Norma Técnica. Sistema Geodésico Nacional y Estándares de Exactitud Posicional

Transcripción

1 Bienvenidos

2 Geodesia

3 Norma Técnica Sistema Geodésico Nacional y Estándares de Exactitud Posicional Día Tiempo minutos Tema Propósito Instructor Participante 9:15-9:30 Bienvenida Tipo de Sesión Resultado(s) esperado(s) 9:30-11:00 Introducción a la Geodesía Que los participantes identifiquen los conceptos básicos de Geodesia. Sesión expositiva Se identifiquen los conceptos basicos para plantear un panorama claro sobre los trabajos geodésicos 11:00-11:30 Posicionamiento GPS ITRF Que los participantes conozcan los elementos teóricos basicos para la obtencion de coordenadas GPS Sesión expositiva Se identifique la utilizacion de estaciones de la RGNA, asi como de estaciones de la RGNP 11:30-12:00 Cambio del Marco de Referencia Terrestre Que los participantes conozcan los aspectos involucrados en el cambio de marco y lo referente al procedimiento de transformación de coordenadas Gilberto Eugenio Hernández Sesión expositiva Se identifiquen las ventajas de la migración del marco de referencia. 15 de noviembre 12:00-12:30 Diario oficial_normas Técnicas de Geodesia Que los participantes conozcan los documentos normativos asociados a las actividades geodésicas. Sesión expositiva Se conozca la fecha de la publicación y entrada en vigor de la norma reconociendo los alcances, relaciones, objetivos, ámbitos de aplicación y aspectos que regula la norma técnica. 12:30-13:00 Receso 13:00-14:30 Norma Técnica del Sistema Geodesico Nacional Que los participantes conozcan la norma técnica del Sistema Geodesico Nacional Gilberto Eugenio Hernández Sesión expositiva Se identifique como esta conformado el Sistema Geodesico Nacional, su normatividad y aplicaciones 14:30-14:45 Receso 15:00-16:00 Norma Técnica de Estandares de Exactitud Posicional Que los participantes conozcan los estandares de exactitud posicional para los levantamientos geodésicos Gilberto Eugenio Hernández Sesión expositiva Se identifiquen los conceptos de exactitud, precision y clsificación de trabajos geodésicos

4 Conceptos Básicos Sistema de Referencia Geodésico Marco de Referencia Sistema Geodésico Nacional El cambio de marco Ajuste Riguroso

5 Conceptos Básicos

6 DEFINICIÓN Geodesia : Es la ciencia que desarrolla y estudia los métodos, tecnologías y procedimientos dirigidos a determinar con exactitud el tamaño y la forma de la Tierra, incluyendo su campo gravitacional en el tiempo.

7 El problema de la Geodesia es la determinación de la figura de la Tierra y de su campo gravitatorio en función del tiempo, así como también la determinación del elipsoide medio terrestre a partir de parámetros observados sobre la superficie o desde el exterior.

8 ESTUDIO DE LA FORMA Nuestro planeta en realidad tiene una forma mucho más complicada de lo que se pudiese lograr con una representación matemática de alguna figura que se le asemeje. La superficie del mar también es irregular!

9 La forma de la Tierra se a semeja a un elipsoide, con radio levemente más grande en el ecuador (a) que en los polos (b). La Elipse

10 Una elipse es la curva cerrada que resulta al cortar la superficie de un cono por un plano oblicuo al eje de simetría con ángulo mayor que el de la generatriz respecto del eje de revolución. Una elipse que gira alrededor de su eje menor genera un esferoide achatado, mientras que una elipse que gira alrededor de su eje principal genera un esferoide alargado. Una elipse es una figura matemática que se define por: Semi -eje mayor (a) Semi -eje menor (b) Es una figura geométrica simple No puede ser detectada por instrumentos

11 ELIPSOIDE DE REVOLUCIÓN Sólido geométrico, generado por la rotación de una elipse alrededor de uno de sus ejes.

12 Un punto sobre una elipsoide se representa con la combinación de dos ángulos. P P P El punto P tiene coordenadas latitud φ P y longitud λ P

13 La altura h del punto P tiene como referencia el elipsoide. h P P P P El punto P tiene altura h P 1

14 El elipsoide es una superficie imaginaria que en algunos lugares pasa encima del nivel del mar y en otras partes queda por debajo. Y qué es el Geoide?

15 GEOIDE Superficie equipotencial que mejor se ajusta al NMM. Los cambios en el campo de gravedad debido a los efectos de variación en la densidad y distribución de masas de la Tierra determinan la forma irregular del geoide.

16 El geoide es otra superficie imaginaria que representa el nivel medio del mar y sirve como referencia para determinar alturas ortométricas.(alturas con respecto al n.m.m.)

17 GEOIDE Un problema fundamental de la geodesia es determinar esa superficie equipotencial. Los cambios del campo de gravedad terrestre determinan la forma irregular del geoide debido a los efectos de variación en la densidad y distribución de masas de la Tierra.

18 GEOIDE Combinando información de un modelo de alturas geoidales con alturas geodésicas obtenidas mediante GPS es posible obtener alturas ortométrias de cualquier punto sobre el terreno. H = h N H es el valor de altura ortométrica; h es el valor de altura geodésica (GPS) y N es el valor de altura geoidal dada por el modelo geoidal.

19 SUPERFICIES DE REFERENCIA Topográfica sobre la que se desarrollan las mediciones Matemática (elipsoide) sobre la que se hacen los cálculos Física (Geoide) superficie equipotencial similar al NMM

20 ALTURAS h = Altura elipsoidal o geodésica (la proporciona el GPS) H = Altura Ortométrica (similar a a.s.n.m) N = Altura u ondulación geoidal (modelos geoidales) h H N H = h - N

21 H = h - N

22 El valor de N en un punto de la República se estima en función de la aceleración de la gravedad en ese punto. Área de datos necesarios Pero para hacer cálculos precisos, se requiere adicionar datos circundantes en un perímetro amplio. Punto de Cálculo

23 Carta topográfica 1:

24 El proceso Desarrollo de la Solución Geoidal para el Área Mexicana tiene el objetivo de entregar un modelo digital de alturas geoidales. En este contexto, un modelo digital es un arreglo de datos que asocia un valor de elevación a cada celda de una malla regular.

25 GGM10

26 DATUM: Cualquier cantidad o conjunto de ellas que sirve como referencia para calcular otras. Ejemplo de datum vertical.

27 Sistema de Referencia Geodésico

28 World Geodetic System 1984 (WGS84) Sistema de referencia terrestre que utiliza el Sistema de Posicionamiento Global (GPS), fue creado desde 1967 utilizando observaciones Doppler del sistema de satélites de navegación Transit. El WGS84 ha experimentado refinaciones con observaciones GPS y otros sistemas geodésicos satelitales de tal forma que se adapte lo mejor posible a toda la Tierra, la primera en 1994 WGS84(G730), otra en 1996 WGS84(G873), y la más reciente en 2002 WGS84(G1150).

29 El Servicio Internacional de Rotación de la Tierra y Sistemas de Referencia (IERS), proporciona, entre otros productos, el Sistema de Referencia Terrestre Internacional (ITRS) a la comunidad geodésica, astronómica y geofísica. La materialización de este Sistema es el Marco de Referencia Terrestre Internacional (ITRF) en sus diferentes realizaciones y épocas se efectúa mediante la ubicación de puntos físicos sobre la superficie de la Tierra.

30 El WGS84 (World Geodetic System 1984) y el ITRS (International Terrestrial Reference System), son ejemplos de los sistemas de referencia globales obtenidos a partir de observaciones satelitales en los que el origen es el centro de masas de la tierra.

31 GPS El Sistema de Posicionamiento Global (GPS por sus siglas en Inglés) es un sistema de posicionamiento y tiempo, desarrollado y operado por el Departamento de la Defensa de los Estados Unidos. Nació en 1973 remplazando al viejo sistema de navegación satelital denominado TRANSIT.

32 Geocéntrico A partir del centro de masas de la Tierra se fija el origen de un sistema cartesiano de coordenadas, alineando el eje primario (Z) con el eje de rotación natural del planeta (Polo Norte). Greenwich Además se define la orientación del eje secundario (X) en dirección con el meridiano de Greenwich. El tercero de los ejes (Y) queda determinado con un sistema de mano derecha.

33 Por lo tanto un Sistema de Referencia consiste de una serie de prescripciones y convenciones junto con un modelo requerido para definir en cualquier momento un sistema de ejes coordenados.

34 Marco de Referencia

35 Son realizaciones físicas de los sistemas de referencia, mediante la materialización de puntos sobre la superficie terrestre, directamente accesibles por ocupación u observación.

36 En México ha sido utilizado el Marco Geodésico NAD-27 (North American Datum of 1927) con las siguientes desventajas : o o o o Marco solamente horizontal (2 dimensiones) Baja precisión comparativa con marcos recientes. Incapaz de soportar la exactitud en 3 dimensiones de la tecnología moderna de posicionamiento. Mezclar NAD-27 con tecnología moderna solo introduce errores y distorsiones. NAD-27 es un marco de referencia antiguo y considerado obsoleto para aplicaciones de alta precisión.

37 Sistema Geodésico Local Punto de origen sobre la superficie terrestre Sistema bidimensional (Φ,λ) Elipsoide local (su centro difiere del centro de masas de la tierra) Geoide Elipsoide Centro del Elipsoide Tierra Centro de Masas de la Tierra El Geoide y el Elipsoide coinciden en su punto de origen (Altura Geoidal = 0) Azimut del punto de origen hacia otra estación.

38 PARÁMETROS QUE DEFINEN EL NAD27 Semieje mayor del elipsoide de Clarke de 1866 Semieje menor del elipsoide de Clarke de 1866 Fecha de adopción a = 6 378,206.4 m 1879 b = 6 356,583.8 m 1879 Latitud del punto inicial (Meads Ranch) φ o = 39º Longitud del punto inicial (Meads Ranch) λ o = 98º Acimut geodésico punto inicial Waldo α oi = 75º Desviación de la vertical en el meridiano ξ o = Desviación de la vertical en el primer vertical η o = Altura geoidal del punto inicial N* =

39 Triangulaciones geodésicas principales de México en NAD27. Marco de Referencia NAD27

40 Los Marcos Geodésicos recientes y más conocidos son: WGS-84 (World Geodetic System) ITRF (International Terrestrial Reference Frame) El ITRF a cargo del Servicio Internacional de Rotación de la Tierra y el WGS-84 del Departamento de Defensa de los Estados Unidos.

41 Datum Elipsoide Alcance Estado ITRF GRS80 Global Tiende al refinamiento WGS84 WGS84 Global Tiende al refinamiento NAD27 CLARKE 1866 Regional, local Casi obsoleto ITRF = International Terrestrial Reference Frame = Marco de Referencia Terrestre Internacional GRS = Geodetic Reference System = Sistema de Referencia Geodésico WGS = World Geodetic System = Sistema Geodésico Mundial NAD = North American Datum = Datum de Norte América Para fines cartográficos ITRF es similar a WGS84

42 International Terrestrial Reference Frame (ITRF): El ITRF fue establecido a finales de 1988 por el IERS para sustentar las actividades científicas que requieran coordenadas muy precisas. Es la realización física del sistema de referencia del ITRS.

43 Debido al comportamiento dinámico de la tierra (variaciones en la velocidad de rotación, variaciones del eje de rotación, tectónica de placas, etcétera) los marcos de referencia requieren ser actualizados periódicamente, de manera que se garantice consistencia entre las redes geodésicas.

44 En nuestro país, la materialización del ITRF se da a través de la Red Geodésica Nacional Activa (RGNA), y su densificación por medio de levantamientos GPS sobre monumentos en toda la República, que conforman la Red Geodésica Pasiva. Actualmente la RGNA se conforma de 26 estaciones considerando las estaciones cooperativas, con recepción continua de los satélites de la constelación NAVSTAR.

45 Sistema Geodésico Nacional

46 Marco Geodésico Nacional Red Geodésica Nacional Pasiva Red Geodésica Nacional Activa (RGNA) Red Horizontal Red Vertical Red Mareográfica Red Gravimétrica

47 Mediante el uso de tecnologías probadas se realizan las operaciones de campo para colectar y procesar datos, que ligados al Sistema Geodésico de Referencia Nacional, se integran al marco de referencia geodésico, conforme a normas y especificaciones técnicas.

48 El Marco en la IDEMEX

49 El cambio de Marco

50 Por qué el cambio de marco? A partir de la adopción del Sistema de Referencia Terrestre Internacional como base del Marco de Referencia Geodésico Horizontal, y la utilización generalizada de las técnicas de medición geodésicas basadas en el Sistema de Posicionamiento Global (GPS), nuestro país desarrollo un nuevo marco constituido por las Redes Geodésicas Nacionales Activa y Pasiva, denominado Marco de Referencia Terrestre Internacional de 1992, con datos de la época (ITRF92, época )

51 Debido al comportamiento dinámico de la Tierra en el tiempo (principalmente desplazamiento de las placas tectónicas y efectos locales o regionales), las redes geodésicas acusan efectos de distorsión, ya que la posición de los puntos en el marco de referencia se mantiene fija conforme a la época oficial, en tanto que la superficie terrestre se mueve. Esto hace necesario la actualización del marco geodésico a una época de referencia reciente, con el objetivo de mejorar la consistencia de las redes y minimizar las distorsiones acumuladas en el tiempo. Adicional a lo anterior, migrar a ITRF2008, época permitirá: Obtener coordenadas de mayor precisión Garantizar solución estable Evitar obsolescencia del Marco Geodésico Nacional Comparar y estandarizar resultados en el ámbito internacional

52 Ajuste Riguroso

53 Durante muchos años en los procedimientos adoptados para el procesamiento de datos GPS se asumía una cierta estabilidad espacial en el marco de referencia oficial, considerando las coordenadas de las estaciones de la red geodésica horizontal como fijas en el tiempo. Para gran parte del territorio nacional, dicho procedimiento tradicional de procesamiento de datos proporciona una precisión suficiente para la mayoría de las aplicaciones cartográficas, sin embargo el dinamismo de la corteza terrestre en algunas zonas del país, que afecta la consistencia de las redes geodésicas, y la existencia de proyectos en los que por su naturaleza y objetivos se requiere obtener las mejores exactitudes posibles, hacen necesaria la aplicación de un procedimiento que considere los desplazamientos que sufre la red geodésica con el tiempo.

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56 Gracias Porque proporcionamos información para todos México cuenta con el INEGI!