Ge098 - Oficina de la UNESCO en MONTEVIDEO

III CONGRESO GEOMATICA 2002.
NOMBRE DEL TRABAJO: UN NUEVO ENFOQUE EN EL ANÁLISIS Y EMPLEO
DE LA INFORMACIÓN BATIMÉTRICA APLICADA A
LA CARTOGRAFÍA MARINA.
TEMÁTICA EN QUE CLASIFICA:
AUTORES:
PONENTES:
INSTITUCIÓN:
DIRECCIÓN POSTAL:
TELÉFONO:
FAX:
CORREO ELECTRÓNICO:
CARTOGRAFÍA MARINA.
ING. HILARIO CALDERÓN LAMOTTE
ING. HILARIO CALDERÓN LAMOTTE
OFICINA NACIONAL DE HIDROGRAFÍA Y GEODESIA
AVE 47 NO. 2829 KOHLY. PLAYA. LA HABANA.
29-0928, 29-0926
23-0967
RESUMEN.
La Hidrografía, como ciencia, presupone el arte de la representación cartográfica de las
profundidades marinas. Durante los procesos de confección de las cartas, genéricamente
hablando, se realiza un conjunto de trabajos entre los que se incluyen las mediciones y trabajos
de levantamiento de los objetos y características del terreno para su posterior representación. El
presente artículo está dirigido a promover un nuevo enfoque del análisis e interpretación de las
mediciones y trabajos de levantamiento de las profundidades que caracterizan el fondo marino
para su posterior representación cartográfica.
El proceso de medición de profundidades es conocido como Batimetría y su información
resultante con el término Información batimétrica. Los productos hidrográficos relacionados
con la cartografía náutica se pueden dividir en dos grandes grupos genéricos: La carta náutica y el
mapa batimétrico. Las cartas náuticas son empleadas para la determinación y mapificación de la
posición de las embarcaciones o medios empleados en la navegación marítima. Los mapas
batimétricos, conocidos también como mapas topo-batimétricos son empleados y diseñados para
la representación topográfica del fondo marino o fluvial, en su totalidad o de modo parcial.
Como todos los mapas, las cartas náuticas son también una caricatura de la realidad que solo
resaltan los principales peligros o los más sobresalientes que atentan contra la seguridad a la
navegación.
Los mapas batimétricos, igual que las cartas náuticas, la manera fundamental de obtener la
información batimétrica es mediante la realización de levantamientos con el la introducción del
método hidroacústico, que es el más empleado para la obtención de la información batimétrica.
Un elemento fundamental en la cartografía digital es el sistema de aseguramiento de la calidad de
los datos empleados en la misma. Existen varios métodos para el logro de una cartografía digital
confiable desde el punto de vista de la calidad, el más empleado es la digitalización de las
producciones en formato de papel, pero se corre el riesgo del traslado de los errores presentes en
las cartas de papel, al formato digital, y el otro, que es el más confiable en nuestro criterio, el
cual emplea la información estructurada en capas lógicas de datos y se caracterizan por el control
geoestadístico de los datos y sus correspondientes Metadatos, mediante los cuales se logra el
empleo de los Sistemas de Información Geográficos (SIG).
En la cartografía marina electrónica existen en la práctica diferentes tipos de SIG, según el tipo
de información que gestiona: Sistema de Información y Visualización de las cartas Electrónicas
(SIVCE), el Sistema de Información Marina (SIM) y el Sistema de Información y Visualización
de la Información de las Zonas Costeras y Oceánicas (SIVZCO). Nuestro país en la rama de la
cartografía digital marina se encuentra en la elaboración de un programa integral de desarrollo de
estos SIG específicos para el manejo sostenible de los recursos y su aplicación de manera
práctica de los receptores GPS incorporados por los diferentes tipo de usuarios en toda esta zona
de competencia en la esfera marina y la franja costera.
III CONGRESO GEOMATICA 2002.
UN NUEVO ENFOQUE EN EL ANÁLISIS Y EMPLEO DE LA INFORMACIÓN
BATIMÉTRICA APLICADA A LA CARTOGRAFÍA MARINA
ING. HILARIO CALDERÓN LAMOTTE1
INTRODUCCIÓN.
La Hidrografía como ciencia presupone el arte de la representación cartográfica de las
profundidades marinas, fundamentalmente en mapas, planos y cartas, según corresponda, con
todas las exigencias técnico - metodológica que entrañan los procedimientos relacionados con la
cartografía tradicional y aun más cuando está relacionada con el advenimiento de la era digital.
En el constante desarrollo e interacción de los conocimientos y fundamentos científicos de los
estudios hidrográficos se observa un aumento en las exigencias metodológicas que conllevan a
un acelerado ritmo de superación de los profesionales de la rama y más exigen, cada vez más de
estos, una mayor creatividad y aplicación práctica de los conocimientos aprendidos.
Este es el caso de la interpretación de la información batimétrica en función de la cartografía
marina.
LA CARTOGRAFÍA.
Como elemento inicial nos referiremos a la cartografía como término científico, que presupone el
arte y la ciencia que consiste en la representación gráfica, bajo la forma de Cartas geográficas,
sean marinas o de cualquier otro tipo, de los detalles físicos de la superficie de la tierra o de otro
tipo de astro. Este término es aplicable además, para designar al conjunto de trabajos y
actividades diversas de las personas que contribuyen a la elaboración de la carta, como término
genérico.
Durante los procesos de confección de las cartas, genéricamente hablando, se realiza un conjunto
de trabajos entre los que se incluyen las mediciones y trabajos de levantamiento de los objetos y
características del terreno para su posterior representación, donde estos son realizados con una
mayor o menor precisión en función de la escala de la representación final deseada.
1
Especialista en Hidrografía y Ayuda a la Navegación.
Oficina Nacional de Hidrografía y Geodesia. Teléfono 29-0928. Fax 23-0967
El presente artículo está dirigido a promover un nuevo enfoque del análisis e interpretación de las
mediciones y trabajos de levantamiento de las profundidades que caracterizan el fondo marino
para su posterior representación cartográfica.
El proceso de medición de profundidades es conocido como Batimetría y su información
resultante con el término Información batimétrica, la que presupone la característica que
describe la profundidad del mar, la configuración del fondo marino, el tipo de las estructuras
morfológicas del lecho marino y de los obstáculos navigacionales situados en el mismo. La
información batimétrica está compuesta por los siguientes campos fundamentales:
1.
2.
3.
4.
Profundidades.
Líneas de igual profundidad.
Estructuras del fondo marino.
Obstrucciones subacuáticas.
En la actualidad con el incremento y desarrollo de los medios de navegación comercial se exige,
además de la información descrita, la siguiente:
1. Configuración del lecho marino.
2. Descripción de la estructura del fondo.
3. Capas de sedimentación.
En gran medida el aspecto cualitativo de la información batimétrica está fundamentado en la
calidad de la información que describa el fondo marino.
La información batimétrica tiene muchas aplicaciones prácticas en diferentes esferas económicas.
Estas son fundamentalmente las siguientes:
1. Seguridad a la navegación marítima.
2. La definición de las áreas de crecimiento y hábitat de los elementos bióticos con
importancia comercial.
3. Definición de las áreas de distribución de los crustáceos.
4. La correcta mapificación de los residuales de los derrames de petróleo.
5. La ubicación y localización de estructuras petrolíferas.
6. Las operaciones de dragado.
7. Los estudios científicos.
8. Los Análisis de la diversidad minero metalúrgica en el mar.
9. La construcción de obras hidrotécnicas.
10. La delimitación de los posibles peligros relacionados con el empleo de instrumentales de
pesca (redes, rastras, palangres)
11. El trazado de cables y tuberías subacuáticas.
12. La delimitación marítima de las zonas económicas de un Estado.
Partiendo del análisis de los campos usuarios de la información batimétrica los productos
hidrográficos relacionados con la cartografía náutica se pueden dividir en dos grandes grupos
genéricos:
1. La carta náutica.
2. El mapa batimétrico.
Las cartas náuticas, conocidas también como cartas de navegación o cartas hidrográficas son
empleadas para la determinación y mapificación de la posición de las embarcaciones o medios
empleados en la navegación marítima o fluvial, según sea el caso. Son diseñadas, además, para
reunir todas las especificaciones y exigencias de la navegación marítima, representando las
profundidades del mar, la naturaleza del fondo, las elevaciones peligrosas para la navegación, la
configuración de la línea de costa y sus características más relevantes desde el punto de vista de
la navegación y representan también la posición y características de los medios de señalización
marítima.
Las cartas náuticas se emplean para advertir además a los marinos y demás usuarios de esta
información sobre la ubicación de los límites marítimos.
Los mapas batimétricos, conocidos también como mapas topo-batimétricos son empleados y
diseñados para la representación topográfica del fondo marino o fluvial, en su totalidad o de
modo parcial. Generalmente los mapas batimétricos representan las profundidades mediante las
líneas de contorno o gradientes.
Como se puede observar existen semejanzas y diferencias marcadas entre ambos productos
cartográficos marinos. Como objetivo práctico pretendemos resaltar las principales diferencias
considerando su perfil de utilidad y valor de uso.
1. Ambos productos son altamente especializados para diferentes fines y representan
diferentes elementos físicos.
2. En la vida práctica muchos especialistas erróneamente consideran posible la sustitución
de uno por el otro, fundamentados en que ambos representan y visualizan profundidades
del fondo marino.
3. La carta náutica es diseñada y producida para garantizar y fundamentar la navegación en
el mar, principalmente; por lo que debe ser la base para el ejercicio gráfico de la
cartografía de la derrota de los marinos en sus medios flotantes, además de brindar la
información sobre la naturaleza y posición de los peligros a la navegación.
LA CARTA NÁUTICA.
En la carta náutica se representa mediante las líneas de igual profundidad, la línea de
advertencia, o línea de seguridad, que alerta a los marinos “mantenerse fuera de la misma o
tocará fondo”, a pesar de que la información primaria es la batimétrica su objetivo principal es, y
no otro, evitar la varadura de las embarcaciones y sus consiguientes pérdidas económicas y
ecológicas.
Como todos los mapas, las cartas náuticas son también una caricatura de la realidad que solo
resaltan los principales peligros o los más sobresalientes que atentan contra la seguridad a la
navegación. Este es el principio que hace que las cartas náuticas no sean tan exactas en cuanto al
completamiento de la información batimétrica en toda su extensión, basados en los objetivos
para los que están diseñadas. En otras palabras, no representan las verdaderas formas del relieve
marino.
La diferencia de la posición y magnitud de la línea de advertencia, depende de la embarcación
tipo o específica que navega o navegará en la zona objeto de representación en la carta náutica, y
por esta razón que los hidrógrafos deben reflejar numerosas líneas de advertencia, para
garantizar mayor posibilidades a los marinos para proyectar, evaluar y corregir su derrota de
navegación.
Erróneamente se interpreta la línea de advertencia como una simple isobata, pero en las cartas
náuticas esta solo advierte a los navegantes quienes navegan en dirección a tierra a partir de
donde su embarcación peligra, según lo explicado anteriormente. Por esta razón consideramos
que esta línea debe ser considerada como línea de contorno.
La línea de contorno no une en sí a todas las profundidades de igual magnitud cercanas entre sí,
sino solo las más significativas teniendo en cuenta el principio anteriormente descrito. Esta es la
razón fundamental por la que las cartas náuticas no describen el lecho marino y son inapropiadas
para ser empleadas con otros fines.
EL MAPA BATIMÉTRICO.
El mapa batimétrico está diseñado para satisfacer la descripción detallada del lecho marino y no
para satisfacer las demandas de seguridad a la navegación de los marinos y sus embarcaciones.
Este producto cartográfico representa el fondo marino tal y como es en la realidad y como su
homólogo terrestre representa las curvas de nivel (profundidad) en la posición exacta.
Al igual que las cartas náuticas, la manera fundamental de obtener la información batimétrica es
mediante la realización de levantamientos con el empleo del método hidroacústico, que es el más
empleado para la obtención de la información batimétrica, pero no el único. En la práctica
existen otros métodos por ejemplo el escandallo, la vara, entre otros que son los llamados
tradicionales o complementarios, y existen además, los levantamientos aéreos, por ejemplo, la
fotogrametría y la tecnología láser, pero estos se pueden describir como métodos adicionales. La
diferencia cualitativa entre los métodos de obtención de la información batimétrica radica en el
procedimiento de medición directa de la información en tiempo real.
Para el logro de un cubrimiento correcto en los mapas batimétricos se necesita de un gran
volumen de datos colectados de diferentes levantamientos realizados por diferentes grupos
hidrográficos y períodos de tiempo.
El conjunto de datos necesarios para la preparación del mapa batimétrico debe cumplir con las
siguientes características:
 Cubrir la mayoría del área a ser mapificada, empleándose el mismo sistema de
posicionamiento y método hidroacústico, de manera que todas las fuentes de errores puedan
ser controladas y analizadas.
 Presentar una red densificada de líneas de control batimétricos, que permita el análisis
geoestadístico de la calidad y precisión de las mediciones realizadas.
 Lograr el levantamiento de las principales características del relieve marino.
Para la compilación de un mapa batimétrico es necesario cumplir con las siguientes etapas
inexorablemente:
1. Seleccionar el área a mapificar.
2. Reunir todos los datos de profundidad que se posea y estén disponibles de diferentes
fuentes.
3. Revisar todos los informes científico técnico finales de cada una de las fuentes
disponibles. Toma de la decisión de aceptación o rechazo.
4. Realizar el análisis geoestadístico acerca de la calidad de las mismas. Toma de la decisión
de aceptación o rechazo.
5. Combinar todas las fuentes en una misma escala y proyección cartográfica.
6. Realizar el análisis geoestadístico acerca de la calidad de las mismas. Toma de la decisión
de aceptación o rechazo particular.
7. Preparación para trazado de las isobatas, como elemento primario para el cálculo de los
gradientes.
Los pasos restantes responden a la necesidad específica de cada tipo de objetivo final a cumplirse
con el mapa batimétrico.
LA CARTOGRAFÍA NAUTICA DIGITAL.
La cartografía, como concepto, ha sido descrita anteriormente, pero cuando nos referimos a esta
como elemento digital nos fundamentamos en su definición como método de representación de la
información mediante combinaciones de datos discretos y discontinuos.
Un elemento fundamental en la cartografía digital es el sistema de aseguramiento de la calidad de
los datos empleados en la misma. Existen varios métodos para el logro de una cartografía digital
confiable desde el punto de vista de la calidad, el más común es la digitalización de las
producciones en formato de papel, pero se corre el riesgo del traslado de los errores presentes en
las cartas de papel, al formato digital, y el otro, que es el más confiable en nuestro criterio, el
cual emplea la información estructurada en capas lógicas de datos y se caracterizan por el control
geoestadístico de los datos y sus correspondientes Metadatos, mediante los cuales se logra el
empleo de los Sistemas de Información Geográficos (SIG).
En la cartografía marina electrónica existen en la práctica diferentes tipos de SIG, según el tipo
de información que gestiona:



El Sistema de Información y Visualización de las cartas Electrónicas (SIVCE).
El Sistema de Información Marina (SIM).
El Sistema de Información y Visualización de la Información de las Zonas Costeras y
Oceánicas (SIVZCO).
Cada una de estas clasificaciones no son más que la aplicación práctica de los SIG para fines
específicos, donde la diferencia de estos sistemas con los tradicionales radica en que estos
funcionan soportados por las Normas Internacionales de Intercambio de datos marinos OHI / S57, y que son compatibles con las Normas ISO 8122, que regulan el intercambio y las
transferencia de los datos en formato digital.
Nuestro país en la rama de la cartografía digital marina se encuentra en la elaboración de un
programa integral para el desarrollo de estos SIG específicos para el manejo sostenible de los
recursos y su aplicación de manera práctica con el empleo de los receptores GPS incorporados
por los diferentes tipo de usuarios en toda esta zona de competencia en la esfera marina y la
franja costera.
Este programa tiene su materialización en la actualidad en la representación de todo el juego
maestro de cartas náuticas de Cuba en formato digital en su versión RASTER, los cuales pueden
ser empleados por los usuarios de las mismas de conjunto con los receptores GPS a bordo de las
embarcaciones. Además, se trabaja en el desarrollo, manejo y control sistemático del sistema de
aseguramiento a la calidad de un centro nacional de datos digitales que permita afrontar con
calidad la demanda, cada vez más creciente de los productos cartográficos principales de nuestro
Servicio Hidrográfico y Geodésico
CONCLUSIONES.
Muchos especialistas de la esfera marina y algunos que por razones objetivas tienen que tratar de
una manera constante o casual con la información batimétrica para satisfacer las necesidades de
descripción del relieve del fondo marino y desconocen que están introduciendo errores y por
consiguiente no consideran todos los elementos necesarios para la correcta toma de decisión
técnica, cuando usan las cartas náuticas incorrectamente, en lugar de emplear los mapas
batimétricos.
El ejemplo más demostrativo es el momento de la definición del talud o la pendiente del fondo
para, por solo citar un caso, el trazado de la línea de ubicación en el fondo del mar de un emisario
submarino o de un cable submarino de telecomunicaciones y en el proceso de planificación se
considere el relieve del fondo más suave de lo que es en realidad, trayendo consigo un gasto
elevado de recursos materiales y financieros innecesarios.
Consideramos que es necesaria la divulgación aún más de las características y objetivos de estas
dos producciones cartográficas y proponemos una diferenciación en formatos de ambos
productos para que en el sector usuario no sean empleados incorrectamente.
El empleo de la cartografía náutica digital ha acelerado y facilitado el trabajo con los datos
derivados de los levantamientos batimétricos, lográndose con ella la posibilidad del manejo de
grandes volúmenes de datos en formato digital en las cuatro dimensiones, por lo que impone una
mayor atención al empleo de los metadatos para que certifiquen la calidad de los mismos. En
nuestro país se han dado pasos importantes de la materialización práctica de estos.
REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA.
1. Calderón, H. 2000. Criterio general para la estimación de la exactitud en los levantamientos
hidrográficos. ONHG. Cuba.
2. Calderón, H. 2001. Principios de los levantamientos batimétricos areales y su aplicación
práctica en la República de Cuba. ONHG. Cuba
3. Kalaminzhuck, V. 1975. Hidrografía. HIDROMETEOIZDAT. Rusia
4. Monahan, D. 1999. Metodología para la interpretación de la información hidrográfica. BHI.
Mónaco
5. Organización Hidrográfica Internacional. 1990" Diccionario hidrográfico". SP-32. BHI.
Mónaco
Anexo 1.
Representación virtual del fondo marino de una zona de la Bahía de Cienfuegos.
Levantamiento realizado en el año 2000.
22.15
22.14
22.13
22.12
-80.53 -80.52 -80.51
-80.5
-80.49 -80.48 -80.47
Relieve sombreado del fondo marino de la misma zona.
22.15
22.14
22.13
22.12
-80.53
-80.52
-80.51
-80.5
-80.49
-80.48
-80.47
Anexo 2.
Representación de la información batimétrica a ser reflejada en la cartografia nautica, en
funcion del producto cartografico especifico.
A) Una representación de la información de una carta náutica.(La información batimétrica
neta, sin considerar el resto de la información útil).
22.155
2.7
3.0
22.15
4.5
11.5
8.3
8.3
5.8
5.4
8.7 9.2
2.8
22.145
8.4 8.7
7.47.67.6
6.5
3.3
7.4
11.1
9.6
9.4
11.5
11.1
10.0
3.4
7.5 8.1
22.14
3.0
3.8
5.7
3.8
22.135
10.1 10.4
11.4
11.0 11.8
7.7
8.8
10.5
0.9
5.5
1.3
4.7
5.3
22.13
3.9
7.1
8.6
10.5
1.1
22.125
1.5
2.5
7.1
6.5
4.0
11.4 11.3
8.8 9.7
22.12
-80.535
-80.53
-80.525
-80.52
-80.515
-80.51
-80.505
-80.5
-80.495
-80.49
-80.485
-80.48
-80.475
-80.47
-80.465
B) Un mapa batimétrico.(La información batimétrica neta y destacándose el
comportamiento del gradiente en la zona de análisis).
22.155
22.15
22.145
22.14
22.135
22.13
22.125
22.12
-80.535
-80.53
-80.525
-80.52
-80.515
-80.51
-80.505
-80.5
-80.495
-80.49
-80.485
-80.48
-80.475
-80.47
-80.465