Información Geodésica


El Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC) tiene dentro de sus múltiples responsabilidades mantener al día y a disposición de los usuarios la información geodésica nacional. Pero, ¿qué es la Geodesia? Clásicamente se considera a la Geodesia como la ciencia que estudia la dinámica a través del tiempo de la forma, el tamaño y el campo de gravedad de la tierra, con el fin de dar soporte a las demás áreas que necesitan de información de posición (Latitud, Longitud y Altura) para llevar a cabo sus tareas. En una definición más moderna, se tendría que esta ciencia tiene por objeto determinar la variabilidad de la figura y magnitud del planeta, para así construir la cartografía correspondiente a una zona determinada. Ciertamente la geodesia está presente en el diario vivir de casi todas las personas, ya sea por medio de localización de servicios y/o personas mediante telefonía móvil, delimitación de linderos de predios, desarrollo de sistemas de información geográfica, levantamientos de obras infraestructurales, e incluso la manipulación de información satelital.


SISTEMA DE REFERENCIA Y MARCO DE REFERENCIA

 

Ahora bien, ¿cómo se obtienen los datos asociados a ubicación y medición? En primer lugar se debe contar con un recurso teórico-matemático que defina ciertos parámetros a fin de establecer coordenadas sobre la superficie terrestre y que permita determinar su respectiva escala y orientación; tal recurso a nivel global se denomina Sistema de Referencia Internacional Terrestre (ITRS por sus siglas en inglés).

 

No obstante, también es necesario llevar a la vida real todos estos conceptos e ideales teóricos, y es así que aparece el Marco de Referencia Internacional Terrestre (ITRF por sus siglas en inglés), que no es más que la materialización o realización del ITRS mediante una red de puntos de precisión (vértices geodésicos) que son calculados usando las directrices del Sistema de Referencia Global. Dicha red se mide por medio de equipos de recepción satelital (GPS – GNSS) donde se capturan y almacenan datos, estos provienen de la observación y seguimiento de cuerpos celestes y satélites artificiales que se consideran fijos en el espacio u orientadores para ubicarse en el entorno, tales como los Quasares. La relación que hay entre el ITRS y el ITRF es similar a la que tiene un plano arquitectónico y la edificación esbozada en el mismo: La Construcción es la materialización de lo que se consigna en el plano.

 

     

Figura 1. Sistemas y Marcos de Referencia. FUENTE: Bosy, J. (2014). Global, Regional and National Geodetic Reference Frames for Geodesy and Geodynamics. Pure and Applied Geophysics, 171(1), 784. Disponible enhttps://link.springer.com/article/10.1007/s00024-013-0676-8

 

Ahora bien, el marco ITRF es de alcance global, por lo que para ganar especificidad a nivel infraestructural y procedimental existen diferentes densificaciones continentales del mismo. Particularmente, la densificación para nuestro continente se denomina como “Sistema de Referencia Geocéntrico para las Américas (SIRGAS)”. Siguiendo el orden de ideas acerca de la materialización de dicho sistema, se tiene que para Colombia existe una densificación de SIRGAS denominada “Marco Geocéntrico Nacional de Referencia (MAGNA-SIRGAS)”. Como tal las densificaciones suponen un aumento de estaciones de seguimiento que deben estar amarradas o en concordancia con las estaciones primarias del ITRF.

 

DATUM GEODÉSICO

 

Con el propósito de obtener una información geodésica acorde a las necesidades de la nación, se deben unir a la infraestructura del marco de referencia un conjunto de cantidades, ecuaciones y parámetros que sirven a su vez para establecer valores numéricos que conocemos como coordenadas (Latitud, Longitud y Altura). A dicho conjunto de datos se le denomina Datum. La definición de un Datum requiere de la asociación de por lo menos tres  cosas: La primera, de un Elipsoide, que es un modelo matemático ideal de la forma de la tierra, el cual presenta un valor para el semieje mayor y otro valor para el achatamiento; la segunda, un punto de origen claramente establecido y la tercera, un parámetro para orientar el elipsoide denominado azimut. Más concretamente, para nuestro país se tiene que  MAGNA-SIRGAS tiene asociado un elipsoide llamado Global Reference System 1980 (GRS80, por sus siglas en Inglés), que se considera equivalente al elipsoide World Geodetic System 1984 (WGS84, por sus siglas en Inglés), el cual es el aceptado internacionalmente como Datum de Referencia Global.

 

¿Por qué se decidieron adoptar esos parámetros en nuestro Datum Nacional? Debido a que las coordenadas obtenidas en campo, al tener  asociados todos esos aspectos anteriormente mencionados, heredan o comparten el mismo marco de referencia que tienen los satélites de la constelación Norteamericana conocida como Sistema de Posicionamiento Global (GPS - Global Positioning System) y en general hacen que sean compatibles con las demás constelaciones de posicionamiento actuales conocidas como el Sistema Global de Navegación Satelital (GNSS - Global Navigation Satellite Systems). Disponer de esta forma la infraestructura geodésica del país nos asegura obtener una gran precisión en la localización o ubicación de cualquier punto sobre la superficie terrestre.

 

Se debe tener presente también que existen Datums diseñados para contemplar cálculos en diversos escenarios. Por ejemplo, para lo que concierne a la estimación de alturas sobre el nivel del mar se usan los Datums Verticales de Referencia. En nuestro país tal Datum se denomina Buenaventura, y se sustenta en el seguimiento y los ajustes hechos a las medidas capturadas por los mareógrafos de Buenaventura, Tumaco, Cartagena y Riohacha desde 1960 hasta la fecha.

 

Además de esto se debe tener en cuenta que la posición de un vértice geodésico se encuentra en un movimiento constante debido a la interacción y movimiento de las placas tectónicas, por lo cual la coordenada obtenida en un vértice para el año 2000 no será la misma de una obtenida sobre el mismo vértice en la actualidad. Para llevar a cabo dicha corrección se hace necesario la utilización de un modelo de velocidades que permita realizar el ajuste de la posición, ya sea llevándola a futuro o a una fecha pasada. En la actualidad se encuentra vigente el modelo de velocidades VEMOS2009, el cual fue generado por la organización SIRGAS. Este es usado para trasladar o corregir las coordenadas de un vértice a la época de referencia dada por el ITRF vigente, con lo cual se hace necesaria su aplicación en cualquier proyecto de infraestructura que se realice en el país.

 

PROYECCIONES CARTOGRÁFICAS

 

Como se mencionó al comienzo, una de las misiones de la geodesia es aportar a la elaboración de cartografía que represente de la mejor forma posible el territorio. Esto es un desafío, puesto que la tierra no es completamente redonda y tiende a asemejarse a un elipsoide de revolución.  Reflejar esta realidad en un plano o superficie bidimensional no es nada sencillo. Justamente las proyecciones cartográficas son formas de plasmar una superficie curva en un mapa.

 

En ese orden de ideas, de acuerdo a la escala de lo que se desea plasmar se elige la opción más adecuada en lo que a proyecciones cartográficas se refiere. En el caso de que se tenga una escala pequeña (como por ejemplo las que van de 1:10.000 a 1:3’000.000) se opta por emplear un sistema de proyección denominado Gauss-Krüger o Proyección Transversa de Mercator. Esta proyección cartográfica, al ser transversa, se construye a partir de un Cilindro tangente al Ecuador, y resulta en una representación que respeta formas pero no conserva su área y distancia real. Para minimizar la distorsión de las propiedades de la región a plasmar, el meridiano central se coloca en el sector que se va a mapear.

                Figura 2. Proyecciones Cartográficas. FUENTE: GitHubGist. [Internet] Argentina.

                Disponible en: https://gist.github.com/jkutianski/6532516

 

Si se van a trabajar escalas grandes (como por ejemplo las que van de 1:500 a 1:2.000, mayor detalle) se ha optado por la Proyección Cartesiana, que también respeta la forma real de los objetos al igual que la Transversa de Mercator y utiliza alturas referidas al nivel medio del mar. No obstante, debido a la matemática involucrada si se compara la distancia entre dos puntos medida en un mapa con proyección Gauss-Krüger con respecto a la distancia real en campo, estas van a distar considerablemente; en cambio, si se hace el mismo ejercicio en un mapa de Proyección Cartesiana la distancia en el mapa y la distancia real serán muy similares.​ La proyección cartesiana se utiliza principalmente para levantamientos topográficos que necesiten de una precisión alta, en cuanto a su localización y conservación de dimensiones.

 

En la actualidad para Colombia se maneja la proyección Gauss-Krüger, la cual mantiene cinco orígenes, ya que la escala de representación permanece constante sobre el meridiano central, pero esta varia a medida que nos alejamos de ella, es decir que tendremos una deformación mayor a medida que nos alejamos del origen sobre la longitud. El origen central se encuentra definido en el Observatorio Astronómico de Bogotá, donde se asignaron los valores de 1 000 000 tanto en la componente Norte como la Este. Los demás orígenes se han generado a 3° y 6° de longitud al este y oeste del central.

 

Origen MAGNA

Coord. Elipsoidales

Coord. Gauss-Kruger

Latitud (N)

Longitud (W)

Norte (m)

Este (m)

Bogotá / Central

4° 35' 46,3215''

74° 04' 39,0285''

1 000 000,00

1 000 000,00

Este

4° 35' 46,3215''

71° 04' 39,0285''

1 000 000,00

1 000 000,00

Este Este

4° 35' 46,3215''

68° 04' 39,0285''

1 000 000,00

1 000 000,00

Oeste

4° 35' 46,3215''

77° 04' 39,0285''

1 000 000,00

1 000 000,00

Oeste Oeste

4° 35' 46,3215''

80° 04' 39,0285''

1 000 000,00

1 000 000,00

                                                                                                 Tabla 1. Coordenadas Orígenes Gauss-Kruger

Figura 3. Orígenes MAGNA. FUENTE: Olaya, Robin (2014). Sistemas de Referencia y Coordenadas Arcgis 10. Disponible en: https://es.slideshare.net/Eduardo_Ch/sistemas-de-referencia-y-coordenadas-arcgis-10.

 


 
 
Beta Magna Pro3

 

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