Geodesia

Bienvenidos
Geodesia
Norma Técnica
Sistema Geodésico Nacional y Estándares de Exactitud Posicional
Día
Tiempo
minutos
Tema
Propósito
Instructor
9:15 - 9:30
15 de
noviembre
Tipo de Sesión
Participante
Resultado(s) esperado(s)
Bienvenida
9:30 - 11:00
Que los participantes
Introducción a la Geodesía identifiquen los conceptos
básicos de Geodesia.
Sesión expositiva
Se identifiquen los conceptos basicos
para plantear un panorama claro sobre
los trabajos geodésicos
11:00 - 11:30
Posicionamiento GPS
ITRF
Que los participantes
conozcan los elementos
teóricos basicos para la
obtencion de coordenadas
GPS
Sesión expositiva
Se identifique la utilizacion de
estaciones de la RGNA, asi como de
estaciones de la RGNP
11:30 - 12:00
Cambio del Marco de
Referencia Terrestre
Que los participantes
conozcan los aspectos
involucrados en el cambio
de marco y lo referente al
procedimiento de
transformación de
coordenadas
12:00 - 12:30
Diario oficial_Normas
Técnicas de Geodesia
Que los participantes
conozcan los documentos
normativos asociados a las
actividades geodésicas.
Gilberto
Eugenio
Hernández
12:30 - 13:00
13:00 - 14:30
Se identifiquen las ventajas de la
migración del marco de referencia.
Sesión expositiva
Se conozca la fecha de la publicación y
entrada en vigor de la norma
reconociendo los alcances, relaciones,
objetivos, ámbitos de aplicación y
aspectos que regula la norma técnica.
Sesión expositiva
Se identifique como esta conformado el
Sistema Geodesico Nacional, su
normatividad y aplicaciones
Sesión expositiva
Se identifiquen los conceptos de
exactitud, precision y clsificación de
trabajos geodésicos
Receso
Que los participantes
Norma Técnica del Sistema conozcan la norma técnica
Geodesico Nacional
del Sistema Geodesico
Nacional
Gilberto
Eugenio
Hernández
14:30 - 14:45
15:00 - 16:00
Sesión expositiva
Receso
Norma Técnica de
Estandares de Exactitud
Posicional
Que los participantes
conozcan los estandares de
exactitud posicional para los
levantamientos geodésicos
Gilberto
Eugenio
Hernández
Conceptos Básicos
Sistema de Referencia Geodésico
Marco de Referencia
Sistema Geodésico Nacional
El cambio de marco
Ajuste Riguroso
Conceptos Básicos
GEODESIA
DEFINICIÓN
Geodesia : Es la ciencia que desarrolla y estudia los
métodos, tecnologías y procedimientos dirigidos a
determinar con exactitud el tamaño y la forma de la
Tierra, incluyendo su campo gravitacional en el tiempo.
GEODESIA
•
El problema de la Geodesia es la determinación de la figura de
la Tierra y de su campo gravitatorio en función del tiempo, así
como también la determinación del elipsoide medio terrestre a
partir de parámetros observados sobre la superficie o desde el
exterior.
GEODESIA
ESTUDIO DE LA FORMA
Nuestro planeta en realidad tiene una forma mucho más complicada de lo que se
pudiese lograr con una representación matemática de alguna figura que se le asemeje.
La superficie del mar
también es irregular!
GEODESIA
La forma de la Tierra se a semeja a un elipsoide, con radio levemente más
grande en el ecuador (a) que en los polos (b).
La Elipse
GEODESIA
Una elipse es la curva cerrada que resulta
al cortar la superficie de un cono por un
plano oblicuo al eje de simetría –con
ángulo mayor que el de la generatriz
respecto del eje de revolución. Una elipse
que gira alrededor de su eje menor genera
un esferoide achatado, mientras que una
elipse que gira alrededor de su eje principal
genera un esferoide alargado.
•
•
•
Una elipse es una figura
matemática que se define por:
– Semi -eje mayor (a)
– Semi -eje menor (b)
Es una figura geométrica
simple
No puede ser detectada
por instrumentos
GEODESIA
ELIPSOIDE DE REVOLUCIÓN
Sólido geométrico, generado por la rotación de una elipse
alrededor de uno de sus ejes.
GEODESIA
Un punto sobre una elipsoide se representa con la combinación de dos ángulos.
P
P
P
El punto P tiene coordenadas latitud φP y longitud λP
GEODESIA
La altura h del punto P tiene como referencia el elipsoide.
P
hP
P
P
El punto P tiene altura hP
1
GEODESIA
El elipsoide es una superficie imaginaria que en algunos lugares pasa encima
del nivel del mar y en otras partes queda por debajo.
¿Y qué es el Geoide?
GEODESIA
GEOIDE
Superficie equipotencial que mejor se ajusta al NMM.
Los cambios en el campo de gravedad debido a los efectos de variación en la
densidad y distribución de masas de la Tierra determinan la forma irregular del
geoide.
GEODESIA
El geoide es otra superficie imaginaria que representa el nivel medio del mar
y sirve como referencia para determinar alturas ortométricas.(alturas con
respecto al n.m.m.)
GEODESIA
GEOIDE
Un problema fundamental de la geodesia es determinar esa superficie equipotencial. Los
cambios del campo de gravedad terrestre determinan la forma irregular del geoide debido a
los efectos de variación en la densidad y distribución de masas de la Tierra.
GEODESIA
GEOIDE
Combinando información de un modelo de alturas geoidales con alturas geodésicas
obtenidas mediante GPS es posible obtener alturas ortométrias de cualquier punto
sobre el terreno.
H = h –N
H es el valor de altura ortométrica; h es el valor de altura geodésica (GPS) y N es el
valor de altura geoidal dada por el modelo geoidal.
GEODESIA
SUPERFICIES DE REFERENCIA
Topográfica sobre la que se desarrollan las mediciones
Matemática (elipsoide) sobre la que se hacen los cálculos
Física (Geoide) superficie equipotencial similar al NMM
GEODESIA
ALTURAS
h = Altura elipsoidal o geodésica (la proporciona el GPS)
H = Altura Ortométrica (similar a a.s.n.m)
N = Altura u ondulación geoidal (modelos geoidales)
h
H
N
H=h-N
GEODESIA
H=h-N
GEODESIA
Área de datos
necesarios
El valor de N en un punto de
la República se estima en
función de la aceleración de
la gravedad en ese punto.
Pero para hacer cálculos
precisos,
se
requiere
adicionar datos circundantes
en un perímetro amplio.
Punto de Cálculo
GEODESIA
Carta topográfica 1:50000
2
GEODESIA
El proceso “Desarrollo de la Solución Geoidal
para el Área Mexicana” tiene el objetivo de
entregar un modelo digital de alturas
geoidales.
En este contexto, un modelo digital es un arreglo de datos que
asocia un valor de elevación a cada celda de una malla regular.
GEODESIA
GGM10
GEODESIA
DATUM:
Cualquier cantidad o conjunto de ellas que sirve como referencia
para calcular otras.
Ejemplo de datum vertical.
Sistema de Referencia
Geodésico
GEODESIA
World Geodetic System 1984 (WGS84) Sistema de referencia terrestre que
utiliza el Sistema de Posicionamiento Global (GPS), fue creado desde 1967
utilizando observaciones Doppler del sistema de satélites de navegación
Transit.
El WGS84 ha experimentado refinaciones con observaciones GPS y otros
sistemas geodésicos satelitales de tal forma que se adapte lo mejor posible a
toda la Tierra, la primera en 1994 WGS84(G730), otra en 1996
WGS84(G873), y la más reciente en 2002 WGS84(G1150).
GEODESIA
El Servicio Internacional de Rotación de la Tierra y Sistemas de
Referencia (IERS), proporciona, entre otros productos, el Sistema
de Referencia Terrestre Internacional (ITRS) a la comunidad
geodésica, astronómica y geofísica.
La materialización de este Sistema es el Marco de Referencia
Terrestre Internacional (ITRF) en sus diferentes realizaciones y
épocas se efectúa mediante la ubicación de puntos físicos sobre la
superficie de la Tierra.
GEODESIA
El WGS84 (World Geodetic System 1984) y el ITRS (International Terrestrial
Reference System), son ejemplos de los sistemas de referencia globales
obtenidos a partir de observaciones satelitales en los que el origen es el
centro de masas de la tierra.
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GPS
El Sistema de Posicionamiento Global (GPS por sus siglas en Inglés) es un sistema de
posicionamiento y tiempo, desarrollado y operado por el Departamento de la Defensa
de los Estados Unidos. Nació en 1973 remplazando al viejo sistema de navegación
satelital denominado TRANSIT.
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Geocéntrico
A partir del centro de masas de la Tierra se fija el origen de un sistema cartesiano de coordenadas,
alineando el eje primario (Z) con el eje de rotación natural del planeta (Polo Norte).
Greenwich
Además se define la orientación del eje secundario (X) en dirección con el meridiano de Greenwich. El
tercero de los ejes (Y) queda determinado con un sistema de mano derecha.
GEODESIA
Por lo tanto un Sistema de Referencia consiste de una serie de prescripciones y
convenciones junto con un modelo requerido para definir en cualquier momento un
sistema de ejes coordenados.
Marco de Referencia
GEODESIA
Son realizaciones físicas de los sistemas de referencia, mediante la
materialización de puntos sobre la superficie terrestre, directamente
accesibles por ocupación u observación.
GEODESIA
En México ha sido utilizado el Marco Geodésico NAD-27 (North
American Datum of 1927) con las siguientes desventajas :
o
Marco solamente horizontal (2 dimensiones)
o
Baja precisión comparativa con marcos recientes.
o
Incapaz de soportar la exactitud en 3 dimensiones de la tecnología
moderna de posicionamiento.
o
Mezclar NAD-27 con tecnología moderna solo introduce errores y
distorsiones.
NAD-27 es un marco de referencia antiguo y considerado obsoleto
para aplicaciones de alta precisión.
GEODESIA
Sistema Geodésico Local
 Punto de origen sobre la superficie terrestre
 Sistema bidimensional (Φ,λ)
 Elipsoide local (su centro difiere del centro de masas de la tierra)
Geoide
Centro del
Elipsoide
Tierra
Elipsoide
Centro de
Masas de la
Tierra
 El Geoide y el Elipsoide coinciden en su punto de origen (Altura Geoidal = 0)
 Azimut del punto de origen hacia otra estación.
GEODESIA
PARÁMETROS QUE DEFINEN EL NAD27
Fecha de
adopción
Semieje mayor del elipsoide de Clarke de
1866
a = 6’378,206.4 m
1879
Semieje menor del elipsoide de Clarke de
1866
b = 6’356,583.8 m
1879
Latitud del punto inicial (Meads Ranch)
φo = 39º 13’ 26.686”
1901
Longitud del punto inicial (Meads Ranch)
λo = 98º 32’ 30.506”
1901
Acimut geodésico punto inicial  Waldo
αoi = 75º 28’ 09.64”
1927
Desviación de la vertical en el meridiano
ξo = -1.02”
1948
Desviación de la vertical en el primer
vertical
ηo = -1.79”
1948
N* = 0
1967
Altura geoidal del punto inicial
GEODESIA
Triangulaciones geodésicas principales de México en NAD27.
Marco de
Referencia
NAD27
GEODESIA
Los Marcos Geodésicos recientes y más conocidos son:
WGS-84 (World Geodetic System)
ITRF (International Terrestrial Reference Frame)
El ITRF a cargo del Servicio Internacional de Rotación de la Tierra
y el WGS-84 del Departamento de Defensa de los Estados Unidos.
GEODESIA
Datum
Elipsoide
Alcance
Estado
ITRF
GRS80
Global
Tiende al
refinamiento
WGS84
WGS84
Global
Tiende al
refinamiento
NAD27
CLARKE
1866
Regional,
local
Casi
obsoleto
ITRF = International Terrestrial Reference Frame = Marco de Referencia Terrestre Internacional
GRS = Geodetic Reference System = Sistema de Referencia Geodésico
WGS = World Geodetic System = Sistema Geodésico Mundial
NAD = North American Datum = Datum de Norte América
Para fines cartográficos ITRF es similar a WGS84
GEODESIA
International Terrestrial Reference Frame (ITRF):
El ITRF fue establecido a finales de 1988 por el IERS para sustentar las
actividades científicas que requieran coordenadas muy precisas. Es la
realización física del sistema de referencia del ITRS.
GEODESIA
Debido al comportamiento dinámico de la tierra (variaciones en la velocidad
de rotación, variaciones del eje de rotación, tectónica de placas, etcétera) los
marcos de referencia requieren ser actualizados periódicamente, de manera
que se garantice consistencia entre las redes geodésicas.
GEODESIA
En nuestro país, la materialización del ITRF se da a través de la Red Geodésica Nacional Activa (RGNA), y su
densificación por medio de levantamientos GPS sobre monumentos en toda la República, que conforman la Red
Geodésica Pasiva.
Actualmente la RGNA se conforma de 26 estaciones considerando las estaciones cooperativas, con recepción
continua de los satélites de la constelación NAVSTAR.
Sistema Geodésico Nacional
Marco Geodésico Nacional
Red Geodésica Nacional
Pasiva
Red
Horizontal
Red Vertical
Red
Mareográfica
Red
Gravimétrica
Red
Geodésica
Nacional
Activa (RGNA)
Mediante el uso de tecnologías probadas se realizan las operaciones de
campo para colectar y procesar datos, que ligados al Sistema Geodésico de
Referencia Nacional, se integran al marco de referencia geodésico, conforme
a normas y especificaciones técnicas.
El Marco en la IDEMEX
El cambio de Marco
¿Por qué el cambio de marco?
A partir de la adopción del Sistema de Referencia Terrestre Internacional
como base del Marco de Referencia Geodésico Horizontal, y la utilización
generalizada de las técnicas de medición geodésicas basadas en el Sistema
de Posicionamiento Global (GPS), nuestro país desarrollo un nuevo marco
constituido por las Redes Geodésicas Nacionales Activa y Pasiva,
denominado Marco de Referencia Terrestre Internacional de 1992, con datos
de la época 1988.0 (ITRF92, época 1988.0)
Debido al comportamiento dinámico de la Tierra en el tiempo (principalmente
desplazamiento de las placas tectónicas y efectos locales o regionales), las redes
geodésicas acusan efectos de distorsión, ya que la posición de los puntos en el marco de
referencia se mantiene fija conforme a la época oficial, en tanto que la superficie terrestre
se mueve.
Esto hace necesario la actualización del marco geodésico a una época de referencia
reciente, con el objetivo de mejorar la consistencia de las redes y minimizar las
distorsiones acumuladas en el tiempo.
Adicional a lo anterior, migrar a ITRF2008, época 2010.0 permitirá:
•Obtener coordenadas de mayor precisión
•Garantizar solución estable
•Evitar obsolescencia del Marco Geodésico Nacional
•Comparar y estandarizar resultados en el ámbito internacional
Ajuste Riguroso
GEODESIA
Durante muchos años en los procedimientos adoptados para el procesamiento de
datos GPS se asumía una cierta estabilidad espacial en el marco de referencia oficial,
considerando las coordenadas de las estaciones de la red geodésica horizontal como
fijas en el tiempo. Para gran parte del territorio nacional, dicho procedimiento
“tradicional” de procesamiento de datos proporciona una precisión suficiente para la
mayoría de las aplicaciones cartográficas, sin embargo el dinamismo de la corteza
terrestre en algunas zonas del país, que afecta la consistencia de las redes
geodésicas, y la existencia de proyectos en los que por su naturaleza y objetivos se
requiere obtener las mejores exactitudes posibles, hacen necesaria la aplicación de un
procedimiento que considere los desplazamientos que sufre la red geodésica con el
tiempo.
GEODESIA
GEODESIA
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