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GEODESIA

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by

Ibelice Ramirez

on 26 October 2013

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Transcript of GEODESIA

GEODESIA
Ibelice del Pilar Ramírez Sahonero
Estudio y determinación de la forma y dimensiones de la Tierra, su orientación en el espacio, su campo de gravedad y sus variaciones temporales.

GEODESIA
Del griego geo=Tierra y daio=dividir se interpreta como medida de las dimensiones de la Tierra.

Se sustenta en principios fisicomatemáticos.
Se relaciona con Astronomía y Geofísica.

Estudio de las superficies de equilibrio de una hipotética masa fluida.
OBJETIVOS
Estudio de las variaciones periódicas de la vertical.
Determinación de posiciones geodésicas
Determinación del “geoide”.
Estudio de las mareas.
Topografía
CAMPOS DE APLICACIÓN
Cartografía
Fotogrametría
Búsqueda de recursos mineros y energéticos
Información geométrica
Redes Geodésicas
Estudio deformación corteza

Parménides y Empédocles
Plantean esfericidad de la Tierra.
LA GEODESIA A TRAVÉS DE LA HISTORIA
Eratóstenes – Radio de la Tierra
Toscanelli – Mapa influye a Colón
Copérnico – Teoría heliocéntrica

Newton-Picard – Teoría de que la Tierra era un elipsoide de revolución
Legendre – Teorema de resolución plana de triángulos esféricos
Jeffreys e Hirvonen – Publican cálculos de un geoide gravimétrico.
Lanzamiento del primer satélite artificial de la Tierra por los rusos, el Sputnik 1
Primera gran operación europea de Geodesia por Satélites.
Se establecen las redes continentales por técnicas GPS y las redes nacionales de orden cero..
Primeras redes geodésicas mundiales con VLBI para la definición del sistema de orden cero. Se determina y se comienza a usar el Sistema Geodésico Mundial WGS-84

Geodesia Tridimensional
Trata el problema de la forma y dimensiones de la Tierra en un sistema de referencia tridimensional, donde el elipsoide es una superficie auxiliar.

Geodesia Espacial
Nueva rama de la Geodesia trata principalmente con satélites artificiales. Aplica técnicas tridimensionales y resuelve todos los problemas de la Geodesia tanto geométricos como dinámicos. Se incluye métodos VLBI.
DIVISIÓN DE LA GEODESIA
Geodesia Física
Teorías y métodos encaminados a la determinación del geoide, con datos dinámicos o gravimétricos.
Pretende definir las dimensiones y forma de la Tierra con la mayor precisión posible mediante una red de puntos distribuidos por toda la superficie terrestre con coordenadas tridimensionales: longitud, latitud y altitud sobre el nivel medio del mar
GEODESIA INTEGRADA
Aplicación de la metodología científica “Observación, Cálculo y Comprobación”, al estudio de la Tierra
Métodos Geodésicos
Observación astronómica, para obtener las coordenadas de puntos individuales en número reducido.
La Geodesia Clásica adopta una superficie matemática como figura de la Tierra y la recubre con una red de triángulos.
Conociendo las coordenadas de un vértice pueden calcularse las de los demás utilizando para ello trigonometría esférica.
Para la determinación de la altitud se toma una superficie de referencia relacionando aspectos geométricos (elipsoide) y dinámicos (geoide) de la Geodesia.
Se define por las coordenadas de un conjunto de radiofuentes extragaláctica determinadas por observaciones de Interferometría de Muy Larga Base (VLBI).
Sistema de Referencia Celeste Internacional (ICRS)
Sistemas de Referencia
En Geodesia existen dos Sistemas de Referencia fundamentales, con sus correspondientes Marcos.
Sistema de Referencia Terrestre Internacional (ITRS)
Marco de Referencia Celeste Internacional (ICRF)
Se considera fijo en el espacio y se estudian los movimientos de los cuerpos celestes y en particular de los satélites artificiales de uso geodésico, como los de la constelación NAVSTAR del GPS.
Se establecen coordenadas de las estrellas y objetos espaciales.
El origen O está en el baricentro del sistema Solar.
Los ejes (OX, OY, OZ) se encuentran en direcciones fijas respecto a quásares.
El plano principal es próximo al ecuador medio
El eje OZ es perpendicular a este plano dirigido hacia el polo CO.
Marco de Referencia Terrestre Internacional (ITRF)
El centro está en el centro de masas de la Tierra, incluyendo océanos y atmósfera.
El plano principal es el del ecuador terrestre.
El eje OZ es perpendicular al plano principal.
El eje OX es el origen de las longitudes.
El eje OY forma triedro directo con los anteriores.
Está definido por el conjunto de coordenadas de una red de estaciones en la superficie de la Tierra.
se considera fijo en la Tierra y se utiliza para fijar las posiciones, coordenadas, de cualquier punto de la Tierra.
La relación entre los sistemas ICRS e ITRS está dada por las transformaciones de precesión, nutación, rotación de la Tierra y movimiento del polo.

Definiciones
La Eclíptica: es el plano que contiene la órbita de la Tierra alrededor del Sol.
Interferometría de Muy Larga Base (VLBI) por sus siglas en inglés Very Long Baseline Interferometry: consiste en la observación de uno o varios objetos celestes con la ayuda de un gran número de radiotelescopios ubicados en distintas partes de la Tierra .
Radiointerferómetro: es la combinación de radiotelescopios más pequeños para formar el equivalente a uno de mayor tamaño, lo que permite la observación de una radiofuente con mayor resolución.
Precesión: movimiento de la Tierra que se debe a que su eje no es recto, sino que está inclinado por lo que el extremo del eje va recorriendo un círculo y apunta hacia un punto del Universo diferente cada vez hasta que vuelve de nuevo hacia el mismo punto. Tarda unos 26.000 años en volver de nuevo al punto de partida.

Radiotelescopio: instrumento que sirve como receptor de las ondas de radio provenientes del espacio.
Cuásares: son objetos lejanos que emiten grandes cantidades de energía, con radiaciones similares a las de las estrellas. Los cuásares son centenares de miles de millones de veces más brillantes que las estrellas.
Es una figura geométrica representativa del tamaño y forma de la Tierra, la cual considera un achatamiento en las zonas polares y un abultamiento en la zona del Ecuador debido a la fuerza centrífuga que genera el movimiento de rotación.
El eje mayor está representado por el Ecuador y el eje menor por la distancia entre los polos. El elipsoide de referencia más utilizado es el WGS84, debido a que es utilizado por los equipos GPS (Global Positioning System).

La palabra geoide significa “forma de la Tierra”. El geoide es un esferoide tridimensional irregular, con protuberancias y depresiones, que constituye una superficie equipotencial (lugar geométrico de todos los puntos que tienen el mismo valor potencial) imaginaria que resulta de suponer la superficie de los océanos en reposo y prolongada por debajo de los continentes. Para el geoide, el potencial está determinado por el campo gravitatorio terrestre.
El Elipsoide
El Geoide
Comparación entre el Elipsoide y el Geoide
Se define la altura ortométrica como la distancia vertical entre la superficie física de la Tierra y la superficie del geoide (H).

Los receptores GPS permiten calcular las alturas elipsoidales, pero cuando es necesario obtener las alturas respecto al nivel del mar, estas alturas elipsoidales se deben convertir en alturas ortométricas restando la altura del geoide. Aquí se necesita computar las alturas del geoide, dando la latitud y longitud geográficas del lugar.
Si la Tierra fuera geológicamente uniforme y la distribución de la masa fuera idéntica en todos sus puntos, el geoide sería exactamente igual al elipsoide.
Establecer la superficie de referencia de la altura ortométrica, conocida también como altura sobre el nivel medio del mar.
Para poder asignar coordenadas geográficas a los diferentes puntos de la superficie terrestre es necesario “anclar” el elipsoide al Geoide mediante un Punto Fundamental en el que el elipsoide y el Geoide son tangentes, llamado “datum”. De este modo el elipsoide se convierte en un sistema de referencia terrestre.
Principal utilidad del Geoide
Datum Geodésico
GPS - GLOBAL POSITION SYSTEM
Sistema desarrollado por el departamento de defensa de EE.UU (1973-1994),
Permite obtener la posición en cualquier punto de la Tierra (coordenadas) mediante el uso de un aparato receptor que recoge la señal de 24 satélites (NAVSTAR) que orbitan en torno a la Tierra.
El aparato receptor de la GPS es lo que se suele conocer con el simple nombre de GPS.
Datum Horizontal: Proporciona la longitud y latitud del punto fundamental.
Datum Local: Posiciones entre puntos correctas, pero desplazadas respecto al eje de rotación de la Tierra. Sirven para cálculos locales, pero no son útiles para cálculos en grandes regiones.
Datum Global: Geocéntrico y considera para su determinación la velocidad de la luz, la constante de gravitación universal y la velocidad angular de rotación de la Tierra. El más reciente es el WGS84.
Calculado y usado por el Departamento de Defensa de EE.UU. para el posicionamiento GPS.
Sirve como centro geométrico para el elipsoide WGS84 y su eje Z sirve como eje de rotación de este elipsoide de revolución.
WGS84
(World Geodetic System 1984)

Cartografía
Se ocupa del estudio y elaboración de los mapas y su principal problema es el de representar la superficie elegida (elipsoide o esfera), sobre una superficie plana: el mapa.
Sistemas de Proyección:
El cilindro es tangente al elipsoide a lo largo de una línea que define el ecuador.
El Sistema de Coordenadas UTM, en base a una proyección cilídrica, es uno de los más utilizados. en Cartografía
Sistema de Coordenadas Universal Transversal Mercator UTM
Divide la Tierra en 60 husos de 6° de amplitud, numerados del 1 al 60 en sentido Oeste-Este a partir del antimeridiano de Greenwich.
Y en 20 bandas de 8° Grados de Latitud, que se denominan con letras desde la C hasta la X,
Sistema de Coordenadas UPS (Universal Polar Stereographics)
Produce muy poca distorsión en la escala de distancias en los mapas de los casquetes polares y se emplea como complementaria de la Proyección en el sistema UTM.
Las bandas polares no están consideradas en este sistema de referencia. Para definir un punto en cualquiera de los polos, se usa el sistema de coordenadas UPS.
Mapas
Es una representación reducida (a escala) del territorio
Sistemas más usados:
Coordenadas Geográficas
Coordenadas UTM
Cada punto de la superficie terrestre se representa mediante latitud (separación angular entre el paralelo que pasa por ese punto y el ecuador) y longitud (separación angular entre el meridiano que pasa por ese punto y el meridiano tomado como referencia).
A diferencia del sistema de coordenadas geográficas, expresadas en longitud y latitud, las magnitudes en el sistema UTM se expresan leyendo primero el número de huso y después la letra de la fila.
GEODESIA EN BOLIVIA
Instituto Geográfico Militar
Nace con el levantamiento del mapa general del país, en los primeros años de la república por ingenieros militares. Posteriormente en 1936 mediante Decreto Supremo, se crea el “Instituto Geográfico Militar y Catastro Nacional” encargado de la elaboración de la Cartografía Nacional.
Actualmente se ocupa de :
• Confección del mapa General y el levantamiento de la carta fundamental del país.
• Formación de la Carta Militar para las necesidades de la Defensa Nacional.
•Organización de comisiones técnicas y realización de la demarcación de las fronteras internacionales.
• Formación de los mapas físicos, político, económico, etc. El levantamiento de la carta catastral y científica de las propiedades urbanas y rústicas.
• Demarcación de los límites departamentales, provinciales, seccionales y cantonales.
• Mantener relaciones con las instituciones similares extranjeras.
Sección de Geodesia y Topografía
•Realiza trabajo de apoyo de campo, tanto para la carta nacional como para proyectos especiales en favor de empresas e instituciones públicas y privadas. Con ayuda del GPS está completando la información geodésica del país.
• Sección de Sistemas de Información Geográfica y producción de Mapas de Imagen Satelital y Cartografía Temática. Reconocida como la Unidad Sectorial del Ministerio de Defensa en tema ambiental, para realizar Estudios de Evaluación de Impacto Ambiental y aprovechamiento de Recursos Naturales.
Sistema de Referencia Geocéntrico para las Américas (SIRGAS)
Marco de Referencia Geodésico Nacional (MARGEN) de Bolivia está conformado por una red GPS de operación continua de 8 estaciones, una red GPS semi-continua de 9 estaciones y una red GPS pasiva de 125 vértices.
Estaciones SIRGAS-CON utilizadas para el ajuste de la red MARGEN. 15 estaciones fueron introducidas como de referencia, mientras que las 12 restantes sirvieron para validar los resultados obtenidos.
Sección Catastro:
• Sistemas de Información Catastral
• Levantamientos Catastrales urbanos y rurales.
•Sección Límites:
• Proyectar los trabajos a realizar para la demarcación de Unidades Político Administrativas.
• Crear una base de datos con la información de limites existente y mantenerla actualizada.
• Sección Cartografía
• Producción, actualización, mantenimiento y digitalización de la cartografía básica nacional, de cartas aeronáuticas, náuticas y mapas temáticos.
•Sección Fotogrametría:
• proceso y producción de datos digitales de la superficie de la tierra a partir de fotografías aéreas,
• Instituto Geográfico Militar de Bolivia - IGM
• Servicio Nacional de Aerofotogrametría - SNA
•Servicio Nacional de Geología y Técnico de Minas - SERGEOTECMIN
Servicio Nacional de Aerofotogrametría
Es la única entidad autorizada para realizar este tipo de trabajo aéreo.
La fotografía aérea se inicia en Bolivia el 11 de julio de 1928, con tomas aéreas de la ciudad de La Paz, y sus alrededores, habilitándose posteriormente en la Escuela Militar de Aviación de El Alto, un laboratorio de revelado y procesamiento de datos.

Tiene por misión realizar levantamientos de datos con sensores aerotransportados, operaciones de exploración y reconocimiento
Otras Secciones
Servicios
Vuelo aerofotogramétrico
Redes Geodésicas
Apoyos Fotogramétricos
Levantamientos Topográficos
Productos
A color
Fotografías aéreas:
En blanco y negro
Infrarroja
Restitución Aerofotogramétrica:
Plano a escala obtenido de una fotografía aérea Permite visualizar información detallada de: Construcciones, Topografía, Vegetación, Caminos, Ríos, Mobiliario urbano.
Cartografía Temática
A partir de las Ortofotos, se realiza la digitalización y cartografía dirigida a distintas áreas temáticas.
Planimétrica
Cartografía catastral:
Altimétrica Topográfica
Otros Productos
Ortofotos Digitales:
Ortofotos Catastrales:
Imagen de una zona, en la que un alto porcentaje de los elementos presentan una escala homogénea, en teoría libre de errores y deformaciones.
Se aplica en: El campo de la ingeniería y planificación, Ordenamiento urbano, Construcción de redes de servicios, Desarrollo y crecimiento urbano, Asentamientos humanos, Construcciones civiles y otros.
Modelos Digitales del Terreno: Es un conjunto de archivo de datos que contienen la elevación del terreno en un área específica.
Modelo digital de superficie
Modelo digital de elevación aplicado a la identificación de cuencas
Modelo Digital de elevación del Terreno con Sobreposición de ortofoto,
Modelo digital de elevación aplicado a la identificación de sub-cuencas y drenajes
Equipo utilizado
Escaneo de Fotografías en Formato Digital: Digitalización de películas aéreas e impresiones de fotografías en diferentes formatos.

Equipamiento Aéreo:
• Cessna 402C
• Learjet 25B
• Learjet 25D
Equipo aerotransportado:
Sistema Aerométrico Digital A3: Permite la adquisición de imágenes aéreas digitales oblicuas y verticales de alta resolución.
SERVICIO NACIONAL DE GEOLOGÍA Y TÉCNICO DE MINAS (SERGEOTECMIN)
Dependiente del Ministerio de Minería y Metalurgia, fue creado el 2004. Institución orientada hacia la reactivación de la industria minera través de la investigación técnico-científica, en los campos relacionados a la evaluación de los recursos minerales e hídricos.
Tareas
• Actualizar y complementar la Carta Geológica Nacional.

• Generar información básica de los recursos geológicos y mineros y establecer áreas de reconocimiento para futuros trabajos de prospección y exploración minera básica.
Echalar, A. y Sánchez, L. (2010). Ajuste del Marco de Referencia Geodésico Nacional de Bolivia MARGEN – ROC en SIRGAS: MARGEN-ROC –SIRGAS [Monografía] disponible en: http://www.igmbolivia.gob.bo/margen.pdf
Valdez, J. C. Geodesia Básica. Antioquía: Universidad de Antioquía, [Presentación] disponible en: http://antares.udea.edu.co/descargas/Juan/SIG_INER/U%20de%20A_SIG_SESION_3_Geodesia_Basica.pdf consultada 11 de septiembre de 2013

Páginas Consultadas para las siguientes definiciones:

Cuásares: http://www.astromia.com/universo/quasares.htm consultada 2 de octubre de 2013
Eclíptica: http://astroayuda.net/ecliptica.htm consultada 22 de octubre de 2013
Interferometría de muy larga base: http://es.wikipedia.org/wiki/Interferometr%C3%ADa_de_muy_larga_base consultada 3 de octubre de 2013
Precesión y Nutación: http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/alumno/1ESO/Astro/contenido14.htm consultada 2 de octubre de 2013
Proyección estereográfica polar: http://es.wikipedia.org/wiki/Proyecci%C3%B3n_estereogr%C3%A1fica_polar consultada 6 de octubre de 2013
Radiointerferómetro: http://diccionario.sensagent.com/Radiointerfer%C3%B3metro/es-es/ consultada 2 de octubre de 2013
Radiotelescopio: http://www.astromia.com/glosario/radiotelescopio.htm consultada 2 de octubre de 2013

Páginas de instituciones consultadas:

http://www.igmbolivia.gob.bo/i_marco_legal.php
http://www.snabol.com.bo/?option=com_content&view=article&id=35
http://www.sergeotecmin.gob.bo/?q=node/5
http://itrf.ensg.ign.fr/GIS/index.php
Administrar el programa “Sistema de Catastro Minero de Bolivia” (SACMB), siendo responsable en la ejecución de las siguientes tareas: Elaboración e impresión de relaciones planimétricas. Actualizar la cuadricula minera. Verificación y seguimiento al estado de las concesiones por cuadriculas y pertenencia. Mantener actualizada la Base de Datos.
Plano Catastra
Plano Definitivo
Relación planimétrica
• Procesamiento de la información satelital tomada en campo y por las estaciones de referencia.

• Realizar los trabajos de campo y gabinete, en el levantamiento del catastro minero nacional.

Nutación: se debe a la atracción gravitatoria de la Luna y es un cabeceo del extremo del eje terrestre a medida que describe el círculo originado por la precesión.

Datum Vertical: Proporciona la altura del punto fundamental.
Sánchez, F. (2004). Geodesia y Cartografía: Los Conceptos y su Aplicación Práctica. Madrid: EOGIS S.L.
Seeber, G. (2003) Satellite Geodesy: Foundations, Methods, and Applications. Berlín: Walter de Gruyter.
Sevilla, M. (2013) Introducción histórica a la Geodesia. Madrid: Universidad Complutense de Madrid.
Urrutia, J. (2006) Cartografía, orientación y GPS. Lasarte-Oria: Etor-Osto
Bibliografía:
Webgrafía:
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