consortium

20 Red Geodinamica SAGA [PASMA, 2001] Reproducida de [V. Mackern; Tesis Doctoral 2003] Figura 13: Red GPS del proyecto geodinámico SAGA (GFZ) Figura 14: Ejemplo de velocidades estimadas con GPS (UNAVCO).

21 Figura 15: Velocidades estimadas para la red de estaciones permanentes de sudamérica (DGFI).

22 Figura 16: Contenido electrónico total global en la ionósfera obtenido de observaciones GPS (CODE) Figura 17:Cantidad de agua precipitable en la tropósfera obtenida de observaciones GPS (UNAVCO)

23 Comportamiento de la superficie del mar respecto del Geoide Figura 18: Topografia del mar en metros respecto del Geoide EGM96 (DGFI) Figura 19: Variación global del nivel del mar en mm/año (DGFI)

24 Figura 20: Estaciones de rastreo GPS permanentes en Argentina Reproducido de [Brunini y otros, 2002] Figura 21: Mareógrafos controlados con GPS por GESA-UNLP y DGFI Reproducido de [Natali y otros, 2001] Reproducido de [Natali y otros, 2001]