La Red Geodésica Nacional en apoyo de Estudios Oceanográficos con Percepción Remota

Transcripción

1 La Red Geodésica Nacional en apoyo de Estudios Oceanográficos con Percepción Remota Arellano-Sánchez, Javier Rosales-Villanueva, Juan Manuel López-Delgado, Armando

2 Objetivo General: Realizar la difusión de las características de la Red Geodésica Nacional (RGN), sus vertientes, las normas técnicas vigentes, las especificaciones técnicas generales y recomendaciones para la captación, procesamiento e integración de datos y su aplicación en estudios oceanográficos que usen insumos de percepción remota.

3 Objetivos Específicos: Dar a conocer las mejoras adoptadas en la RGN a partir de la adopción de las nuevas normas técnicas del Sistema Geodésico Nacional (SGN) y Estándares de Exactitud Posicional (EEP), para apoyar estudios de las ciencias del mar que involucren el uso de la percepción remota y la liga a marcos de referencia geodésicos oficiales en México, que realicen Unidades del Estado (UE) por sí mismas o mediante terceros. Describir los objetos espaciales considerados dentro del diccionario de datos geodésicos para normalizar su producción como insumo en la obtención de información georreferenciada de objetos espaciales en el ámbito marino, aplicando el uso de la percepción remota.

4 Marco de Referencia Geodésico Red Geodésica Nacional Pasiva (RGNP) Red Geodésica Nacional Activa (RGNA) Red Geodésica Horizontal Red Geodésica Vertical Red Mareográfica Red Geodésica Gravimétrica Es la materialización del Sistema Geodésico Nacional. M e t a d a t o s

5 LSNIEG Subsistema de Geografía y Medio Ambiente

6 Red Geodésica Nacional Red compuesta por estaciones geodésicas, horizontales, verticales y gravimétricas establecidas físicamente y distribuidas de forma homogénea en el territorio nacional, sobre las cuales se han hecho mediciones de precisión y de apoyo de parámetros físicos de acuerdo a estándares internacionales, que permiten su interconexión y la determinación de su posición y altura geográfica, así como del campo gravimétrico externo asociado, con relación al sistema de referencia considerado. Constituye la estructura básica de referenciación geodésica para el país.

7 Ciclo de las operaciones geodésicas Red Geodésica Vertical Red Geodésica Horizontal Nivelación Diferencial Red Geodésica Gravimétrica Órdenes de redes gravimétricas: Estaciones Base de Gravedad 2011 Levantamientos Regionales ( ) IGSN71 INEGI

8 Red Geodésica Horizontal Puntos convenientemente seleccionados sobre el terreno para determinar sus coordenadas con respecto a un sistema de referencia horizontal, generadas mediante levantamientos realizados con el Sistema de Posicionamiento Global. Productos: Coordenadas horizontales (latitud, longitud) Altura Geodésica (h) Liga al marco de referencia geodésico para establecer: redes geodésicas, levantamientos catastrales, control terrestre para obras de infraestructura, estudios de subsidencia, tsunamis, entre otros. ITRF08: International Terrestrial Reference Frame of 2008 (Marco de Referencia Terrestre Internacional del 2008)

9 Red Geodésica Vertical Elevaciones con respectos a una superficie de referencia para dar soporte a las alturas referidas en la cartografía. Productos: Alturas ortométricas NAVD88: North American Vertical Datum of 1988 (Dátum Vertical Norteamericano de 1988)

10 Red Geodésica Gravimétrica Valores de gravedad terrestre para proporcionar el insumo básico en la determinación del Geoide en México. Productos: Valores de gravedad terrestre Anomalías gravimétricas El Geoide Gravimétrico Mexicano es útil para la obtención de alturas ortométricas mediante la diferencia entre las alturas elipsoidales que proporciona el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) y las alturas geoidales. IGSN71: International Gravity Standardization Net of 1971 (Red Internacional de Estandarización de la Gravedad de 1971)

11 Mejoras en el marco de referencia geodésico nacional para georreferir datos de interés nacional Hasta la década de los ochentas, en México, todavía se seguía utilizando un dátum topocéntrico denominado Dátum Vertical Norteamericano de 1927 (NAD27, por sus siglas en inglés). Con el desarrollo científico y tecnológico se empezaron a adoptar sistemas de referencia geocéntricos, y se intensificó el uso de datos provenientes de tecnología satelital. En México, a principios de los noventa se comienza a utilizar GPS, lo que lleva a adoptar de manera oficial el Marco de Referencia Terrestre Internacional de 1992 (ITRF92, por sus siglas en inglés); su adopción implicó realizar una transformación de datos de vértices geodésicos en el NAD27 a través de una solución polinomial. La adopción del ITRF92 concibe la necesidad de establecer un marco de referencia terrestre, teniendo su materialización en la Red Geodésica Nacional Activa (RGNA). Las Ciencias de la Tierra, en la parte continental y marítima, que basan sus estudios en el uso de la percepción remota tienen garantizado contar con marcos de referencia geodésicos oficiales en México modernos y confiables, con soporte en estándares internacionales.

12 Metodología general de trabajo en la RGN La metodología general consiste en: planeación y programación; organización operativa y logística; ejecución en campo; procesamiento de datos; integración de datos e información relacionada. Operacionalización: Elaboración de proyecto(s) de campo Reconocimiento y medición Proceso de datos Validación e integración Constitución Política de los Estados Unidos Mexicanos Ley del Sistema Nacional de Información Estadística y Geográfica Reglamento Interior del INEGI Marco Legal, Normativo y Técnico Normas Técnicas. Diccionarios de Datos. Modelo de Calidad de Datos Espaciales.

13 Sistema Geodésico Nacional Norma que contiene las disposiciones mínimas que definen el Sistema Geodésico Nacional, a partir de las cuales es posible integrar datos e información geodésica generada por las unidades del estado, a fin de establecer las condiciones necesarias para que el Marco Geodésico sea homogéneo, compatible, comparable y útil para la generación de información geográfica debidamente georreferida.

14 Estándares de Exactitud Posicional Norma que establece las disposiciones mínimas referentes a los valores de exactitud posicional para diferentes tipos de rasgos geográficos que deberán adoptarse para todo trabajo de referenciación ubicado dentro del Territorio Nacional, realizado por el Instituto y las Unidades del Estado que integran el Sistema Nacional de Información Estadística y Geográfica, ya sea por sí mismas o por terceros, así como promover su armonización y homogeneidad.

15 Metadatos Metodología general de trabajo en la RGN

16 La Red Geodésica Nacional aplicada a la percepción remota Tipo de Percepción remota Activa: LiDAR Activa: RADAR Pasiva: Imágenes de satélite y fotografía aérea. Obtención de Insumo(s) Datos láser, Datos de Orientación, GPS Imágenes con datos de interferometría. Puntos de Control Terrestre con GPS. Redes geodésicas. Proceso(s) Datos geodésicos utilizados Insumo o producto generado RGH (RGNA; RGNP): GPS Datos GPS tridimensionales, Aire- Tierra vinculados a la RGNA o RGNP. Archivos LAS (laser Airborne System) Cálculo de trayectoria y velocidad del sensor. Calibración de datos LiDAR. Ajuste de Nube de Puntos al Terreno. Ajuste de datos geodésicos. Ajuste de datos geodésicos. RGH (RGNA; RGNP): GPS. RGV: Bancos de Nivel con Alturas Ortométricas. RGH (RGNA; RGNP): GPS. RGV: Bancos de Nivel con Alturas Ortométricas. RGG: Alturas Geoidales. Coordenadas tridimensionales. Coordenadas tridimensionales. Alturas ortométricas. Alturas ortométricas calculadas a partir de alturas elipsoidales. Tabla 1. Aplicación de datos geodésicos a estudios con percepción remota.

17 La Red Geodésica Nacional aplicada a la percepción remota Tecnología Métodos de levantamiento Configuraciones básicas campo Configuraciones básicas gabinete GNSS/GPS Dátum: ITRF08 Tiempo de observación mínimo de 60 minutos, Uso de efemérides precisas. considerar incremento de tiempo conforme a la Uso de modelos troposféricos de acuerdo a la distancia con la base o estación(es) de la RGNA. distancia del punto observado con la estación de Estático Intervalo de registro desde medio segundo (2 Hz) a referencia para la corrección diferencial. Distancias > a 20 km 15 segundos. Aplicar, en su caso, procesamiento riguroso. Ángulo de recepción de los datos entre 10 a 15. Aplicar errores de centrado y altura de antena. Aplicar modelos troposféricos de acuerdo a la Altura de antena corregida al centro de fase. distancia. Aplicaciones: estaciones base para corrección y liga de datos GPS colectados en plataformas aéreas para determinación de trayectorias; procesamiento de datos GPS para levantamientos geodésicos auxiliares. Apoyo para procesos de calibración de datos obtenidos desde sensores remotos aéreos; liga a estudios oceanográficos que requieran georreferencia. Estático rápido Distancias < a 20 km. Tiempo de observación mínimo de 10 minutos, considerar incremento de tiempo conforme a la distancia con la base o estación(es) de la RGNA. Intervalo de registro desde un segundo a 5 segundos. Ángulo de recepción de los datos entre 10 a 15. Uso de efemérides precisas. Aplicar, en su caso, procesamiento riguroso. Aplicar errores de centrado y altura de antena. Altura de antena corregida al centro de fase. Aplicaciones: establecimiento de puntos de control para corrección altimétrica; levantamientos de elementos insulares. Liga a estudios oceanográficos que requieran georreferencia. Cinemático Tiempo de observación mínimo de un segundo. Uso de efemérides transmitidas. Distancias < a 5 km. Ángulo de recepción de los datos entre 10 a 15. Altura de antena corregida al centro de fase. Aplicaciones: establecimiento de rutas de rutas de navegación marítima. Localización puntual rápida de elementos oceanográficos de interés. En caso de las estaciones geodésicas horizontales que se requieran integrar a la RGN deberá comprobarse que los datos cumplen con el estándar de exactitud posicional de 1 decímetro, en caso de datos disponibles antes del 23 de diciembre de 2011 que se transformen con la herramienta TRANITRF podrán incorporarse si están entre 2 y 5 decímetros. Se deberán entregar con todos los atributos definidos en el diccionario de datos geodésicos publicado por el INEGI y contar con sus metadatos. Tabla 2. Especificaciones generales para levantamientos geodésicos en apoyo a estudios oceanográficos.

18 Diccionario de datos y objetos espaciales Objeto Espacial Estación Geodésica Horizontal (EGH) Atributo Denominación 50 Clasificación 13 Proyecto 10 Sistema Geodésico Horizontal 4 Marco Geodésico de Referencia Horizontal 6 Tipo de Dato Carácter Real Sexagesimal Dependencia 10 Condición de la marca 13 Fecha de establecimiento 10 Fecha de medición 10 Fecha de verificación 10 Croquis 50 Descripción de la placa 50 Itinerario 50 Latitud 6,5 Desviación estándar de latitud 1,3 Longitud 7,5 Desviación estándar de longitud 1,3 Altura geodésica o elipsoidal 4,4 Desviación estándar de altura elipsoidal 1,3 Clave de la carta Esc. 1: Estado 32 Municipios 50 Calificador de Posición 8 Nombre del objeto 35 Tabla 3. Estructura y tipo de valores para EGH.

19 Resultados En términos de aplicabilidad: para los trabajos geodésicos que se realicen en apoyo a estudios oceanográficos se cuenta con normas técnicas de referencia, especificaciones mínimas para ligar los levantamientos con tecnología de percepción remota, diccionario de datos para normalizar la producción e integración de datos geodésicos, las especificaciones para generar metadatos. Adicionalmente, el INEGI brinda la asesoría necesaria para apoyar a Unidades del Estado y la academia, así como de centros de investigación especializados para la toma de decisiones en sus proyectos que incluyan levantamiento de datos geodésicos.

20 cuenta INFORMACIÓN GEODÉSICA Metadatos (normalizados) Usuario conozca en sus Datos Sistema de referencia Identificación del conjunto de datos espaciales o producto Componentes Actualizados periódicamente Calidad de la información Fechas relacionadas con el conjunto de datos espaciales o producto Vertical Gravimétrica Horizontal De acuerdo a Entidades y atributos Unidad del estado responsable de datos espaciales o producto Esta disponible gratuitamente en Internet Programas anuales Normas técnicas vigentes Considerando aspectos Distribución Información de metadatos Localización geográfica del conjunto de datos espaciales o producto Metodológicos Conceptuales Técnicos

21 Discusión La RGN ha evolucionado en las últimas cuatro décadas y gracias al desarrollo de las Ciencias de la Tierra y avances tecnológicos se ha venido incursionando con mayor vigor en el estudio del territorio en su parte marítima para un mejor aprovechamiento y conservación de sus recursos. Desde mediados del siglo pasado se tenía un marco de referencia topocéntrico, que para su tiempo y alcances fueron suficientes para desarrollar la mayor parte de la cartografía del país en la parte continental en diversas escalas y en la parte marina, en escalas muy pequeñas. En la actualidad el uso de la percepción remota desde plataformas satelitales permite hacer estudios y monitoreo casi permanente de los fenómenos asociados a la ciencias del mar, la mayor parte de los resultados se representan en Sistemas de Información Geográfica (SIG) y soluciones geomáticas. La Red Geodésica Nacional se ha venido modernizando para cubrir las necesidades de análisis espacial dentro del Territorio Mexicano (Figura), continental, insular, el mar territorial y la Zona Económica Exclusiva (ZEE). El Territorio Mexicano. Fuente INEGI. Marco Geoestadístico Nacional cuentame.inegi.org.mx

22 Conclusión Los datos geodésicos posibilitan la georreferencia de objetos espaciales de diversos fenómenos naturales y derivados de la acción del hombre, son útiles en la generación de datos a partir de la aplicación de la percepción remota y aplicaciones SIG para estudios oceanográficos, lo cual puede contribuir entre otros aspectos dentro de la oceanografía física y costera al modelado de impacto ambiental en zonas costeras, manejo costero, geología y geofísica marina; en recursos y medio ambiente al manejo de recursos hídricos, exploración marina, cambio climático, educación ambiental, localización de fuentes de energías renovables marítimas (por corrientes de agua y de los vientos); en pesquerías a la dinámica de poblaciones; en acuacultura a la localización de cultivos de apoyo; dentro de la biodiversidad marina en la conservación de especies en peligro, estudios de la biodiversidad de ecosistemas costeros-marinos.

23 Literatura citada INEGI. Ley del Sistema Nacional de Información Estadística y Geográfica. Diario Oficial de la Federación, 16 de abril de INEGI. Sistema Nacional de Información Estadística y Geográfica, INEGI. Norma Técnica del Sistema Geodésico Nacional. Diario Oficial de la Federación. Diario Oficial de la Federación. Diciembre de INEGI. Norma Técnica de Estándares de Exactitud Posicional. Diario Oficial de la Federación. Diciembre de INEGI. Norma Técnica sobre Elaboración de Metadatos. Diario Oficial de la Federación. Diciembre de INEGI. Cambio de Marco. Cambio de Marco de Referencia Terrestre Internacional. Abril de INEGI. ITRF, su relación con WGS84 y NAD27. Cambio de Marco de Referencia Terrestre Internacional. Abril de INEGI. Documento sobre el procesamiento. Procesamiento de Datos GPS considerando deformaciones en el tiempo. Cambio de Marco de Referencia Terrestre Internacional. Mayo de Palabras Clave: Red Geodésica Nacional

24 Conociendo México INEGI Informa