Sistemas y Marcos de Referencia

Transcripción

1 Sistemas y Marcos de Referencia

2 4.1 Sistemas y Marcos de Referencia Además de tener en cuenta el tipo de altura que estamos representando en el modelo, también es de gran importancia que esta información se encuentre ubicada en un sistema de referencia planimétrico para su correcta ubicación en el espacio; y que sea representada mediante proyecciones cartográficas adecuadas, debido a que la superficie del terreno se encuentra influenciada por la curvatura de la tierra. La referenciación tiene como principal objetivo servir de vínculo de distintos objetos espaciales. 4.2 Definición de Sistema de Referencia Un sistema de referencia es un conjunto de parámetros ideales, ordenados conforme a una ley, fijados a priori que permiten la localización y vinculación de puntos en el espacio. Pueden ser de dos dimensiones, como es el caso de pares ordenados, o tridimensionales, con una terna de ejes. Según la figura que representen, cartesianos o elipsoidales. Y dependiendo el alcance que tengan, globales o locales Sistemas Locales Los sistemas de referencia locales son los que se pueden utilizar en un área determinada, que puede ser de tamaño pequeño o una región de gran extensión. En el caso de que el área sea pequeña, como por ejemplo, en un levantamiento topográfico, se utiliza un sistema de tres ejes, en el cual eje X tiene una dirección elegida arbitrariamente, el eje Y en forma perpendicular al X, y el Z tiene la dirección de la vertical del lugar. Si tenemos un área de grandes dimensiones, como el caso de un país, el sistema de referencia que se utiliza es un elipsoide de revolución, que se asemeja bastante a la figura matemáticamente indescriptible del Geoide. Dicho elipsoide es definido a través de parámetros, como semiejes y achatamiento, obtenidos de mediciones de arcos de meridianos, y su centro coincide con el centro de masa de la tierra. Estos sistemas tienen como origen un punto donde se tengan coordenadas de latitud, longitud y acimut elipsoidales iguales a las astronómicas; y también donde el elipsoide de revolución se encuentre tangente al geoide, o sea con ondulación cero, en el cual la vertical de ambos coinciden, a este origen se lo conoce como Datum. 25

3 Los inconvenientes de estos sistemas son, la dificultad de relacionarse sistemas de diferentes países, por tener distinto el ajuste entre el geoide y el elipsoide, ya que tienen orígenes distintos; y la pérdida de precisión son que a medida que nos alejamos del punto datum Elipsoide de Hayford El primer sistema de referencia regional, utilizado por el Instituto Geográfico Militar de la Republica Argentina, fue el elipsoide de revolución propuesto por Hayford en 1.909, y aceptado como Elipsoide Internacional en el año 1.924, por la Asamblea de la Unión Geodésica y Geofísica en la Ciudad de Madrid, España. Se trata de una terna de ejes ortogonales, que tiene como origen el centro geométrico del elipsoide, teniendo como eje Z, el coincidente con la dirección media del polo norte, y el X con el meridiano de Greenwich, pudiendo así representar la ubicación de cada punto sobre la superficie terrestre con las coordenadas X Y Z. Utilizando como parámetros, un radio ecuatorial de m, y un aplanamiento de 1/ Sistemas Globales Los sistemas de referencia globales o absolutos, también utilizan un elipsoide de revolución, con la diferencia de que éste, está ajustado al geoide de una sola forma, la que es común a todas las regiones o países. El sistema global más conocido es el WGS-84 (World Geodetic System), ya que este es el que utiliza el GPS. Es un sistema geocéntrico, tiene como origen de coordenadas X Y Z, el centro de masas de la tierra, teniendo los siguientes parámetros: 1 El WGS 84 es un Sistema Convencional Terrestre (CTS) tal que: -El origen de coordenadas X Y Z es el centro de masas de la Tierra, -El eje Z pasa por el polo convencional terrestre (CTP) definido por el Bureau Internacional de la Hora (BIH), -El eje X es la intersección entre el meridiano origen de longitudes definido por el BIH para la época y el plano del Ecuador CTP, -El eje Y completa con los ejes anteriores una terna derecha de ejes fijos a la Tierra, está en el Ecuador, a 90º al este del eje X, 1 Sistemas Geodésicos (Comité de la Unión Geodésica y Geofísica Internacional, 1.999) Pagina 11 Georreferenciacion en Cartografía (Rubén Carlos Ramos, 2.003) Paginas

4 -El origen de la terna así definida sirve además de centro geométrico del elipsoide WGS84, y el eje Z es su eje de revolución, -El semieje mayor (a) del elipsoide 1984 mide metros, -El achatamiento (a-b)/a siendo b el semieje menor, es 1/ Otros parámetros, además de los anteriores, son: -Constante de gravitación terrestre GM = x10 8 m 3 s -2. -Velocidad angular de la tierra w = x10-11 rad/seg. -Coeficiente gravitacional de segundo grado normalizado C 20 = x Velocidad de la luz en el vacío c = m s Utilidad del Sistema WGS-84, el GPS El GPS (Global Position System), o Sistema de Posición Global fue creado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos, en un principio con fines militares, que permite la ubicación y velocidad de cualquier objeto en la superficie de la tierra, a través de señales radioeléctricas, captadas por un receptor, que provienen de satélites. El objetivo principal del sistema era guiar misiles intercontinentales, aunque con el paso del tiempo se fueron agregando diferentes aplicaciones útiles en el entorno civil y científico; como agricultura, topografía e ingeniería, seguimiento de flotas de transporte, monitoreo de procesos geológicos, navegación tanto automotriz, como aérea y marítima Sistema Terrestre Internacional Conocido como ITRS, es el sistema de referencia perteneciente al International Earth Rotation Service, fundado en Consiste en una terna de ejes, orientados de la siguiente manera, el eje Z coincidente con la dirección del polo medio u Origen Convencional Internacional (OCI), el eje X e Y sobre el plano ecuatorial, perpendiculares entre sí y con el eje Z. Tiene como origen el centro de masas de la tierra. El sistema de referencia se obtiene a través de la combinación de distintas técnicas de observación, las cuales son las siguientes: 2 -VLBI: Medición de radiofuentes extragalacticas por medio de radiotelescopios. -SLR: Medición de distancias laser a satélites específicos desde telescopios espaciales. 2 Sistemas Geodésicos (Comité de la Unión Geodésica y Geofísica Internacional, 1.999) Paginas 6 y 7 27

5 -LLR: medición de distancias laser a la luna desde telescopios espaciales. -GPS: medición de distancias a satélites GPS con receptores específicos. -DORIS: medición de variación de distancias desde satélites específicos a balizas orbitograficas. 4.3 Marco de Referencia Un marco de referencia es el conjunto de elementos físicos que materializan y respaldan un sistema de referencia. Estos elementos forman parte de las redes geodésicas, fijan la escala y las orientaciones del sistema en la realidad. Existen dos tipos de marco de referencia, los marcos pasivos que están formados por mojones, medidos con diferentes técnicas como triangulaciones geodésicas, o utilizando receptores de GPS; y las redes activas, con estaciones permanentes GPS/GNSS, que continuamente están colectando datos de su posición, determinando las coordenadas con mayor confianza. Actualmente conviene vincularse a las redes activas, porque la superficie terrestre esta en continuo movimiento, y dichas estaciones monitorean los movimientos a tiempo real, lo que no pasa con una red pasiva Redes Pasivas Campo Inchauspe 69 La red Campo Inchauspe 69, utiliza como sistema de referencia al elipsoide Hayford 1.924, fue medida con técnicas de geodesia clásica, a través de triangulaciones geodésicas, utilizando teodolitos para medir los ángulos, y cintas de invar para las distancias en un principio, donde se medía una base geométrica con muy buena precisión y luego los tres ángulos de cada triangulo, con lo que se obtenían las distancias restantes mediante cálculos. Luego con la aparición del distanciometro electrónico, la técnica de triangulación quedo en desuso, ya que era más preciso medir una distancia que un ángulo, dejándole camino a la trilateración, donde se medían los tres lados del triángulo y solo un ángulo; los restantes ángulos eran finalmente calculados. La red Campo Inchauspe tiene como origen o datum el punto astronómico ubicado en la intersección del Meridiano -62 y el paralelo -36 en las cercanías de Pehuajo, provincia de Buenos Aires. La parte principal de la red está compuesta por cadenas de triángulos dobles superpuestos o cuadriláteros de 200 kilómetros de extensión, que tienen como vértices puntos astronómicos o de 1er orden. 28

6 Las cadenas de triángulos siguen los meridianos y paralelos pares, formando una retícula uniforme, donde se encuentran los puntos de mayor precisión, 1er y 2do orden. Las cadenas anteriormente mencionadas encierran lo que se llama una unidad geodésica, es decir cada superficie encerrada entre dos cadenas meridianas y dos cadenas paralelas. Luego, dentro de cada unidad geodésica se procedió a densificar la red con puntos de orden menor. Asimismo, la red queda compuesta por puntos de 1er y 2do orden, y de 3er y 4to orden, totalizando puntos, con una precisión entre 3 y 10 partes por millón, determinada en forma estadística. Los puntos de la red Campo Inchauspe tienen las características de ser dominantes, con visuales despejadas, generalmente dentro de los campos y en las cumbres de los cerros, además son difíciles de acceder desde un camino público. La construcción de los de 1ro, 2do y 3er orden consiste en un pilar de hormigón con una placa de bronce, y la mayoría de los puntos de 4to orden son molinos o torres de iglesias. En lo que respecta a las alturas, la coordenada Z faltante, no se encuentra referida al elipsoide, es utilizada en este caso la Cota Ortometrica, o distancia del punto al Geoide, definida por la dirección física que materializaría una plomada, obtenida de nivelaciones geométricas y por correcciones gravimétricas, teniendo como cota cero el mareógrafo de Mar del Plata, aunque el origen de la Red Altimétrica Argentina se encuentra ubicado en la ciudad de Tandil, al sureste de la provincia de Buenos Aires, debido a que la zona donde se encuentra, es la más estable a nivel tectónico en el país y garantiza que se mantenga inmóvil. 29

7 La Red Posgar La red de Posiciones Geodésicas Argentinas, conocida como Posgar, es el marco de referencia utilizado actualmente en la Republica Argentina. Es una red pasiva de mojones distribuidos en todo el país, donde algunos son pertenecientes a Campo inchauspe 69, los cuales han sido remedidos. En un principio el sistema de referencia se que utilizaba era el elipsoide WGS-84 (World Geodesic System), utilizado por la constelación Navstar GPS, perteneciente al Departamento de Defensa de Estados Unidos. Dicho sistema, ha sido adoptado por la mayoría de los países, debido a que es global y las distintas redes pueden vincularse a través de éste. Pero con el paso del tiempo quedo desactualizado, ya que el sistema WGS-84 adopto los parámetros del Sistema de Referencia Internacional (ITRS). La red Posgar se mide periódicamente, remidiendo algunos mojones existentes, y agregando o descartando otros, a través de técnicas de recepción GPS, en grandes campañas del Instituto Geográfico Nacional (ex I.G.M.), luego de que se obtienen todos los datos, se compensa en forma completa y finalmente se publica. Luego, se menciona su nombre acompañado con dígitos de un año, Posgar 94, Posgar 98 y Posgar 2007, que indica cuando fue su publicación, los dos primeros utilizan como sistema de referencia a WGS-84, y el ultimo está referido a ITRS. En lo que respecta a la altimetría, los receptores satelitales obtienen alturas elipsoidales, las cuales no nos sirven si no tenemos en conocimiento la distancia entre el elipsoide y el geoide, por lo tanto se continúa utilizando la Red Altimétrica Argentina como referencia. 30

8 4.3.2 Redes Activas o de Estaciones Permanentes En lo que refiere a redes de estaciones permanentes o redes activas, son un conjunto de estaciones, que contienen un receptor GPS, instaladas generalmente por organismos públicos, que continuamente está recibiendo datos de su posición. Tienen la finalidad de colectar la información en forma continua, luego una computadora controla con qué fiabilidad se obtienen los datos, que luego son transformados en un formato común que puede ser leído por cualquier receptor y son enviados a un servidor único, que los publica a los usuarios a través de internet; también tiene la función de procesar las observaciones para obtener coordenadas corregidas de cada estación y correcciones ionosfericas para receptores de simple frecuencia. Cada estación permanente tiene un radio de operación de aproximadamente 200 kilómetros, con esta cobertura y dependiendo de las condiciones de medición se pueden obtener precisiones menores al metro con receptores de simple frecuencia, midiendo en forma estática con un periodo mayor a cuatro horas. Actualmente se planea densificar la red con el objetivo de eliminar zonas donde no haya cobertura. 31