ORÍGENES DE REFERENCIA O DATUMS Ing. Eduardo Garay
DATUM Datum es punto de referencia para el cálculo y determinación de coordenadas horizontales y cotas. En geodesia se consideraban dos tipos de datums, un datum horizontal, horizontal, que forma la base de los cálculos para el control horizontal, en los que se ha tomado en cuenta la curvatura terrestre, y un datum vertical para todo lo referido a las elevaciones o cotas de los puntos medidos.
DATUM Datum es punto de referencia para el cálculo y determinación de coordenadas horizontales y cotas. En geodesia se consideraban dos tipos de datums, un datum horizontal, horizontal, que forma la base de los cálculos para el control horizontal, en los que se ha tomado en cuenta la curvatura terrestre, y un datum vertical para todo lo referido a las elevaciones o cotas de los puntos medidos.
DATUM DA TUM HOR HORIZO IZONT NTAL AL Ing. Eduardo Garay
DATUM GEODÉSICO HORIZONTAL Anteriormente Estaba compuesto por un punto de partida u origen (punto fundamental) y un elipsoide sobre el que se realizan los cálculos. Para la selección de un punto fundamental, el elipsoide y el geoide deberían ser tangentes, de esa manera la vertical del lugar (astronómica) y la normal al elipsoide (geodésica) coincidían, como también las coordenadas
DATUM GEODÉSICO HORIZONTAL Levantamientos referenciados a distintos datums, las coordenadas geodésicas de puntos comunes resultaban diferentes
DATUM GEODÉSICO HORIZONTAL Actualmente, gracias a la recepción de información de los satélites artificiales (Sistemas de Posicionamiento Global), ya no es necesario la determinación de un Datum Horizontal sobre la superficie, puesto que las coordenadas horizontales están referidas al centro de la tierra y efemérides de los satélites GNSS (Datum Geocentrico) Los DATUMS establecidos en la superficie de la tierra estaban sujetos a variaciones continuas debido al movimiento de la placas tectónicas.
PUNTOS FUNDAMENTALES EN SUD AMÉRICA Canoa Venezuela Latitud: 8º 34’ 17.17’’ N Longitud: 63º 51’ 34.88’’ W
ALGUNAS ABREVIATURAS ITRF: International Terrestrial Reference System SIRGAS: Sistema de Referencia Geocéntrico para Las Américas
MARGEN: Marco de Referencia Geodésico Nacional
RED GEODÉSICA CONTROL HORIZONTAL BOLIVIA
En el caso de Bolivia, el IGM está determinando desde hace varios años la Red Geodésica Horizontal que cubre todo el país en WGS84, denominada Red MARGEN, vinculada a la red SIRGAS
PUNTOS DE LA RED SIRGAS EN BOLIVIA Bolivia ha participado en las dos campañas, tanto en la de 1995 como en la del 2000 y tiene 9 puntos que integran la Red, la cartografía oficial se encuentra referida al mencionado sistema.
PUNTOS DE CONTROL CLASE B Y C En la Figura, se observa un esquema de la distribución aproximada de puntos clasificados en Clase B y C de la Red Geodésica de Control Horizontal (Red MARGEN) para todo el País.
ESTADO DE LOS PUNTOS DE CONTROL
VARIACIÓN DE LAS COORDENADAS
PLACAS TECTÓNICAS DE LA TIERRA
RED SIRGAS EN LA ACTUALIDAD 230 estaciones de operación continua 47 Red Global IGS 183 Redes de referencia nacionales
RED MARGEN EN BOLIVIA EN LA ACTUALIDAD (2010) El Marco de Referencia Geodésico Nacional (MARGEN) esta conformado por: 8 estaciones GPS de operación continua (red activa), de estas 2 estaciones bolivianas SCRZ Y URUS están incluidas en la RED SIRGAS - CON 9 estaciones GPS de operación semicontinua 125 vértices (red GPS pasiva)
RED MARGEN EN BOLIVIA
RED GPS DE OPERACIÓN CONTINUA (ACTIVA) Permiten el seguimiento permanente del marco de referencia (han ido remplazando a las estaciones SIRGAS95 Y SIRGAS2000) Sus coordenadas se determinan semana a semana con respecto al ITRF, posibilitando la detección inmediata de cambios y aumentando la presicion. Han sido instaladas dentro el proyecto CAP (Central Andes Proyect)
RED GPS DE OPERACIÓN CONTINUA
Receptores de doble frecuencia L1 L2 Cuentan con protocolo IP que permite configurar el receptor desde ubicaciones remotas
RED GPS DE OPERACIÓN CONTINUA
Receptor trimble
Antena
RED GPS DE OPERACIÓN CONTINUA
RED GPS SEMI CONTINUA Y PASIVA
La red GPS semi-continua de MARGEN está formada por 9 puntos materializados siguiendo los estándares para estaciones continuas, pero son ocupados con GPS periódicamente de acuerdo a necesidad. La red GPS pasiva ha sido densificada en base a SIRGAS, adoptando nuevos sistemas de monumentación, incorporándose el empotrado de varillas de acero ( Bevis’spins) sobre roca madre y barras de acero de hasta 4 metros de longitud en lugares que carecen completamente de rocas (amazonia y chaco boliviano).
RED GPS PASIVA Se ha priorizado la red geodésica PSAD 56. Estos vértices fueron empleados en el calculo de los siete parámetros de transformación que permitieron en forma definitiva migrar del actual sistema de referencia local al sistema global.
TIEMPOS DE OCUPACIÓN GPS DE LAS ESTACIONES MARGEN
DATUM VERTICAL Ing. Eduardo Garay
CONTROL VERTICAL Los DATUM VERTICALES utilizados actualmente en América Latina se refieren a diferentes mareógrafos y, por tanto, a diferentes niveles del mar y a diferentes épocas. Estos no tienen en cuenta las variaciones de las alturas y del nivel de referencia con el tiempo, y en general, la extensión del control vertical mediante redes de nivelación no incluye las reducciones por los efectos de gravedad. En consecuencia, las alturas a ellos asociadas presentan discrepancias considerables entre países vecinos, no permiten el intercambio de información vertical ni a escala continental ni a escala global y no están en capacidad de soportar la determinación práctica de alturas a partir de las técnicas GNSS. En Bolivia se emplea el mareógrafo de Arica, como referencia para el control vertical de alturas ortometricas.
CONTROL VERTICAL En contraste, el nuevo Sistema Vertical de Referencia para SIRGAS debe: I.
II.
III. IV.
Referirse a un nivel unificado de referencia global con ajuste continental de los números geopotenciales con respecto a un valor W 0 único para todos los países de la región. Ser realizado (materializado) por alturas físicas propiamente dichas (es decir, derivadas de nivelación geodésica en combinación con reducciones de los efectos del campo de gravedad), Estar conectado al sistema de referencia geométrico SIRGAS, y estar asociado a una época específica de referencia, es decir, debe considerar el cambio de las coordenadas verticales y de su nivel de referencia a través del tiempo.
CONTROL VERTICAL La recomendación oficial de SIRGAS acerca de las alturas físicas es la introducción de alturas normales; sin embargo, dado que algunos países quieren adoptar alturas ortométricas, el nuevo sistema vertical de referencia para SIRGAS se define en términos de cantidades de potencial (W0 como nivel de referencia y números o cotas geopotenciales como coordenadas fundamentales). De acuerdo con esto, en la realización del sistema cada país podrá introducir el tipo de alturas físicas que prefiera, junto con la superficie de referencia correspondiente: geoide para las alturas ortométricas o cuasigeoide para las alturas normales. vertical.
CONTROL VERTICAL La realización del nuevo sistema de referencia para SIRGAS corresponde al marco SIRGAS2000, éste incluye las estaciones SIRGAS95, los mareógrafos de referencia de los sistemas de alturas existentes y algunas estaciones fronterizas que permiten la conexión de las redes verticales de primer orden entre países vecinos. Las estaciones del marco de referencia vertical se refieren al sistema SIRGAS, deben ser conectadas mediante nivelación de precisión con los mareógrafos de referencia y sus números geopotenciales deben estar disponibles. Teniendo presente que las densificaciones nacionales de SIRGAS incluyen un número creciente de estaciones de funcionamiento continuo (red SIRGAS-CON), algunas de ellas también se integrarán al marco de referencia
Relaciones entre alturas
P
H
Superficie Terrestre
h
N
Geoide Elipsoide
h=H+N
PARÁMETROS PARA LA TRANSFORMACIÓN DE COORDENADAS LOCALES A GLOBALES
RELACIÓN ENTRE LOS SISTEMAS DE COORDENDAS GEODÉSICOS USADOS EN BOLIVIA
¿CUALES SON LOS SISTEMAS DE REFERENCIA HORIZONTAL UTILIZADOS EN BOLIVIA?
Provisional South American Datum 1956 (PSAD - 56)
Elipsoide Internacional 1924 Es un sistema local Origen en La Canoa, Venezuela
World Geodetic System 1984 (WGS - 84)
Elipsoide WGS - 84 Es un sistema geocéntrico universal Origen centro de la tierra
Z
a= 6.378.388 m b = 6.356.911,9462 m f = 1/297
DATUM HORIZONTAL
b
La Canoa - Venezuela Lat: 8º 34´ N Lon: 63º 51´ W
a
Y
X
Provisional South American Datum 56 - Origen Sudamericano Provisional 56
a = 6.378.137 m b = 6.356.752,3142 m f = 1/298,257223563
Z
b Centro de Masas de la Tierra
a
Y
X
Word Geodetic System 84 - Sistema Geodésico Mundial 84
WGS84 a = 6.378.137 m b = 6.356.752,3142 m f = 1/298,257223563
Comparación de Elipsoides PSAD56 a= 6.378.388 m 160 m b = 6.356.911,9462 m f = 1/297
251 m
251 m
160 m
WGS84
Z
a = 6.378.137 m b = 6.356.752,3142 m f = 1/298,257223563
Y X
Z
PSAD56 a= 6.378.388 m b = 6.356.911,9462 m f = 1/297
Y X
WGS84
Z
Z
PSAD56
a = 6.378.137 m b = 6.356.752,3142 m f = 1/298,257223563
a= 6.378.388 m b = 6.356.911,9462 m f = 1/297
YY XX
Parámetros determinados por DMA Z PSAD56 a WGS84 X = - 270 m PSAD56 Y = 188 m Z = - 388 m
Z
WGS84 Y Y X X
DMA: Defense Mapping Agency - 1972 NIMA: National Imagery and Mapping Agency – 1996 NGA: National Geoespatial-Intelligence Agency - 2004
Parámetros determinados por DMA
WGS84 a PSAD56 X = 270 m Y = - 188 m Z = 388 m
Z
PSAD56
Z
WGS84 Y Y
X X
WGS84
Z
Z
PSAD56
a = 6.378.137 m b = 6.356.752,3142 m f = 1/298,257223563
a= 6.378.388 m b = 6.356.911,9462 m f = 1/297
YY XX
68º 8’ 5’’ W
16º 29’ 34’’ S
La Paz
68º 8’ 5’’ W 68º 8’ 11’’ W
16º 29’ 34’’ S
La Paz La Paz
16 29 47 S
Lat 16 29 47 S
Lat 16º 29’ 34’’ S
Lon 68º 8’ 11’’ W
Lon 68º 8’ 5’’ W
Diferencia en latitud 13’’ - aprox 390 m Diferencia en longitud 6’’ - aprox 180 m
70o
69o
68o
67o
66o
65o
64o
63o
62o
61o
60o
59o
Ejercicios de Geodesia:
58o
9o
9o
10o
10o
11o
11o
Cobija
12o
12o
13o
13o
o
o
14
14 Trinidad
o
15
15o
16o
16o
1- Se tien en las co ord enadas g eodé sic as cu rvilíneas de las Capitales d e Departamen tos en WGS84 y se quiere obtener: 1.1 Transformación a Cooordenadas Geodésicas PSAD56 1.2 Transformación a Coordenadas Cartesianas Espaciales en WGS84 y PSAD56 1.3 Cálculo de las diferencias WGS84 menos PSAD56 1.4 Conclusiones 2- Tomando un c iudad com o or igen determinar: 2.1 Distancia geodésica y distancia espacial entre la ciudad tomada como origen y cada una de las otras capitales en WGS84 y PSAD56 2.2 Calcular las diferencias entre las distancias geodésicas y las dist ancias espaciales en ambos sistemas geodésicos 2.3 Conclusiones
La Paz 17o
17o Cochabamba
18o
Santa Cruz de la Sierra
Oruro
18o
Sucre
19o
19o
Potosí 20o
20o
21o
21o Tarija
22o
22o
23o
23o
3- Tomando la misma ciud ad co mo origen determinar: 3.1 Az. directo e inverso en ambos Sist. Geodésicos 3.2 Conv. de meridianos para cada Sist. Geodésico 3.3 Diferencias de Azimutes entre ambos Sist. Geod. 3.4 Sobre el mapa de Boli via dibujar la línea que une la ciudad origen con cada una de las ot ras ciudades y dibujar el Azimut Directo e Inverso 3.5 Conclusiones
70o 9
69o
68o
67o
o
Ir a Geocalc
1- Se tienen las coo rdenad as geod é sic as cur vilíneas de las Capitales d e Departam ento s en WG S84 y s e quiere obtener: 1.1 Transformación a Cooordenadas Geodésicas PSAD56 1.2 Transformación a Coordenadas Cartesianas Espaciales en W GS84 y PSAD56 1.3 Cálculo de las diferencias WGS84 menos PSAD56 1.4 Conclusiones
10o
11o
Ejemplo TP1-Geodesia
C obija
WGS84
12o
Ciudad 13o
Latitud
Longitud
Altura h
La Paz
16 29 46.56 68 8 11.22 W
Cobija
11 1 38.00 S 68 45 26.65
X
3673 2279360.818 229 2268602.955
Y
-5680527.808 -5835934.888
Z
-1800494.833 -1212005.680
14o
PSAD56 Ciudad
15o
La Paz Cobija
16o
Latitud
Longitud
Altura h
16 29 33.54 S 68 8 5.14 W 11 01 25.02 S 68 45 20.60 W
3582.875 175.128
X
2279630.813 2268872.950
Y
-5680715.792 -5836122.873
Z
-1800106.836 -1211617.682
La Paz
Diferencia s WGS84 - PSAD56
17o
Ciudad La Paz Cobija
Latitud
Longitud
Altura h
00 00 13.02 00 00 12.98
00 00 06.08 00 00 06.05
90.125 53.872
X
Y
Z
-269.995
187.984
-387.997
-269.995
187.985
-387.998
