ETRS89: Introducción

Transcripción

1 Cartografía Matemática Proyecciones Oficiales Migración Cartográfica ED50 vs. ETRS89 Profesor Israel Quintanilla ETRS89: Introducción Mapa Topográfico Nacional: Poliédrica Cartografía Militar y Minera: Lambert 1970: ED50, UTM 2007: RD 1071/2007, de 27 de julio de Fecha publicación BOE 29 de agosto de ETRS89 Transición hasta el 1 enero de

2 Elipsoides y la superficie terrestre WGS 84 GRS 80 ED-50: Elipsoide local Hayford Superficie terrestre GRS80-WGS84 Elipsoide de referencia: Nombre GRS80 Constantes y Magnitudes A WGS84 Constantes y Magnitudes B C f F D D-03 N D D-03 e D D-03 E D D-02 e D D-03 R N (= ν para 40 2/3 º) M (= ρ para 40 2/3 º)

3 ETRS89: Marcos de Referencia IERS (International Earth Rotation Service) está encargado de realizar, usar y promover el ITRS definido por la resolución nº 2 de la IUGG adoptada en Viena en A partir de las series temporales de resultados del IERS, se ha puesto de manifiesto que la Placa Continental Europea mantiene un movimiento bastante uniforme, de unos 3 cm por año, con relación al ITRS, con excepción del extremo sur-este de Europa (Grecia, Turquía). Por esta razón, con el fin de mantener unas coordenadas razonablemente estables para Europa, la Subcomisión EUREF decidió definir un Sistema ligado a la placa Europea. Este sistema es el ETRS, o ETRS89, ya que fue idéntico al ITRS en el año Desde 1989, las coordenadas ETRS89 ajustadas con relación a la Placa Europea, han modificado sus valores con respecto a los expresados en ITRS. Sin embargo, esta modificación es bien conocida, controlada por IERS y EUREF, y son posibles las transformaciones entre unas y otras con exactitud de 1 cm para la mayor parte. ETRS89: Marcos de Referencia ITRF (International Terrestrial Reference Frame): 160 estaciones (IERS) ETRF (European Terrestrial Reference Frame): 36 estaciones Subcomisión EUREF (European Reference Frame) de la IAG (International Association of Geodesy) emprendio en 1989 la campaña EUREF89. Una red orden 0. Apoyada en ITRF88. Bloque SW. 16 estaciones (14 España+ 2 Portugal) 3

4 Estaciones ITRF Euref 4

5 Campaña GPS EUREF89 EUREF una Subcomisión de IAG (trabajos e información en Internet) 5

6 ETRS89: Densificación Densificación: Iberia-95: 37 estaciones (28 España + 9 Portugal) Regcan95 Balear-98 Campañas Regente vértices en la Península y Baleares, uno por hoja del Mapa Topográfico Nacional (MTN) a escala 1: Distancia de 20 a 25 Km entre cada punto REGENTE. Densificación IBERIA Dentro de EUREF Ptos IBERIA 37 ptos REGENTE 1078 ptos 6

7 RED GEODESICA ESPAÑOLA: ED-50 Sistema de Referencia: ED 50 Hayford RED 1 Orden ROI Red geodesica española 7

8 RED 4 ORDEN C.V 1521 vértices Técnicas GPS Dos bloques compensación Bloque Norte 769 ptos Bloque Sur 781 8

9 Red 4 orden C.V. Compensación y apoyo en la ROI y R1 87 ptos Norte 98 ptos Sur 20 ptos zona solape Red 4 orden C.V. PRECISIÓN EN RESULTADOS Error absoluto en X 4 cm en Y 4 cm 9

10 ETRS89: Definición 2007: RD 1071/2007, de 27 de julio de Fecha publicación BOE 29 de agosto de ETRS89 Transición hasta el 1 enero de 2015 Artículo 3. Sistema de Referencia Geodésico. Se adopta el sistema ETRS89 (European Terrestrial Reference System 1989) como sistema de referencia geodésico oficial en España para la referenciación geográfica y cartográfica en el ámbito de la Península Ibérica y las Islas Baleares. En el caso de las Islas Canarias, se adopta el sistema REGCAN95. Ambos sistemas tienen asociado el elipsoide GRS80 y están materializados por el marco que define la Red Geodésica Nacional por Técnicas Espaciales, REGENTE, y sus densificaciones. Artículo 4. Sistema de Referencia Altimétrico. 1. Se tomará como referencia de altitudes los registros del nivel medio del mar en Alicante para la Península y las referencias mareográficas locales para cada una de las islas. Los orígenes de las referencias altimétricas serán definidos y publicados por la Dirección General del Instituto Geográfico Nacional. 2. El sistema está materializado por las líneas de la Red de Nivelación de Alta Precisión. ETRS89: Definición European Terrestrial Reference System 1989 Conforme con ITRS en la época y fijado a la parte estable de la Placa Euro-asiática. El Marco de Referencia es ETRF89, se apoya en estaciones VLBI, SLR y campaña Euref-89, más ampliaciones En España está densificado en REGENTE Area de validez: Europa 10

11 ETRS89: Definición Elipsoide: GRS80. Internacional y Geocéntrico Equivalente a nivel usuario con el WGS84. De hecho, el WGS84 deriva del GRS80. Los semiejes mayores de los dos elipsoides son iguales, y la diferencia entre semiejes menores debe de ser de alguna décima de milímetro; por eso decimos que podemos utilizar a nivel práctico el GRS80 con el WGS84. Meridiano Origen: Greenwich Sistema de coordenadas elipsoidal: Latitud y longitud geodesicas, altitud elipsoidal ETRS89: Aplicabilidad EuroGeographics: Consorcio de Agencias nacionales para establecer la infraestructura de la información geográfica en Europa Compatibilidad de la información georreferenciada: Natura 2000: proyecto para la preservación de especies en peligro de extinción. Problemas de definición de poligonos en zonas fronterizas CORINE Land Cover 2000 (CLC 2000): base de datos europea de imágenes de satelite para el estudio de la ocupación del suelo EuroRegionalMap: base de datos topográfica europea vectorial a escala 1 : SABE2004: base de datos de limites administrativos de los países europeos. Escala 1 :

12 ETRS89: Situación actual Ambos sistemas: ED50 y ETRS89 Alemania, Noruega, Polonia, España, Solo ED50: Dinamarca, Chipre, Malta, Turquia, ED50 y otros sistemas: Italia: ROMA40 ETRS89: Sistemas de Proyección Mapas conformes a escalas mayores de 1: Desarrollo Transverso de Mercator Mapas conformes a escalas menores o iguales de 1: Desarrollo Cónico Conforme de Lambert Mapas que requieran una representación equiarea: Proyección Acimutal Equivalente de Lambert 12

13 ETRS89: Sistemas de Proyección Desarrollo Transverso de Mercator Mapas conformes a escalas mayores de 1: Análoga a la proyección UTM: husos de 6º de longitud numerados desde el antimeridiano de Greenwich Falso Este (Coord X) de Factor de escala: Ko = en el meridiano central Limitado hasta los 84º de latitud ETRS-TMhh: ETRS-TM30 (huso 30) ETRS89: Sistemas de Proyección Desarrollo Cónico Conforme de Lambert Mapas conformes a escalas menores o iguales de 1: Dos paralelos automecoicos de 35º N y 65º N Origen de latitudes: 52º N Origen de longitudes: 10º E Falso Este (Coord X) de Falso Norte (Coord Y) de ETRS-LCC 13

14 ETRS89: Sistemas de Proyección Proyección Acimutal Equivalente de Lambert Mapas que requieran una representación equiarea Origen de latitudes: 52º N Origen de longitudes: 10º E Falso Este (Coord X) de Falso Norte (Coord Y) de ETRS-LAEA ETRS89: Sistemas de proyección Situación actual Desarrollo Transverso de Mercator: Albania, Austria, Bulgaria, Finlandia, Grecia, Irlanda, Italia, Lituania, Luxemburgo, Noruega, Polonia, Portugal, Reino Unido, Rumania, Rusia, Suecia, Turquía, Ucrania. Universal Tranverso de Mercator: Chipre, Dinamarca, España, Islandia, Italia, Malta, Noruega, Portugal y Turquía. Universal Tranverso de Mercator, según la particular especificación de Alemania, llamado Gauss-Krüger: Alemania, Bulgaria, Croacia y Eslovenia Desarrollo Cónico Conforme de Lambert: Bélgica, Estonia y Francia Desarrollo Cónico Conforme Oblicuo: Republica Checa y Eslovenia Desarrollo Cilíndrico Conforme Oblicuo: Hungría y Suiza Proyección Estereográfica Oblicua: Holanda, Polonia y Rumania Proyección de Bonne: Portugal 14

15 CONSEJO SUPERIOR GEOGRAFICO GRUPO DE TRABAJO PARA LA TRANSICIÓN A ETRS89 Impacto del cambio de Sistema Geodésico de Referencia ED50 vs ETRS89 Desplazamiento en cartografía: ED-50 en negro y ETRS89 en azul 15

16 Efecto en la práctica El efecto es un desplazamiento de coordenadas: de unos 100 m en X o Este y 200 m en Y o Norte; aunque con pequeñas variaciones. El nuevo sistema es compatible con GNSS/GPS y único. Las nuevas tecnologías permiten mayor precisión y exactitud homogénea. El cambio afecta tanto a usuarios como productores de información espacial. Estrategias para los mapas en papel No hay que precipitarse al convertir toda la cartografía impresa: Para cartografía de alta disponibilidad: impresión de la cuadrícula en el nuevo sistema Realizar el paso al nuevo sistema a medida que se van imprimiendo nuevas hojas, dentro del propio ciclo de vida de la cartografía Futuro por parte de los SIG. Ha de adaptarse a cada caso concreto, y se realizará de forma automática. 16

17 Estrategias para las bases de datos espaciales Objetivo: trasformación o relación Una transformación única De aplicación sencilla Disponible de manera amigable para los usuarios de información espacial Con capacidad de transformar grandes cantidades de datos de modo eficiente Integrable con la funcionalidad de un SIG Capaz de imitar los resultados de un reajuste de red proporcionado no solo por sistematismos sino por cambios en la forma de la misma Capaz de eliminar distorsiones causadas por perturbaciones regionales en las redes antiguas 17

18 ETRS89 vs ED50 Las coordenadas cambian al hacerlo el sistema aunque se trate del mismo punto físico ETRS89 (GRS80) es un sistema de referencia geocéntrico con su elipsoide asociado, global ED50 es un sistema adaptado a Europa, y por tanto local. Su elipsoide está desplazado a unos 230 m respecto del centro de masas de la tierra y tiene parámetros diferentes. Sistemas de transformación entre Sistemas de Referencia Geodésicos: ETRS89 vs ED50 i. Traslación ii. 5 parámetros iii. 7 parámetros iv. Transformaciones Polinómicas v. Modelado de distorsión Superficies de Mínima curvatura (MCS) Colocación Mínimo Cuadrática (LCS) Rubber Sheeting (RS) El método elegido es Modelado de distorsión con superficie de minima curvatura. 18

19 Sistemas de transformación entre Sistemas de Referencia Geodésicos (GRS): ETRS89 vs ED50 v. Modelado de distorsión Calcular la mejor transformación conforme posible entre los dos datums, esto eliminaría la diferencia entre los mismos debida únicamente al cambio de GRS, pero no tendría en cuenta el cambio de forma. Obtener las diferencias entre el valor en el datum de llegada y el calculado a partir de esta transformación conforme. Estas representan la distorsión. Modelar la distorsión. Obtener la transformación conjunta conformidad+modelo de distorsión MODELADO DE DISTORSIÓN Modelado de distorsión Escala Sistema B Traslación Rotación Sistema A 19

20 Sistemas de transformación entre Sistemas de Referencia Geodésicos (GRS): ETRS89 vs ED50 v. Modelado de distorsión Superficies de Mínima curvatura (MCS) Superficies de transformación regulares. EEUU y España. Colocación Mínimo Cuadrática (LCS) Superficies de transformación irregulares. Permite obtener el error en cada punto. Australia y Canadá. Rubber Sheeting (RS) Francia, Suiza, Reino Unido. Pruebas y ajustes realizados Puntos REGENTE Puntos distintos a REGENTE ~1400 puntos de Castilla la Mancha ~680 puntos de Catalunya ~1465 puntos de Valencia ~225 puntos de Baleares ~100 puntos de Portugal 20

21 Resultados 7P Unos 60 cm 95% Puede proporcionar desacuerdos de hasta 2 m Imposible tener una única transformación para toda la peninsula. Se utilizaron dos juegos de parametros Histograma Histograma Resultados polinomios Var.Real. Unos 26 cm 95%. En otras zonas se llegó a 60 cm 50 cm residuales en la propia red REGENTE lo cual indica que no es un método adecuado Muy limitado a la zona de los datos Histograma Histograma

22 Resultados polinomios Var.Compl. Unos 90 cm 95% 75 cm 95% en puntos dato (REGENTE) Muy limitado a la zona de los datos Histograma Histograma Resultados MCS Unos cm 95% 1 cm 95% en puntos dato Método común Histograma Histograma

23 Resultados MCS Resultados MCS En realidad, esta transparencia mostraría la propia distorsión de la red, corresponde a la superficie de mínima curvatura. De esta transparencia se deducen varias cosas: 1- La existencia de ciertos picos en las zonas limítrofes de las provincias. Esto se debe a que la compensación de la ROI se realizaba provincia a provincia, fijando los puntos limítrofes de aquella provincia que ya estuviera calculada, para que sirvieran de puntos fijos en el cálculo de la siguiente. 2- Un comportamiento muy distinto para la zona noroeste de la península, lo que justifica una vez más ése tuviera dos juegos de siete parámetros, dado que la distorsión es muy distinta en esta parte noroeste 3- La superficie de mínima curvatura determinada mediante diferencias finitas tiene un valor de cero en la zona fuera los puntos dato. Como ya hemos comentado, la transformación conjunta consiste en la suma de la aportación de siete parámetros más el modelado de distorsión, en este caso representado mediante una superficie de mínima curvatura cuyo valor es cero fuera de la zona de datos, en consecuencia, el valor de la transformación para la zona marítima sería únicamente los siete parámetros, por lo que el modelo también podría utilizarse de forma extrapolada 23

24 Solución propuesta Produce sendas rejillas Es similar en otras agencias NMAs EEUU Canada Australia Suiza Francia Reino Unido... El formato NTV2 se distribuye ϕ con Nodo MxN Trimble Total Control Autodesk Nodo N+2 Blue Marble Geographics : ESRI Canada Limited (ARC-INFO) Fila 1 ϕ min Nodo N Nodo1 PCI Geomatics 36º Columna N Columna 1 Bentley (MGE ) Guild International Inc. λ más λ más occidental oriental xwave GeoAnalytic Inc. Mapinfo Genawarehouse (GenaMap WorldServer Release 8:0) Mentor Software, Inc. Safe Software Inc. ( Feature Manipulation Engine, FME. SpatialDirect) Geocomp. (Terramodel for Windows 9.30) Schreiber Instruments, Inc. (GeoWindows 1.0) MicroSurvey Software Inc. (MicroSurvey 98,MicroSurvey CadPro 3.1) Etc. Fila M 44º ϕ max 9º 0º -3º λ 24

25 1 Integración en Feature Manipulation Engine FMT, un buen programa de transformación,.acepta NTV Integración de NTV2 en Geomedia 25

26 1 Integración de NTV2 en TTC REFLEXIONES EN RELACIÓN A LA TRANSICIÓN DE SISTEMA DE REFERENCIA INVOLUCRA A TODOS LOS USUARIOS DE CARTOGRAFÍA, TANTO PÚBLICOS COMO PRIVADOS SUPONE UNA OPORTUNIDAD PARA CONSEGUIR LA IMPLICACIÓN DE LAS ADMINISTRACIONES, CON LO QUE ELLO SUPONE EN ASIGNACIÓN DE RECURSOS SE HACE NECESARIO EL QUE EL CONSEJO SUPERIOR GEOGRÁFICO, A TRAVÉS DE LA COMISIÓN DE NORMAS, ESTABLEZCA UNAS RECOMENDACIONES EN RELACIÓN A: TRANSFORMACIÓN DE INFRAESTRUCTURAS GEODÉSICAS EXISTENTES DENSIFICACIÓN DE INFRAESTRUCTURAS GEÓDESICAS, INCLUYENDO LA OBTENCIÓN DE DATOS PARA LA MEJORA DE LA DETERMINACIÓN DEL GEOIDE TRANSFORMACIÓN DE PRODUCTOS CARTOGRÁFICOS EXISTENTES PROCESO PARA OBTENER NUEVOS PRODUCTOS CARTOGRÁFICOS EN ETRS89 SOLUCIÓN A LOS PROBLEMAS DE LA TRANSFORMACIÓN EN LA PUBLICACIÓN DE CARTOGRAFÍA EN INTERNET CONTROLES DE CALIDAD DE TODOS LOS TRABAJOS VINCULADOS CON INFRAESTRUCTURAS GEODÉSICAS Y PRODUCCIÓN CARTOGRÁFICA SE ABORDARÁ UN PROYECTO DE DESARROLLO DE SOFTWARE LIBRE APLICADO A LA SOLUCIÓN Y GESTIÓN DE LOS DIFERENTES PROBLEMAS RELACIONADOS CON LA TRANSICIÓN DEL SISTEMA DE REFERENCIA, INVITANDO A PARTICIPAR A TODOS LOS INTERESADOS Y CON ALGUNA FORMA DE FINANCIACIÓN ADECUADA SOPORTADA POR LOS BENEFICIADOS DEL PROYECTO, TANTO PÚBLICOS COMO PRIVADOS SE ABORDARA LA DIFUSIÓN A PARTIR DE: UNA PÁGINA WEB (COLGADA DEL SERVIDOR DEL IGN, POR EJEMPLO) EN LA QUE ADEMÁS SE FACILITARÍAN TODAS LAS HERRAMIENTAS INFORMÁTICAS DESARROLLADAS PUBLICACIÓN EN REVISTAS DE COLEGIOS PROFESIONALES DE TODAS AQUELLAS INGENIERÍAS QUE SEAN USUARIOS DE PRODUCTOS CARTOGRÁFICOS LOS USUARIOS TENDRAN ACCESO AALGÚN TIPO DE ASISTENCIA TÉCNICA 26