ESTABLECIMIENTO DE UNA RED GEODÉSICA EN TEGUCIGALPA (HONDURAS) MEDIANTE TECNOLOGÍAS GPS Y ENLACE CON LAS REDES DE REFERENCIA OFICIAL DE CENTROAMÉRICA

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1 ESTABLECIMIENTO DE UNA RED GEODÉSICA EN TEGUCIGALPA (HONDURAS) MEDIANTE TECNOLOGÍAS GPS Y ENLACE CON LAS REDES DE REFERENCIA OFICIAL DE CENTROAMÉRICA 1

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3 ESTABLECIMIENTO DE UNA RED GEODÉSICA EN TEGUCIGALPA (HONDURAS) MEDIANTE TECNOLOGÍAS GPS Y ENLACE CON LAS REDES DE REFERENCIA OFICIAL DE CENTROAMÉRICA UNIVERSIDAD DE ALCALÁ (ESPAÑA) UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE HONDURAS INSTITUTO DE LA PROPIEDAD (HONDURAS) DIRECCIÓN GENERAL DE CATASTRO Y GEOGRAFÍA (HONDURAS) 3

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5 CONTENIDO Impacto del Proyecto para la Cooperación Española 7 Prólogo 9 CAPÍTULOS 1. Antecedentes Red Geodésica convencional Primera Red Geodésica GPS de Honduras Segunda Red Geodésica GPS de Honduras Red Geodésica activa de Honduras Red de referencia de gran exactitud Consideraciones previas del Proyecto Introducción Consideraciones de SIRGAS Indicaciones SIRGAS Análisis previo de la red Cálculo del punto fundamental TEG Metodología Criterios de selección de vértices propuestos y reconocimiento sobre el terreno para su presencia en la Red GPS Criterios de evaluación de vértices propuestos Señalización y Monumentación Placa KM

6 3.4 Calibración del equipo Observaciones de campo Procesamiento de las mediciones Cálculo y ajuste Resultados Fichas y reseñas Equipo técnico humano Funciones y responsabilidades del equipo en el Proyecto Infraestructura técnica Coste estimado del Proyecto Difusión del Proyecto 68 Apéndice A 71 Reseñas de los vértices de la Red 71 Croquis de la Red 94 Apéndice B 95 Datos para el ajuste y sus resultados. 95 6

7 Impacto del proyecto para la Cooperación española El proyecto presentado se integra en las actividades del Programa de Cooperación de la Universidad de Alcalá con Centroamérica, que cuenta con una larga trayectoria de actividades y que ha demostrado su capacidad de crear vínculos y contactos estrechos entre centros universitarios de España y Centroamérica. Concretamente, este Proyecto se enmarca en el ámbito de la Maestría y Ordenación del Territorio (MOGT) que imparte la Facultad de Ciencias Espaciales de la Universidad Nacional Autónoma de Honduras (UNAH) y la Universidad de Alcalá de Henares (UAH) de España, a través del Departamento de Geografía. Así mismo el Proyecto permite su relación con otros Organismos, como el Instituto de la Propiedad de Honduras a través de la Dirección General de Catastro y Geografía y la Universidad de Sinaloa, México, que también tiene su participación en el mismo. 7

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9 PRÓLOGO Tegucigalpa es la ciudad más grande de Honduras. Ubicada al pie del cerro El Picacho (1240 msnm) en una cuenca formada por el río Grande o Choluteca, a unos 990 msnm. Su población estimada para el año 2009 es de habitantes. Las ciudades de Tegucigalpa y Comayagüela, conjuntamente constituyen la capital de la República (Art. 8 del texto Constitucional). Mientras Tegucigalpa se encuentra en la margen derecha del río Grande o Choluteca, Comayagüela está en el sector occidental de la ciudad y próxima al aeropuerto. El Distrito Central, lo forman en un solo municipio los antiguos de Tegucigalpa y Camayagüela (Art. 295 del texto Constitucional). Honduras y más en concreto su capital, Tegucigalpa, no cuenta con una red geodésica oficial suficientemente densificada, fijada mediante tecnologías de GPS (Sistema de Posicionamiento Global), aún siendo este recurso de vital importancia para el desarrollo económico de cualquier región. Mediante técnicas de medición y post procesamiento adecuadas, se puede lograr un posicionamiento con exactitud de pocos centímetros. Esta capacidad de GPS es aprovechada para el establecimiento del Marco de Referencia Terrestre Internacional (ITRF), una de cuyas aplicaciones es unificar las referencias geométricas de los países a escala global con una exactitud centimétrica. Incluso con una metodología apropiada para el análisis de los residuos de ajuste de las observaciones GPS se puede aumentar la exactitud de los resultados. Una Red Geodésica constituye uno de los cimientos más importantes sobre los que se apoya toda una serie de disciplinas tanto científicas como técnicas, y queda constituida por un conjunto de puntos perfectamente localizados en el terreno, materializados a base de señales adecuadas o monumentos, entre los que se han efectuado observaciones 9

10 geodésicas con la finalidad de obtener sus coordenadas, su precisión y confiabilidad en términos relativos y absolutos respecto de un sistema de referencia establecido, sirviendo al mismo tiempo como base de los proyectos de desarrollo de un país. El proyecto se encuadra en el objetivo Desarrollo y gestión urbana, en los subapartados: planificación de la utilización del suelo; sistemas de información geográfica. (Ver página nº del BOE de 9 de julio de 2008.) En este contexto, la implantación de la Red Geodésica de Tegucigalpa, será de vital importancia en la gestión y ordenación del territorio, así como en aplicaciones como la geodinámica, las comunicaciones, astronomía, topografía, fotogrametría, teledetección y SIG, con aplicación directa en los programas, entre otros, de desarrollo que a continuación se enumeran: Actualización de la cartografía local y nacional: Permitirá lograr una cartografía local y nacional de alto valor y precisión y servirá de apoyo en proyectos de levantamientos fotogramétricos y georreferenciación de imágenes de satélite. Catastro urbano y rural: La ubicación geoespacial de los predios rústicos y urbanos permitirá la depuración de los registros catastrales y la integración de una cartografía confiable, así mismo también permitirá la incorporación constante de las áreas de crecimiento urbano en la ciudad de Tegucigalpa, utilizando los levantamientos topográficos y geodésicos para estos fines. Tenencia de la tierra: El posicionamiento geográfico dará seguridad jurídica a la propiedad, que fomentará la inversión local y extranjera en el municipio del Distrito Central. Ordenamiento territorial: Esta Red Geodésica permitirá definir los límites territoriales para determinar la dotación de servicios básicos y pago de impuestos, fomentando las interrelaciones entre caseríos y comunidades, resolviendo los derechos constitucionales o de propiedad a los habitantes en las áreas de frontera de las aldeas, ayudando a precisar las estadísticas regionales y permitirá el ahorro de recursos, la integración y delimitación de Áreas Protegidas, frenará el crecimiento desordenado de la Ciudad e impulsará las áreas de crecimiento urbano como 10

11 unidades habitacionales y fraccionamientos en una cartografía de alto valor para la adecuación y generación de planes de desarrollo urbano y rural, dentro del municipio y a posteriori, a nivel nacional, etc. Seguridad Pública: Permitirá la utilización de cartografía confiable para el mapeo de zonas delictivas con el establecimiento de módulos estratégicos y patrullajes dirigidos para prevención y control de eventualidades. Gestión de riesgos: Ubicación exacta de las zonas de alto riesgo y seguimiento de fenómenos naturales para medidas de prevención y respuesta o evacuación del factor humano. Apoyo a la red vial municipal: La conformación de mapas de carreteras con la ubicación exacta permitirá la ampliación de la red vial municipal georreferenciada, además del control de desplazamiento de vehículos de carga y pasaje con el apoyo de receptores GPS. Saneamiento básico e infraestructura: Permitirá la georreferenciación de hospitales, centros de salud, escuelas, sistemas de agua potable, electricidad, etc., para la dotación de servicios y recursos de forma planificada dentro del municipio. En definitiva, el establecimiento de esta Red Geodésica GPS en Tegucigalpa y su enlace con las redes oficiales de Centroamérica, servirá para el desarrollo de proyectos comprometidos con la generación y utilización de información georreferenciada en la región, tanto a nivel nacional como internacional. La Red GPS proporcionará el control básico esencial para el desarrollo de proyectos de Ingeniería, Catastro, Cartografía, proyectos Forestales, Agrícolas, Mineros, Educativos, Demarcación de Fronteras Nacionales, Estatales e Internacionales, Control de Aeropuertos, Represas Hidroeléctricos, Levantamientos Batimétricos, Proyectos Científicos, etc. Así mismo, dará respuesta al Programa de Reconstrucción en América Central originado por el Huracán Mitch. En este sentido el Servicio Geodésico Nacional de los Estados Unidos de América (NGS. Año 1999) encargó el desarrollo de un marco geodésico para la navegación terrestre, marítima y aérea, trabajos de topografía, cartografía, catálogo o inventario de recursos naturales, levantamientos de ingeniería, 11

12 catastro y aplicaciones de los Sistemas de Información Geográfica (SIG) ( El Proyecto que se presenta ha sido posible gracias a la financiación otorgada por el Instituto de la Propiedad y la Comunidad de Madrid. Su aportación económica ha resultado decisiva para el buen funcionamiento y desarrollo del referido Proyecto. 1. Antecedentes Red Geodésica convencional Organismos internacionales de América Latina, con el propósito de tener una idea más exacta del Territorio y preservar las riquezas y recursos existentes, se pusieron como meta la obtención de una Cartografía de mayor precisión de la que poseían. A tal efecto, en Honduras se creó un Organismo Nacional, con competencias en el campo de la Cartografía, la Geodesia, la Geografía y el Catastro. Después de varias denominaciones, en el año de 1966 se funda el Instituto Geográfico Nacional, IGN, con el rango de Dirección General, dependiente de la Secretaria de Estado en los despachos de Comunicaciones, Obras Públicas y Transporte, teniendo la representación del Estado en todo lo que corresponde a levantamientos geodésicos y confección de cartas o mapas del territorio nacional. Anteriormente, en el año 1950, Estados Unidos se anticipó en el cometido necesario para este tipo de trabajos e implantó un total de 333 estaciones Geodésicas con precisión de primero y segundo orden, las cuales fueron establecidas por métodos convencionales (Triangulación, Trilateración, Poligonación, etc...). La Red tomó como base de referencia el Datum de OCOTEPEQUE, Datum que fue establecido por observaciones Astronómicas. Estas redes tenían bases de longitud de 20 a 70 kms, de donde se derivaban cadenas de segundo orden de carreteras, proyectos hidroeléctricos, irrigación y drenaje, puntos de 12

13 control para fotografías aéreas, etc. Posteriormente esta misma red se referenció al Datum Norteamericano de 1927 más conocido como NAD 27, el cual utiliza el eliosoide de Clarke de 1866 y se encuentra ubicado en Estados Unidos. La Red Geodésica Básica sirvió de apoyo para el levantamiento en cada uno de los países, a nivel departamental o regional de otras redes con líneas de base de aproximadamente 10 a 15 km. En algunas ciudades, se realizaron redes geodésicas urbanas, que vinieron a densificarlas las redes departamentales Primera Red Geodésica GPS de Honduras Fue con el impulso de la tecnología satelital, a mediados de los 90s, cuando se inició un proyecto que consistió en establecer la Red Geodésica de Primer Orden, utilizando equipos GPS, enmarcada en el Sistema Geodésico Mundial (WGS84). La Red Geodésica de Referencia Nacional la componen dos o tres puntos en cada país que fueron observados durante 72 horas no continuas para obtener posiciones absolutas. El amarre de estos vértices, se realizó a Estaciones de Referencia de Operación Constante (CORS).Este avance tecnológico producido en la última década del siglo pasado hizo posible crear un Sistema Geodésico Mundial (GPS), el cual tiene grandes diferencias con el método Clásico o convencional, tanto en la Planificación, Medición (Receptores ASHTECH), como en el cálculo y ajuste de la Red (Programa GPPS). Por otra parte, el Instituto Geográfico Nacional de Honduras, ahora Dirección General de Catastro y Geografía con la asesoría del DEFENSE MAPPING AGENCY (D.M.A) de Estados Unidos, en el año de 1994, planificaron y ejecutaron, de forma precisa la determinación de coordenadas geocéntricas tridimensionales, de 26 estaciones de la Red GPS a nivel nacional. Esta red utilizó el DATUM WGS84. Para hacer realidad este proyecto, se hizo un reconocimiento de 53 Estaciones de Triangulación y 11 bancos de Nivel. Los criterios de selección de las estaciones fueron: 13

14 a.- Terreno Plano; b.- Que no existiera interferencia; c.- Que no hubiesen obstrucciones más altas de 10 grados; d.- Lejos de superficies reflectivas; e.- Accesibilidad, área segura; etc. Quedando finalmente 26 Estaciones Figura Estaciones de la 1ª RED GPS 1994 en Honduras Segunda Red Geodésica GPS de Honduras. Después del Huracán Mitch (1998), como parte de la ayuda del DEPARTAMENTO DE COMERCIO DE ESTADOS UNIDOS, en el Programa de Reconstrucción en América Central, se planificó EL DESARROLLO E IMPLEMENTACION DE UN MARCO GEODESICO PARA EL SALVADOR, GUATEMALA, HONDURAS Y NICARAGUA. 14

15 La base fundamental de cualquier red Geodésica Moderna lo constituye el establecimiento de una red de OBSERVACION CONTINUA (CORS), mientras que esta faceta tecnológica se ha desarrollado con éxito en otros países, cuando se apareció el fenómeno del HURACAN, en Centro-América, solo existía una estación, la cual estaba ubicada en Costa Rica. Por tal razón se planificó el establecimiento de por lo menos tres estaciones en cada uno de los países y una de ellas deberá estar ubicada en el INSTITUTO GEOGRAFICO DE CADA PAIS. En Honduras inicialmente se establecieron en CHOLUTECA, PUERTO CASTILLA Y TEGUCIGALPA y más tarde en SAN LORENZO, IGN, y LANCETILLA Red Geodésica activa de Honduras. ESTACIONES MAREOGRÁFICAS Y DE OBSERVACION CONTINUA De las estaciones CORS, la única que se encuentra funcionando a un cincuenta por ciento, es la estación que se encuentra ubicada en la DGCG. Las demás Estaciones están INACTIVAS. Los mareógrafos están destruidos en su totalidad. Figura Estaciones CORS en Centroamérica 15

16 Figura Antena de Estación CORS Figura Antena de Estación CORS Figura Antena de Estación CORS Figura Antena de Estación CORS 16

17 1.5.- Red de referencia de gran exactitud. En el año 2001, se estableció una red en Honduras de 76 Estaciones, de las que 6 se ubicaron en Tegucigalpa y alrededores. Fueron monumentadas, igual que los antiguos vértices geodésicos, distanciados aproximadamente de 40 a 50 km y ajustadas con 6 Estaciones de Observación Continua (ESTELI, GUATEMALA, KIGNSTON, MANAGUA, SAN LORENZO, SAN SALVADOR, TEGUCIGALPA. (CORS) Esta Red Geodésica tiene una precisión de 2 cm en la componente Horizontal y 4 cm en la altura elipsoidal. Se utilizó como referencia, algunas de las estaciones establecidas en Figura Vértice del Observatorio La última Red Geodésica realizada en la zona de Tegucigalpa tiene una antigüedad 28 años y fue establecida por métodos convencionales. Esta red constaba de 20 Estaciones, la mayoría de las cuales ha desaparecido. 17

18 2.- Consideraciones previas del Proyecto El presente Proyecto, que trata del ESTABLECIMIENTO DE LA RED GEODÉSICA EN TEGUCIGALPA (HONDURAS), es la primera implantada con Tecnología GPS en la Zona de TEGUCIGALPA y ALREDEDORES. Está compuesta por 22 Estaciones, seis de la cuales pertenecen a la Red GPS, del año Éstas son: TEGUS BASE / OBSERVATORIO / IGN / AEROPUERTO / SAUCE y UNA DE OBSERVACION CONTINUA (TEG 1). Figura Anteproyecto de la Red GPS 18

19 2.1.- Introducción. Se trata de una pequeña red observada con receptores GPS circunscrita a la capital de Honduras, Tegucigalpa, en la que destaca un punto situado aproximadamente en el centro de la misma y denominado TEG1. Este proyecto pretende ser el inicio de un objetivo mucho más amplio, como es el dotar al país de una infraestructura geodésica moderna GNSS. El punto TEG1 está ubicado en la parte superior del edificio del Instituto de la Propiedad de Honduras y coincide con el que formaba parte de la red CORS en América Central, aunque en el momento presente no está operativo como estación de registro continuo. Una de las metas para este Proyecto es poner las bases para ensayar un método de transformación de las coordenadas del soporte geodésico antiguo al nuevo que se adopte en futuro próximo, y verificar el comportamiento del modelo de Geoide, EGM2008, recientemente publicado en puntos observados con GPS, que hayan sido nivelados, para estimar en su caso un offset. Las primeras observaciones fueron hechas los días 13, 14, 23 y 26 de julio de 2010 y, de los ficheros de TEG1 se desprende que, en este lugar, las sesiones fueron de 24 horas. Los restantes puntos de la red fueron ocupados en sesiones más cortas según el proyecto de observación, ya que las distancias entre ellos y al principal (TEG1) son reducidas. Honduras no ha tomado aún una decisión sobre qué marco de referencia SIRGAS es oportuno adoptar. En consecuencia parece interesante obtener, en primer lugar, unas coordenadas para TEG1 que sean conformes con ese sistema en la época de la observación. 19

20 2.2 Consideraciones de SIRGAS El sistema de referencia SIRGAS2000 es el Sistema de Referencia Geocéntrico para las Américas. Su definición corresponde con el Sistema Internacional de Referencia Terrestre del IERS (ITRS: International Terrestrial Reference System) y su realización es una densificación regional del Marco Internacional de Referencia Terrestre del IERS (ITRF: International Terrestrial Reference Frame). Además del sistema de referencia geométrico, SIRGAS se ocupa de la definición y realización de un sistema vertical de referencia basado en alturas elipsoidales como componente geométrica y en números geopotenciales (referidos a un valor W 0 global convencional) como componente física Figura Estaciones SIRGAS SIRGAS se inició en la Conferencia Internacional para la Definición de un Sistema de Referencia Geocéntrico para América del Sur celebrada en Asunción, Paraguay, en Esta Conferencia fue convocada y patrocinada por la Asociación Internacional de Geodesia (IAG: International Association of Geodesy), el Instituto Panamericano de Geografía e Historia (IPGH) y la US National Imagery and Mapping Agency (NIMA), actualmente, National Geospatial-Intelligence Agency (NGA). 20

21 El nombre inicial de SIRGAS (Sistema de Referencia Geocéntrico para América del Sur) fue cambiado en febrero de 2001 a Sistema de Referencia Geocéntrico para las Américas, dada la extensión del marco de referencia (SIRGAS2000) y la recomendación de la Organización de las Naciones Unidas en su Séptima Conferencia Cartográfica de las Américas (Nueva York, enero 22 al 26 de 2001) sobre la adopción de SIRGAS como sistema de referencia oficial en todos los países de las Américas. SIRGAS participa en la Comisión 1 (Reference Frames) de la IAG, a través de la Subcomisión 1.3 (Regional Reference Frames) como responsable del Marco de Referencia Regional para Sur y Centro América (1.3b Regional Reference Frame for South and Central America). Igualmente, SIRGAS se desempeña como un grupo de trabajo de la Comisión de Cartografía del IPGH. Las actividades, resoluciones y alcances de SIRGAS se resumen en los diferentes Boletines Informativos de las Reuniones Técnicas SIRGAS. SIRGAS es la base para el desarrollo de proyectos comprometidos con la generación y utilización de información georreferenciada en la región, tanto a nivel nacional como internacional. Además de proveer las coordenadas de referencia para aplicaciones prácticas como proyectos de ingeniería, administración digital de información geográfica, infraestructuras de datos espaciales, etc.; SIRGAS es la plataforma para una variedad amplia de aplicaciones científicas como observación de deformaciones de la corteza terrestre, movimientos verticales, variación del nivel del mar, estudios atmosféricos, etc. Su definición es idéntica a la definición del Sistema Internacional de Referencia Terrestre del IERS (ITRS: International Terrestrial Reference System). Las coordenadas SIRGAS están asociadas a una época específica de referencia y su variación con el tiempo es tomada en cuenta ya sea por las velocidades individuales de las estaciones SIRGAS o mediante un modelo continuo de velocidades que cubre todo el continente. Las realizaciones o densificaciones de SIRGAS asociadas a diferentes épocas materializan el mismo sistema de referencia y sus coordenadas, reducidas a la misma época, son compatibles en el nivel milimétrico. El datum geodésico SIRGAS está definido por el origen, la orientación y la escala del 21

22 sistema SIRGAS, éste, en combinación con los parámetros del elipsoide GRS80, permite la conversión de coordenadas geocéntricas a coordenadas geográficas. Elipsoide GRS80 agrs80= m (= awgs84) fgrs80 =1/ (fWGS84=1/ ) Época de Referencia: El Proyecto SIRGAS comprende todas las actividades necesarias para establecer un marco de referencia moderno en el continente, compatible con las más precisas técnicas de posicionamiento actualmente disponibles. La adopción de un preciso y unificado marco de referencia en el continente constituye el primer paso para garantizar una infraestructura de datos espaciales consistente ante países miembros. Actualmente WGS84 puede ser considerado coincidente con SIRGAS Los resultados obtenidos con GPS están automáticamente referidos a SIRGAS Las actividades de SIRGAS se desarrollan también en el marco de 1 (Marcos de Referencia) Subcomisión 1,3b (América Central y del Sur) de la AIG Indicaciones SIRGAS Guías y recomendaciones para las estaciones SIRGAS-CON a) Monumentación de estaciones geodésicas IGS Geodetic Site Monumentation, pp

23 IGS monumentation design and implementation recommendations igscb.jpl.nasa.gov/network/monumentation.html Monumentation of permanent GPS stations UNAVCO facility.unavco.org/project_support/permanent/monumentation/monument_table.html Physical Site Specifications: Geodetic Site Monumentation (W.L. Combrinck and M. Schmidt) b) Características e instalación de estaciones GNSS de operación continua IGS Site Guidelines NOAA/NGS Guidelines for establishing and operating CORS Guidelines for EPN stations and operational centres 23

24 Figura Evolución ITRF y WGS84 Figura Países con SIRGAS 24

25 Figura Estado de adopción de SIRGAS en América 2.4 Análisis previo de la red. Se han buscado las coordenadas antiguas de TEG1 a efecto de verificación y la copia de su ficha del NGS de US se transcribe a continuación: Coordenadas antiguas de TEG1. ***ITRF 00*** TEGUCIGALPA 1 (TEG1), UNIDENTIFIED DEPARTMENT OF HONDURAS Retrieved from NGS DataBase on 10/29/02 at 15:55:24. Antenna Reference Point(ARP): TEGUCIGALPA 1 CORS ARP PID = AJ

26 ITRF00 POSITION (EPOCH ) Transformed from ITRF97 position in Nov X = m latitude = N Y = m longitude = W Z = m ellipsoid height = m ITRF00 VELOCITY Predicted with HTDP_2.6 in Mar VX = m/yr northward = m/yr VY = m/yr eastward = m/yr VZ = m/yr upward = m/yr NAD_83 POSITION (EPOCH ) Transformed from ITRF00 (epoch ) position in Mar X = m latitude = N Y = m longitude = W Z = m ellipsoid height = m NAD_83 VELOCITY Transformed from ITRF00 velocity in Mar VX = m/yr northward = m/yr VY = m/yr eastward = m/yr VZ = m/yr upward = m/yr L1 Phase Center of the current GPS antenna: TEGUCIGALPA 1 CORS L1 PC C The D/M element, chokerings, -radome antenna (Antenna Code = TRM ) was installed on 10/31/01. The L2 phase center is m above the L1 phase center. PID = AJ6817 ITRF00 POSITION (EPOCH ) 26

27 Transformed from ITRF97 position in Nov X = m latitude = N Y = m longitude = W Z = m ellipsoid height = m The ITRF00 VELOCITY of the L1 PC is the same as that for the ARP. NAD_83 POSITION (EPOCH ) Transformed from ITRF00 (epoch ) position in Mar X = m latitude = N Y = m longitude = W Z = m ellipsoid height = m The NAD_83 VELOCITY of the L1 PC is the same as that for the ARP. * Latitude, longitude and ellipsoid height are computed from their corresponding cartesian coordinates using dimensions for the GRS 80 ellipsoid: semi-major axis = 6,378,137.0 meters flattening = 1/ * WARNING: Mixing of antenna types can lead to errors of up to 10 cm. in height unless antenna-phase-center variation is properly modeled. * For additional information about the interpretation and/or derivation of these positions and velocities, consult For additional information on the relation of the GPS antenna to other relevant points at the site and on GPS equipment, consult the link ftp:// The NAD_83 position & velocity were revised in Mar

28 Transformation Parameters between ITRF2005 and ITRF transformation parameters between ITRF2005 and ITRF2000 have been estimated and listed in Table 1 T1 T2 T3 D R1 R2 R3 mm mm mm 10-9 mas mas mas / Rates / Table 1: Transformation parameters at epoch and their rates from ITRF2005 to ITRF2000 (ITRF2000 minus ITRF2005) 28

29 Sin embargo parece más apropiado seguir las recomendaciones de SIRGAS para estaciones nuevas y apoyarse en las soluciones de esta organización y de IGS. Por ello, en un primer paso se han tomado datos de las estaciones más cercanas a TEG1 que pertenecen a la red SIRGAS-CON, que son: SSIA, MANA y GUAT. Como los cuatro días de observación, por término medio, se corresponden con la semana GPS 1593 se ha calculado TEG1 en base a las coordenadas de la solución SIRGAS para dichos puntos y semana (fichero sir10p1593.crd). Es decir que el resultado se corresponderá con el LOCAL GEODETIC DATUM: IGS05 EPOCH: :00:00. Además, también vía Internet -desde servidores de datos internacionales-, se han traído las observaciones de las tres estaciones mencionadas de El Salvador, Nicaragua y Guatemala, las efemérides precisas (IGS) y modelo ionosféricas para los cuatro días de la observación de TEG1. Las distancias a los tres puntos se encuentran entre 211 y 362 km por lo que se han procesado las líneas para los cuatro días con el programa TTC, y todas ellas se han ajustado con el programa GEOLAB, incorporando los vectores y sus matrices varianzacovarianza halladas. Las coordenadas obtenidas de este ajuste son: Adjusted XYZ Coordinates: X-COORDINATE Y-COORDINATE Z-COORDINATE CODE FFF STATION STD DEV STD DEV STD DEV XYZ 111 GUAT XYZ 111 MANA XYZ 111 SSIA XYZ 000 Teg PLO 000 Teg1 N W m m m Estas coordenadas se corresponden con la altura de antena indicada en los datos de observación enviados desde Tegucigalpa. Sin embargo, en la suposición de que TEG1 se corresponde con la antigua estación CORS, si se suben al ARP los m se tiene: 29

30 XYZ Teg PLO Teg1 N W Comparados estos valores con las coordenadas de TEG1 (estación CORS) aplicándoles sus velocidades para llevarlas a la época , se aprecia una aparente coincidencia, dada la pequeña diferencia. XYZ Teg PLO Teg1 N W La comparación es suficiente, mas aun si se tiene en cuenta que ambos resultados no están en el mismo sistema, aconseja proceder al cálculo del punto fundamental TEG1 por un método más riguroso, por ejemplo con software BERNESE. 2.5 Cálculo del punto fundamental TEG1. Se ha realizado un procesamiento con BERNESE de una red algo más amplia incluyendo tres estaciones más CRO1 (US), SCUB (Cuba) y GLPS (Galápagos, Ecuador). Sus observaciones han sido obtenidas vía Internet, igual que los anteriores, pero no ha podido ser considerada la estación BOGT (Bogotá, Colombia), proyectada en principio, al no encontrar datos de dicha estación. Por Internet han sido obtenidos los datos de observación, las coordenadas de partida del último fichero de la red IGS, las efemérides precisas, los datos ionosféricos y solicitado los datos de marea y carga oceánica. Con todos ellos se han procesado con el paquete BERNESE las cuatro sesiones y, finalmente, una solución combinada (LOCAL GEODETIC DATUM: IGS05, EPOCH: :00:00). El procedimiento seguido ha sido el habitual, para una solución semilibre en que el datum está basado en los puntos externos (CRO1, GLPS y SCUB), habiendo desestimado MANA después de un primer intento- al darse para éste unos residuos un poco más altos en la solución combinada. Las coordenadas obtenidas para TEG1 son: XYZ Teg

31 las cuales se aproximan a las obtenidas en el procesamiento previo con TTC. Si bien este primer cálculo era algo menos riguroso, se explica el buen resultado porque se partió de coordenadas fijas de SIRGAS-CON (época ) para SSIA, MANA y GUAT, obtenidas con todo rigor y con datos de una semana. Más importante es analizar el resultado de esta subred para hallar TEG1 con sus puntos comunes a la totalidad de la red SIRGAS-CON, que se puede ver en la tabla siguiente (coordenadas IGS05, época ): SOLUCION SIRGAS-CON (toda la red) X Y Z FLAG 129 CRO W 178 GLPS W 193 GUAT A 290 MANA W 474 SCUB W 502 SSIA A SOLUCION BERNESE IGN (solo 6 puntos) X Y Z FLAG dx dy dz 129 CRO W GLPS W GUAT A MANA A SCUB W SSIA A suma media desvest Por otro lado interesa ver el comportamiento del cálculo de las cuatro sesiones (repetibilidad) respecto a la solución combinada: 31

32 COM LAC Final week coordinate/snx results for gps week SEP-10 13: Total number of stations: Weekday Repeatability (mm) Station #Days N E U CRO M001 4 XXXX GLPS 42005M002 4 XXXX GUAT 40901S001 4 XXXX MANA 41201S001 4 XXXX SCUB 40701M001 4 XXXX SSIA 41401S001 3 XXX TEG1 BASE 4 XXXX Total Finalmente se realiza una transformación Helmert (3 parámetros, traslación) entre las coordenadas iniciales (IGS llevadas a la época media) y las resultantes del proceso combinado: ======================================================================== Program : HELMR1 Bernese GPS Software Version 5.0 Purpose : Helmert Transformation Campaign: ${P}/TEGU Default session: 2070 year 2010 Date : 30-Sep :59 User name : mvaldes ======================================================================== FILE 1: IGS05 COORDINATES EXTRACTED FROM IGS05.SNX FILE 2: COM LAC Final week coordinate/snx results for gps week 1594 LOCAL GEODETIC DATUM: IGS05 RESIDUALS IN LOCAL SYSTEM (NORTH, EAST, UP) NUM NAME FLG RESIDUALS IN MILLIMETERS CRO M001 I W GLPS 42005M002 I W GUAT 40901S001 I A M 243 MANA 41201S001 I A M 383 SCUB 40701M001 I W SSIA 41401S001 I A M 400 TEG1 BASE R A M RMS / COMPONENT NUMBER OF PARAMETERS : 3 NUMBER OF COORDINATES : 9 RMS OF TRANSFORMATION : 5.4 MM BARYCENTER COORDINATES: LATITUDE : LONGITUDE : HEIGHT : KM PARAMETERS: TRANSLATION IN N : MM TRANSLATION IN E : MM TRANSLATION IN U : MM NUMBER OF ITERATIONS : 1 32

33 De lo dicho anteriormente se desprende que las soluciones son adecuadas y el resultado obtenido para TEG1 puede utilizarse para fijar la red de Tegucigalpa en el Datum IGS05 época Cualquier acuerdo adoptado con posterioridad sobre el sistema de coordenadas para Honduras supondrá una simple translación de coordenadas, muy pequeña, que sería aplicable a todos los puntos de la red por igual. 3.- Metodología. Para la construcción de la red geodésica ha sido necesario llevar una secuencia operativa que garantice que el trabajo de campo y el procesamiento de las mediciones realizadas cumplan con los requerimientos de precisión exigidos, para lo cual se realizó el siguiente proceso metodológico: anteproyecto, diseño y criterios de selección de vértices, reconocimiento del terreno, clasificación y monumentación, observaciones de campo, procesamiento de las mediciones, cálculo y ajuste, resultados Criterios de selección de vértices propuestos y reconocimiento sobre el terreno para su presencia en la Red GPS La etapa de diseño consistió en el establecimiento de las condiciones geométricas, técnicas y de fiabilidad que permitieron la elaboración de un anteproyecto base para realizar un levantamiento dado, teniendo en cuenta como factor determinante la orografía complicada de la ciudad, destinado a satisfacer una determinada necesidad, tratando de que sus vértices cumplan con los siguientes requisitos: - que gocen de una configuración geométrica adecuada, - que la distancia entre los mismos sea homogénea, - que estén ubicados en zonas de fácil acceso, - que se sitúen en zonas geológicamente estables, - que tengan un horizonte que se encuentre lo mínimo posible obstruido, - que su situación tenga la menor interferencia posible de líneas de alta tensión, de edificios, de muros, etc. 33

34 Figura Imágenes de la ciudad de Tegucigalpa tomadas desde el Cerro Picacho Una vez diseñada la red GPS se llevó a cabo un reconocimiento de campo con finalidad de verificar los vértices colocados sobre la cartografía. Figura Primera Red Geodésica proyectada 34

35 En esta etapa se verifica la idoneidad de la ubicación de los vértices y de no resultar el mejor sitio para su construcción se buscaron sobre el terreno otras alternativas para una mejor ubicación. Llevado a cabo el reconocimiento de campo de campo y verificada la ubicación y reubicación de los vértices se tuvo formado el proyecto definitivo de la red GPS. Para realizar el reconocimiento se contó con una brigada formada por personal del Instituto de la Propiedad de Honduras y por alumnos de la segunda promoción de la Maestría y Gestión del Territorio que se imparte desde la facultad de Ciencias Espaciales de la Universidad Autónoma de Honduras. Sus responsabilidades fueron: a) Comprobación sobre el terreno de los sitios adecuados para el establecimiento de las marcas permanentes o hitos. b) Comprobación de las condiciones de observación en cada sitio y especificación, en su caso, de las plataformas elevadas de observación. c) Elaboración de los croquis y reseñas, descripción e itinerarios preliminares de los puntos. d) Descripción preliminar con designación del punto o vértice. e) Información de las características geográficas locales del sitio y del paisaje circundante, con énfasis sobre los aspectos de ubicación regional y direcciones para llegar al sitio. f) Fotografías de cada uno de los vértices. g) Otro tipo de información que pudiera afectar el desarrollo de los trabajos de observación. El criterio seguido para el establecimiento de los vértices GPS está basado en una distribución geométrica apropiada para asegurar el recubrimiento local, de forma tal que cualquier punto ubicado dentro casco urbano de Tegucigalpa cuente con la información de al menos 2 estaciones de la Red. Para tales efectos se determinó un radio de cubrimiento de 3 kilómetros por estación, completando un total de 22 vértices. 35

36 3.2 Criterios de evaluación de vértices propuestos En este sentido se elaboró una ficha informativa por cada monografía de cada uno de los vértices propuestos, calificando con ello las fichas ya elaboradas. Figura Diseño definitivo de la RED GEODÉSICA GPS DE TEGUCIGALPA, con detalle de los días de observación Dentro de las fichas se contenía una ponderación con un valor de 1 a 3, en donde los valores fueron: - 1 como bueno. 36

37 - 2 como regular, y - 3 como malo Esta ponderación se hizo teniendo en cuenta aspectos tales como: - cercanía entre puntos, - accesibilidad, - visibilidad, - interferencias o ubicación de antenas, - ubicación estratégica (estabilidad y seguridad del terreno). Finalmente se realizó el diseño final de la Red, tal y como se expresa en el mapa que se expone a continuación en el además se incluyen los días de observación Señalización y Monumentación Señalización: Se utilizaron tres tipos de señalización: Señales existentes de redes anteriores bien señalizadas, que se han incluido en la red. Figura Señal perteneciente al vértice del Observatorio construida en la campaña Geodésica de EEUU del año Clavos que el Instituto de la Propiedad dispone y habitualmente utiliza, son clavos de aluminio de unos 9 cm de tamaño de cabeza sobre la que encuentra 37

38 grabado una marca central de puntería, el nombre del vértice, el año de observación, Instituto Geográfico Nacional, Honduras C.A., y la prohibición de destruir la señal. A este tipo de señal, se le ha colocado una placa anexa de aluminio, donde se han grabado las entidades colaboradoras, además del número identificativo del vértice en la red, como se puede observar en imagen. Figura Clavo de alumnio grabado prototipo del IP Figura Vértice COPECO, con clavo del IP y placa identificativa 38

39 Clavos de alumnio con un nuevo diseño, similares a los del IP, de tamaño de cabeza de aproximadamente 9 cm, sobre la que se grabó todos los datos anteriormente indicados, sin necesidad de colocar la placa. Figura Vértice Observatorio, con clavo de nuevo diseño. Monumentación: Una vez que se decidió la ubicación de cada uno de los Vértices Geodésicos de la Red, teniendo en cuenta los factores técnicos siguientes: 1. Terreno Accesible para aplicar Nivelación Diferencial. 2. Que no existan señales de Interferencia. 3. Que no hayan obstrucciones más altas de 10 grados con el horizonte. 4. No estar cerca de Construcciones con superficies reflectivas (Metal o Agua). 5. Área segura y preferiblemente en terreno plano. Además de los condicionantes técnico, se tuvo en cuenta que para conseguir la perdurabilidad de las señales en el terreno y evitar posibles actos vandálicos, una buena medida era la colocación de las mismas en recintos o parcelas pertenecientes a instituciones gubernamentales o municipales, a las que se les solicitó el oportuno 39

40 permiso y consentimiento, como es el caso de los vértices (COPECO (Comité Permanente de Contingencia), IHSS (Instituto Hondureño de la Seguridad social), UNITEC (Universidad Tecnológica), etc. Figura Vértice IHSS, en la azotea del edificio, acceso con escalera Monumentación: La monumentación se ha de realizar para que sea permanenente en el tiempo, perdurable y estable, para ello se han utilizado dos métodos: Los clavos que aprovechando rocas naturales, o localizaciones estables de hormigón, se perforaron, para posteriormente situar el clavo, recibiéndolo con cemento. Figura Trabajos de monumentación 40

41 Figura Trabajos de monumentación Los que fueron monumentados con un encofrado y el material utilizado para ello concreto hidráulico en una proporción adecuada. Se hicieron con materiales pétreos libres de suciedades y de material arcilloso. En la parte superior se colocó un disco metálico y una placa conmemorativa al proyecto. Figura Trabajos de monumentación Placa KM-0 En algunas ciudades del mundo se ha definido un punto de referencia como inicio a la descripción y medición de diferentes proyectos. (Carreteras, Nivelaciones, Mapas, etc.). Normalmente se encuentra ubicado en el PARQUE CENTRAL de cada país. 41

42 En el caso de Tegucigalpa, en un principio, ese punto coincidía con el banco de nivel A-10 junto con la estatua ecuestre del General Francisco Morazán, el cual se encontraba ubicado en el PARQUE O PLAZA CENTRAL FRANCISCO MORAZÁN, pero que con la remodelación del parque, el vértice fue movido a otro lugar con la Nomenclatura A Figura Plaza Central Francisco Morazán Figura Estatua de Francisco Morazán, detalle del banco de nivelación A-10 42

43 ALGUNOS EJEMPLOS DE KILOMETROS CEROS. Figura Prototipos de Km-0 de otras ciudades. El diseño realizado para el KM 0 de nuestra Red es el que a continuación se expone. Se implantará en la Plaza Francisco Morazán de Tegucigalpa 43

44 Figura KM 0 de Red GPS de Tegucigalpa 44

45 3.4 Calibración del equipo Antes de proceder a la etapa de la observación se procedió a la calibración de los instrumentos a utilizar con el fin de que la medición cumpliera con los requisitos generales de precisión y exactitud. El equipo destinado para realizar las mediciones fue adquirido por el Instituto de la Propiedad de Honduras en el año 2000 y desde esa época no había realizado ningún tipo de verificación y ajuste con el objetivo de conservar las relaciones Geométricas, Electrónicas y Recepción de señal entre los diversos componentes y las condiciones de operación durante el periodo de medición. El equipo a calibrar para la medición planimétrica está compuesto por 6 Receptores de Doble Frecuencia, Colectoras de datos, Antenas, Trípodes, Baterías y Cargadores, todos de la Marca TRIMBLE Figura Equipos utilizados en el proyecto Calibración de antena 45

46 TRM D/M element, chokerings, -radome NGS ( 4) 4) 97/10/ RMS MM (1 SIGMA) 4 MEASUREMENTS TRM Trimble Zephyr Geodetic with GP NGS ( 4) 4) 01/04/ RMS MM (1 SIGMA) 4 MEASUREMENTS LEIATX1230GG NONE Integrated Geodetic L1/L2, SmartTrack NGS (3) 06/08/ RMS MM (1 SIGMA) 3 MEASUREMENTS

47 Figura Planta y sección de la antena GPS Las características técnicas del Sistema GPS TRIMBLE 5700 son la que se exponen a continuación: 47

48 Para la determinación de las elevaciones de los vértices, se utilizó un equipo de Nivelación, que consiste en un Nivel de Precisión de la WILD N-3, dos miras o Estadías invar, un trípode fijo, dos pines y libretas de anotación. Figura Nivel automático y estadías invar utilizadas en la nivelación Fue utilizada la comparación de diferencias de elevación entre los bancos de nivel de inicio y además diariamente se determinaba la constante de colimación (FACTOR C ). 48

49 La metodología aplicada para la calibración del equipo utilizado fue la que a continuación se expresa: Se escogieron cuidadosamente 5 vértices geodésicos (OLVIDO, CERRO GRANDE, PICACHO, OBSERVATORIO, EMPALME) y se le determinaron coordenadas en las mismas condiciones de medición por dos equipos de marcas diferentes (LEICA Y TRIMBLE). El producto de ambas mediciones fue comparado entre sí y el resultado obtenido estuvo dentro de la tolerancia, por lo que se concluyó que el equipo estaba en óptimas condiciones para medir. Así mismo, estos datos fueron comparados con los anteriormente obtenidos en otras campañas de medición de las Estaciones de OLVIDO y OBSERVATORIO. Además se verificaron y rotaron las diferentes antenas de los diferentes receptores GPS. Figura Red geodésica de calibración y elipses de error 49

50 3.5 Observaciones de campo Se siguió en la programación proyectada ajustando las sesiones de observación tras resolver determinadas incidencias, rezón por la cual hay dos grupos de de días de observación. El primero se corresponde con los días 194 ( ), 195, 204 y 207 ( ) y son los días que han servido para determinar las coordenadas del punto fundamental de la red TEG1 (apartado 2.5). El segundo ciclo de observaciones es el que cubre la mayor parte de la red. La duración de cada sesión es de cinco horas, pero los registros en TEG1 so de veinticuatro horas. La tabla siguiente muestra el resumen de observaciones y en ella se aprecian la ocupación repetida de los diversos vértices, las líneas base medidas reiteradamente y aquellos vértices que se han repetido para enlazar unas sesiones con otras. Point Name \ OBS d194 d195 d204 d207 d236 d237 d238 d239 d242 d243 d244 d245 d264 d265 d266 d270 Sesiones BASE_GPS X X X X X X X X X X X X X X X X 16 CANTARERO X X X 3 CERROGRANDE X X X X 4 CICH X X X X 4 COBRAS X X X X X 5 COPECO X X X 3 EMPALME X X 2 HATILLO X X X 3 IHSS X X X X 4 INICE X X 2 KM0 X X X X 4 LAURELES X X 2 OBSERVATORIO X X 2 OLVIDO X X X X 4 PAC X X 2 PERISUR X X X 3 PICACHO X X X X X X 6 SAUCE X X X 3 SITIO X X X 3 Teg1 (ARP) X X X X X X X X X X X 11 UNITEC X X X 3 VILLANUEVA X X 2 50

51 3.6 Procesamiento de las mediciones Se han procesado las sesiones aisladamente, al igual que se hizo para determinar las coordenadas de punto fundamental TEG1 a fin de proceder posteriormente al ajuste de la red. El programa empleado ha sido TTC (Trimble Total Control). Se ha fijado para el cálculo una máscara de elevación de 10º e intervalo de épocas libre para adaptarse al del registro original de los datos. A modo de verificación se procesaron las cuatro primeras sesiones en base a las efemérides transmitidas y, también, con efemérides precisas, resultando innecesaria esta segunda precaución dado que la longitud de las líneas-base es pequeña, entre cinco y diez kilómetros de promedio. Las líneas o vectores de cada subred o sesión (un día) se han compensado aisladamente y, a continuación se han extraído vector y matriz varianza-covarianza como un observable espacial 3D para el posterior ajuste conjunto de la red. Un vector de la sesión a modo de ejemplo: GRP Solution 001 day 194 A type 06 DXYZ BASE_GPS CANTARERO E E E E E E-007 La matriz covarianza, por ser simétrica, se representa solo por los elementos de la triangular superior (UPPR), que servirá para ponderar o asignar pesos en el proceso posterior de ajuste general. Se aprecian valores de varianza optimistas pero bastará con adoptar un factor común a todas las líneas para escalar la incertidumbre de la red a la hora del ajuste. 51

52 3.7 Cálculo y ajuste El cálculo de TEG1, como se ha mencionado anteriormente, se ha basado en los 11 vectores obtenidos en las cuatro primeras sesiones respecto a los vértices SIRGAS: GUAT (en Guatemala), SSIA (en El Salvador) y MANA (en Nicaragua), recogidos en el fichero dias1a4m_tegu.iob (Apéndice B), siendo las coordenadas de esos tres las correspondientes a la solución SIRGAS para la semama 1593, fichero sir10p1593.crd (Apéndice B). A continuación, en este mismo apéndice, se ha incluido el fichero TOT1y2.IOB que contiene la entrada del ajuste de la red de Tegucigalpa constituida por 22 estaciones, una de ellas (TEG1) fija, 362 vectores calculados y, por tanto, 63 parámetros o coordenadas a ajustar y 1023 como grado de libertad. En la figura siguiente se representa la curva de frecuencia de los residuos que responde a una distribución normal como era de esperar, por lo que pasa el test Chi-cuadrado sobre el factor de varianza. Se hace notar que la altitud del vértice TEG1 está referida sobre el suelo, a nivel de calle, m por debajo de la cabeza del pilar del vértice (ARP) ubicado en la cubierta del edificio del IGN. Su interés es debido a que hasta el punto inferior se ha llevado nivelación geometrica de precisión, por lo que se distingen ambos puntos, superior e inferior. Para obtener también altitudes ortométricas de los vértices se ha utilizado el modelo de geoide EGM2008 de reciente publicación. A tal efecto se ha extraido una subrejilla entre los 7º y 18º de latitud N y los 267.5º y 285º de longitud E, con paso de 1 minuto en ambas direcciones. 52