3. GEORREFERENCIACIÓN 3.1 Introducción La Georreferenciación consiste en asignar coordenadas, referidas a un único sistema mundial, a los elementos naturales o artificiales que conforman el territorio. Es decir, que se otorgan coordenadas a los puntos necesarios para definir el objeto a georreferenciar. Por ejemplo, los vértices del límite de un campo, o los de la silueta de un edificio, o bien los puntos que definen el eje de un camino o la ribera de un río, etc. La Georreferenciación forma parte del mundo de la Geoinformación, llamamos Geoinformación a todo lo que tiene Latitud y Longitud; de esta manera, la Geoinformación permite hablar un mismo idioma a nivel global. Por ello, la importancia de la Georreferenciación en la actualidad, porque permite conocer la ubicación de cualquier porción de la superficie terrestre y de cualquier objeto sobre ella, y constituye una herramienta fundamental para la realización de Sistemas de Información Territorial homogéneos, confiables, eficientes, modernos y actualizables en forma continua, donde se apoye el soporte para la realización de las actividades ligadas directamente con uno de los elementos del Estado, el Territorio. 1 La georreferenciación resuelve dos grandes cuestiones simultáneamente: a) conocer la forma, dimensión y ubicación de cualquier parte de la superficie terrestre o de cualquier objeto sobre ella; b) vincular información espacial proveniente de distintas fuentes y épocas, condición necesaria para el desarrollo de los sistemas de información territoriales o geográficos. 2 A fin de poder georreferenciar, es necesario definir un sistema de referencia y establecer un marco de referencia, que cumpla con las condiciones de precisión y exactitud. La Georreferenciación es una de las aplicaciones más utilizadas de la tecnología GPS, ya que mediante el uso de las mediciones satelitales, es posible utilizar un sistema de referencia único (que por otra parte es mundial) y obtener una relación costo-beneficio totalmente favorable. Sin embargo, la georreferenciación no se reduce simplemente a usar GPS. Se puede georreferenciar sin usar GPS ( mediante la geodesia clásica) y también se puede usar GPS sin georreferenciar, utilizando sólo su posibilidad de obtener distancias y ángulos. 1 Brusa Konstantinides. Procedimiento para la Georreferenciación de las parcelas del Catastro Territorial de la Provincial de Córdoba. Cátedra de Trabajo Final. Escuela de Agrimensura. Universidad Nacional de Córdoba. 2 Aldo Mangiaterra. Mensuras y Georreferenciación en la Provincia de Santa Fe, Universidad de Rosario, 2000 Escuela de Agrimensura: Cátedra de Trabajo Final Página 41
El Catastro Territorial moderno apela cada vez más a la georreferenciación para identificar las parcelas de propiedad territorial. 3 Para que la georreferenciación pueda expandirse ampliamente, dando lugar a toda su potencialidad, es necesario contar con un sistema de apoyo adecuado, el cual puede estar integrado por distintos tipos de componentes: puntos con coordenadas, de acceso público, con ubicados a una distancia promedio de 40 km entre sí, estaciones permanentes, que permitan corregir las observaciones efectuadas por el usuario, ya sea en tiempo real o diferido, transmisión de efemérides precisas, sistemas de comunicación satelital para transmisión de correcciones. Se infiere, de este modo, que el marco de referencia puede estar constituido por estaciones activas, pasivas o una combinación de ambas. Un marco de referencia pasivo se refiere a las redes geodésicas cuyos puntos tienen coordenadas producto de una medición, cálculo y compensación en una época determinada. Tal como la red POSGAR 94, POSGAR 2007, la Red de Catastro de la Provincia, etc. Un marco de referencia activo es el que está formado por redes de estaciones GPS permanentes que tiene la particularidad de disponer de un receptor que almacena las observaciones en forma continua. Tal como la red RAMSAC, que conforman las estaciones permanentes de todo el país. En la Argentina, POSGAR 2007 es nuestro marco de referencia oficial. Por tal razón es oportuna su utilización y de ese modo todos los objetos estarán relacionados a un marco único, una de las premisas básicas de la georreferenciación para lograr la compatibilidad de los sistemas de información geográfica y territorial. Aunque, en el caso de la Red de Catastro de la Provincia de Córdoba, el marco de referencia utilizado es POSGAR 98. 4 3.2 Aplicación en el Catastro La Ley Nacional de Catastro Nº 26.209, sancionada en el año 2007, establece en su artículo 5 que los elementos esenciales de la parcela son: 3 Huerta Mangiaterra Noguera. GPS Posicionamiento Satelital. Rosario: UNR Editora. 2005 4 Instituto Geográfico Nacional de la República Argentina. Ministerio de Defensa. Secretaría de Planeamiento. http://www.ign.gob.ar/proyectos/posgar2007/introduccion. Escuela de Agrimensura: Cátedra de Trabajo Final Página 42
1. La ubicación georreferenciada del inmueble, 2. los límites del inmueble, en relación a las causas jurídicas que les dan origen 3. y las medidas lineales, angulares y de superficie del inmueble. Por medio de la sanción de esta ley, la cual debe ser reglamentada y exigida en todo el territorio nacional, se establece que: La mensura (que debe determinar forma, dimensiones y ubicación de la parcela) resulta incompleta si no se procede a una correcta georreferenciación. Un sistema catastral que utilice en su correcta medida la georreferenciación brinda mayor seguridad, puesto que al identificar las parcelas por las coordenadas de sus vértices su replanteo es más preciso y, por lo tanto, son más fáciles de resolver las confusiones de límites. Además se facilita el control de calidad geométrica, puesto que las superposiciones y discontinuidades se detectan inmediatamente, algo difícil de detectar si los inmuebles tienen una ubicación deficiente Por otro lado, la mensura pasa a alcanzar una utilidad mayor puesto que actualiza el sistema de información de la provincia, municipalidad, etc. permitiendo aprovechar los nuevos datos con otros fines (planeamiento, servicios, etc.) Además, en la medida que se extienda y generalice la georreferenciación, aplicada a otros fines (obras públicas, redes de servicios, etc.) generará una mayor demanda de información territorial (no sólo mensuras) y promoverá la jerarquización de la profesión que mejor puede satisfacer tales requerimientos. 3.3 Criterios en georreferenciación con GPS Precisión de la Georreferenciación La primera cuestión es establecer la precisión que se necesita en las coordenadas. En base a ello se debe elegir el instrumental y el método de medición, tales que, respetando la precisión exigida, reduzcan el trabajo sólo a lo necesario. 5 La precisión se define como la incertidumbre con que conocemos la posición de un punto. Ella es consecuencia de los inevitables errores que intervienen en toda medición y también de la incertidumbre que proviene del marco de referencia utilizado. En la georreferenciación, la precisión que se obtiene es función de tres variables, a saber: a) el método utilizado, b) el instrumental elegido y c) el tiempo destinado a realizar la tarea. En cada caso, deben combinarse adecuadamente estas variables, para obtener el resultado deseado. Es 5 Huerta Mangiaterra Noguera. GPS Posicionamiento Satelital. Rosario: UNR Editora. 2005 Escuela de Agrimensura: Cátedra de Trabajo Final Página 43
tan importante conocer el valor de una coordenada, como conocer su margen de error o incertidumbre. Generalmente es necesario obtener coordenadas de una determinada calidad, es decir, de una precisión acorde al trabajo que se realiza. Por ejemplo: Si el objetivo es georreferenciar una imagen satelital cuya resolución es del orden de los 25 metros bastará con que las coordenadas de los puntos de referencia tengan una precisión de 7 u 8 metros. En cambio si se requiere delimitar una parcela urbana mediante las coordenadas de sus vértices, las mismas deberán tener una precisión de algunos pocos centímetros. Por lo tanto, al georreferenciar, es necesario establecer con qué fin se realiza el proceso, para definir la precisión que debe caracterizar a las coordenadas. 6 Además, reiterando varias veces una medición, no siempre se obtienen el mismo resultado. Sino que surgen pequeñas variaciones, aún estableciendo las precauciones máximas e intentando repetir las condiciones y el método de la medición. Como consecuencia de ello aparece siempre algún grado de dispersión de los resultados. A fin de conocer la calidad de la precisión obtenida es necesario aplicar el error medio cuadrático. Este valor caracteriza la precisión típica de cada medición que realizada con un determinado instrumental y en ciertas condiciones. Sin embargo, no es lo mismo la precisión que se obtiene de una determinada medición que la precisión que se obtiene en un trabajo en el que intervienen mediciones de diferentes características. En estos casos, la precisión final depende de la propagación de errores y de la configuración adoptada. Esto implica que la calidad de los resultados depende de dos factores: en primer lugar, la precisión de la medición y, en segundo lugar, el diseño de la misma (sobreabundancia, puntos de control, etc.). A fin de determinar si las mediciones obtenidas cumplen con las condiciones de precisión, debemos fijar un criterio llamado tolerancia, para el cual suele adoptarse el valor T = 2,5 x (1) Tolerancia de la Georreferenciación El error medio cuadrático (σ), o elipse de error, indica la zona de mayor probabilidad para la ubicación del punto incógnita; el semieje mayor de la elipse representa el máximo desvío estándar; si a este último se lo multiplica por el factor 2,5 tal como se plantea en la ecuación (1) surge una elipse mayor, llamada de confiabilidad, en cuyo interior estará ubicado el punto en el 95% de los casos. 6 Aldo Mangiaterra. ACERCANDONOS A LA PRACTICA DE LA GEORREFERENCIACION, Universidad de Rosario, 2002. Escuela de Agrimensura: Cátedra de Trabajo Final Página 44
Esto significa que, cuando se realizan mediciones a partir de un punto de coordenadas conocidas, para obtener las coordenadas de otro punto a vincular al marco de referencia del primero, la precisión que obtenemos se denomina Precisión Posicional Absoluta tomando al punto de referencia como libre de error ya que pertenece a un orden superior y ha sido producto de un proceso de medición, cálculo, ajuste y compensación. Así, lo que se busca es conocer las desviaciones estándares máximas y mínimas para el punto y sus direcciones, en su posición absoluta. De esa manera, la Elipse de Error Estándar, de una posición absoluta calculada, es una elipse descripta por el desvío estándar máximo como semieje mayor y por el desvío estándar mínimo como semieje menor. Si se la dibuja alrededor de un punto, ésta representa la región donde existe una probabilidad del 39% de contener la posición exacta del punto. Para elevar la probabilidad a 95% y 99% la desviación estándar debe multiplicarse por 2.45 y 3.03 respectivamente. La tolerancia que se considera óptima para realizar vinculaciones en la zona urbana y suburbana es de ± 10cm. Esto implica que, para un intervalo de confianza del 95%, la precisión del levantamiento debe resultar menor o igual a ± 4cm. Por otro lado, la tolerancia óptima para vinculaciones en la zona rural es de ± 30cm. Lo cual implica que, para un intervalo de confianza del 95%, la precisión del levantamiento debe resultar menor o igual a ± 12 cm. 7 La tolerancia alcanza estos valores dado que el sistema de proyección cartográfico de la Provincia de Córdoba consiste en la adopción de la Faja 4 con meridiano de contacto el 63º de longitud oeste del sistema nacional, pero extendida hasta cubrir toda la superficie de la provincia. Las deformaciones, que se producen al proyectar una superficie elipsóidica sobre plano, alcanzan valores entre 30 y 50 cm en los bordes de la faja. 8 7 Brusa Konstantinides. Procedimiento para la Georreferenciación de las parcelas del Catastro Territorial de la Provincial de Córdoba. Cátedra de Trabajo Final. Escuela de Agrimensura. Universidad Nacional de Córdoba. 8 Gustavo García. La Georreferenciación en la Mensura. Escuela de Agrimensura: Cátedra de Trabajo Final Página 45
Procedimiento para la Georreferenciación A fin de llevar a cabo la georreferenciación, es necesario partir de un punto que reúna las siguientes condiciones 9 : coordenadas confiables, garantizadas por entidad responsable, precisión adecuada, ubicado a distancia compatible con el instrumental y método a utilizar, cualquier error en el punto de partida se traslada a todo el levantamiento. Siempre debe especificarse el marco de referencia al cual corresponden las coordenadas. Valores de coordenadas sin marco de referencia conocido pueden ser fuente de importantes errores. Los puntos que forman parte del marco oficial de referencia cumplen con todas estas condiciones. En la Provincia de Córdoba, la georreferenciación de las parcelas parte de la Red de Catastro de la Provincia, el cual constituye el marco de referencia oficial para llevar a cabo la georreferenciación de las mensuras. En la Resolución 1/2011 de la Dirección General de Catastro de la Provincia de Córdoba se establece que: Todo trabajo de Agrimensura sobre parcelas rurales deberá georreferenciarse indicando las coordenadas planas de por los menos 3 puntos consecutivos del polígono de la Mensura, en proyección Gauss Krüger referido en faja 4 con meridiano de contacto de 63, en sistema de referencia Posgar 94 o Posgar 98. (Párrafo 16.1.10). En la sesión de medición, se instala un receptor en el punto más cercano de la red geodésica y otro, sucesivamente, en uno o más vértices de la parcela. Así mediante el uso de la tecnología GPS, según las distancias a que se encuentren los puntos de la red, se resuelve la georreferenciación mediante receptores de una sola frecuencia. En el caso de contar con Estaciones GPS Permanentes, la operación se puede llevar a cabo con un solo receptor. La circunstancia de no contar con receptores GPS no limita la ejecución de la vinculación puesto que puede llevarse a cabo mediante estaciones totales aunque en este caso es necesario vincularse a dos puntos de orden superior, es necesario destacar que la Red de la Provincia de Córdoba carece de pilares de azimut que permitan la vinculación mediante estación total. 10 9 Aldo Mangiaterra. ACERCANDONOS A LA PRACTICA DE LA GEORREFERENCIACION, Universidad de Rosario, 2002. 10 Brusa Konstantinides. Procedimiento para la Georreferenciación de las parcelas del Catastro Territorial de la Provincial de Córdoba. Cátedra de Trabajo Final. Escuela de Agrimensura. Universidad Nacional de Córdoba. Escuela de Agrimensura: Cátedra de Trabajo Final Página 46
Por otro lado, tal como se ha explicado, es fundamental, que antes de realizar las mediciones, se establezca la precisión con la cual se desean obtener las coordenadas de los puntos a georreferenciar. En base a ello hay que elegir el instrumental y el método de medición, tales que, respetando la precisión exigida, reduzcan el trabajo sólo a lo necesario. A continuación, se desarrollan de forma breve algunos métodos para proceder a la georreferenciación de las parcelas: Método utilizando GPS A los efectos de tener orientada la parcela es necesario obtener las coordenadas de dos vértices de la parcela o un vértice y otro punto cualquiera que permita dar el azimut. Uno de los vértices de la parcela se debe vincular a la red geodésica, para ello se coloca un receptor (que será la base) en un punto del marco de referencia de coordenadas conocidas y el otro receptor se estaciona sobre el vértice mencionado y sucesivamente sobre todos los puntos a georreferenciar. El tiempo requerido en cada punto será variable dependiendo de la distancia a la base, de la cantidad de satélites disponibles, del método de observación y de las disposiciones establecidas por el organismo de control (por ejemplo la Dirección de Catastro). De este modo, se obtiene un vector por cada punto, permitiendo calcular sus coordenadas. Es necesario, para este caso, tomar como ejemplo, la normativa establecida por la Dirección General de Catastro de Buenos Aires, que en la disposición 384/09 (modificada por la disposición 538/2011) establece que la vinculación debe realizarse mediante el siguiente esquema (en función del tiempo): Medición en L1 Distancias Menores o Iguales a 30 km 1:30 hs de medición Distancias mayores a 30 km y menores a 65 km 3:00 hs de medición Distancias mayores a 65 km y menores a 100 km 4:00 hs de medición Medición en L1-L2 Distancias Menores o Iguales a 30 km 1:00 hs de medición Distancias mayores a 30 km y menores a 80 km 1:30 hs de medición Distancias mayores a 80 km y menores a 150 km 2:00 hs de medición Distancias mayores a 150 km y menores a 200 km 2:00 hs de medición Escuela de Agrimensura: Cátedra de Trabajo Final Página 47
En ocasiones, sobre todo en el caso de grandes distancias, la operación de georreferenciación se puede realizar mediante el estacionamiento en un punto intermedio entre el vértice del marco de referencia y un punto del objeto a georreferenciar. En este caso, el procedimiento consiste en colocar un receptor (que será la base) en el vértice del marco de coordenadas conocidas y el otro receptor se estaciona en un punto intermedio entre el punto base del marco y el punto a georreferenciar. Se procede a medir un vector mediante el método estático, el tiempo de observación se determina en función de la distancia a la base y a la cantidad de satélites disponibles. Finalmente, se estaciona un receptor sobre el vértice medido en modo estático (que será utilizado como base) y el segundo receptor se estaciona sucesivamente sobre todos los puntos a georreferenciar, del mismo modo explicado anteriormente. En este caso se deben tener en cuenta la ley de propagación de errores, para establecer cuál será el método más apropiado a utilizar en la georreferenciación de la parcela. 11 Mediante este procedimiento se obtienen las tres coordenadas (B, L, h) de los puntos relevados. Si fuese necesario obtener otras informaciones (distancias entre puntos, superficies) con motivo de determinar las dimensiones reales de la parcela para realizar su mensura, se debe proceder a una transformación de coordenadas desde el sistema tridimensional geocéntrico a un sistema tridimensional local, aunque puede utilizarse la proyección Gauss-Kruger, siempre que se asigne el origen de coordenadas en un punto de la zona, lo que reduce las deformaciones. 12 Es importante recordar que siempre debe existir algún método de control; por ejemplo se puede vincular el levantamiento a dos puntos de coordenadas conocidas; o bien realizar un itinerario cerrando sobre el punto de partida; o bien medir vectores cuyo único fin es el control, etc. En GPS es muy rápida (y tentadora) la medición mediante una radiación sin control. A modo de ejemplo podemos decir que un buen método para controlar las coordenadas de los vértices de un polígono, consiste en realizar la medición de todos los vértices desde dos estaciones distintas E1 y E2, vinculadas entre sí. Si las coordenadas de los vértices difieren por debajo de la tolerancia establecida se considera adecuada la calidad de la medición. 13 11 Aldo Mangiaterra. ACERCANDONOS A LA PRACTICA DE LA GEORREFERENCIACION, Universidad de Rosario, 2002 12 Aldo Mangiaterra. ACERCANDONOS A LA PRACTICA DE LA GEORREFERENCIACION, Universidad de Rosario, 2002 13 Huerta Mangiaterra Noguera. GPS Posicionamiento Satelital. Rosario: UNR Editora. 2005 Escuela de Agrimensura: Cátedra de Trabajo Final Página 48
Método utilizando Instrumental Tradicional En este caso, es necesario contar con dos puntos de coordenadas conocidas, ya que, además de estacionarse sobre un punto perteneciente al marco de referencia, es necesario realizar una orientación acimutal. Por este motivo, se efectúa una vinculación entre el marco de referencia y el polígono de la parcela que se procede a georreferenciar. Es necesario que se utilice un método de medición y un instrumental, que garantice la precisión requerida. Para el cálculo de las coordenadas, se define un sistema tridimensional local, con origen en el punto del marco de referencia y con ejes Norte, Este y Vertical, luego se calculan las coordenadas en ese sistema. Posteriormente se realiza una transformación de coordenadas para pasar del sistema de referencia topocéntrico local al cartesiano geocéntrico. Este procedimiento presenta otras limitaciones tales como: a. El marco de referencia debe constar de un punto principal y otro punto de azimut (u orientación) y no todos los marcos de referencia cuentan con esta condición. b. El tiempo para llevar adelante la campaña es extenso y por ende su costo es elevado, lo cual hace que este método sea poco utilizado. Método combinando el uso del GPS y la Topografía Tradicional En caso de ser necesario, ya sea disponibilidad de los equipos, existencia de arboledas, elementos reflectantes u otras causas, se pueden obtener con GPS las coordenadas de un par de puntos próximos a la zona de relevamiento y partir desde allí con métodos terrestres. El procedimiento a emplear es el que surge de combinar el desarrollado anteriormente. 14 3.4 La Georreferenciación y su relación con otras técnicas de ubicación Antiguamente, a fin de determinar la posición de las parcelas sobre el territorio, se recurría a técnicas tales como la yuxtaposición (que ubica el inmueble en relación a otras parcelas, por lo que el concepto de ubicación está estrechamente ligado a las colindancias) o la vinculación (que ubica el inmueble en relación al entorno territorial, por lo que el concepto de ubicación está ligado al ámbito geográfico). 14 Brusa Konstantinides. Procedimiento para la Georreferenciación de las parcelas del Catastro Territorial de la Provincial de Córdoba. Cátedra de Trabajo Final. Escuela de Agrimensura. Universidad Nacional de Córdoba. Escuela de Agrimensura: Cátedra de Trabajo Final Página 49
En la siguiente imagen se observa los resultados de la aplicación de tales técnicas: Aplicando el concepto de georreferenciación mediante el sistema GPS al sistema catastral, se puede establecer que los errores en la ubicación de una parcela no afectan al resto, y cada parcela se ubica con independencia de las otras. En el desarrollo de un Sistema de Información Territorial administrado por Catastro, esta premisa es fundamental, porque permite definir de forma clara y concisa los elementos de cada parcela, evitando la confusión de límites de la misma. 15 Los resultados obtenidos se ejemplifican en la siguiente imagen: Dado que el inmueble se ubica en relación a un marco de referencia convencional, se exige una red geodésica accesible, segura, homogénea y única que responda a la necesidad de los catastros modernos, puesto que el concepto de ubicación está ligado al concepto de coordenadas. El empleo de la tecnología GPS, requiere la aplicación de modelos matemáticos que se trasladan al territorio, por lo que se debe adaptar las reglamentaciones al uso de esta tecnología, en relación a las tolerancias exigidas, el sistema de referencia que se debe utilizar y la proyección en que se representarán las parcelas, entre otros aspectos. El desarrollo adecuado de un Marco de Referencia, facilita la aplicación de la georreferenciación y permite alcanzar tolerancias adecuadas a la necesidad del Catastro. 15 Gustavo García. La Georreferenciación en la Mensura. Escuela de Agrimensura: Cátedra de Trabajo Final Página 50