Modelos de Transformacion

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Instituto Geográfico Nacional
Transformaciones entre
sistemas de referencia
Miguel Ángel Cano Villaverde
Jefe del Servicio de Programas Geodésicos
Centro de Observaciones Geodésicas – Instituto Geográfico Nacional
1
Instituto Geográfico Nacional
™El establecimiento de un datum clásico
Medidas geodésicas
Superficie
real de la
Tierra
Medidas geodésicas
Aproximación
como geoide
Materialización
sobre la
superficie real
de la Tierra
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
Aproximación
como elipsoide 2p
Colocación del
elipsoide 6p
2
22
1
™ED50, ED77, ED79, ED87
ED50
ED77
Fecha del Congreso
ED79
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
ED87
3
33
™El establecimiento de un SGR Geocéntrico
Medidas geodésicas
espaciales
Establecimiento de
3 ejes y un centro
de masas
Superficie
real de la
Tierra
Materialización/
mantenimiento
del Sistema
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
[Colocación de
un elipsoide
únicamente si se
necesitan
coordenadas
geodésicas]
4
44
2
™SGR Geocéntrico – Precisiones relativas
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
Fecha del Congreso
5
55
™SGR Geocéntrico
EUREF89 ÆETRS89
IBERIA95
REGENTE
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
6
66
3
™SGR clásico - SGR geocéntrico
Fecha del Congreso
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
7
77
™Situación de partida
Si las coordenadas de todos los puntos fueran exactas
en cada sistema de referencia, la transformación sería
trivial Æ 7 parámetros de transformación únicos
Surge el problema al tener que determinarse la
transformación a partir de puntos cuya situación,
dentro de su sistema de referencia, contiene un error
diferente en cada punto.
Los parámetros dependerán del conjunto de puntos
empleado para su cálculo, de sus precisiones, etc…
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
8
88
4
™Situación de partida
Existe un conjunto de puntos “único”, y coordenadas en el 1er SGR
(SGR1) y de algunos en el 2º (SGR2).
Las coordenadas de puntos comunes son dos aproximaciones de una
realidad única e indeformable
Cada conjunto de coordenadas posee cierto “grado de aproximación” que
depende de ...
La precisión de las observaciones primitivas (las medidas)
Grado de exactitud de las correcciones aplicadas a las observaciones
para adecuarlas a la realidad física o a la superficie de referencia para
los cálculos y el ajuste final (p. ej. “reducción” de distancias o
ángulos).
Herramientas (programas) utilizadas en el ajuste de red y la forma en
que se ha aplicado (p. ej. “puntos fijos).
Adecuación al modelo geométrico de representación:
bidimensional (latitud y longitud, o abscisa y ordenada en una
“proyección cartográfica” plana)
tridimensional (cartesianas X,Y,Z, o ϕ,λ,h referidas al elipsoide
asociado).
Fecha del Congreso
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
9
99
™Conceptos
La transformación, en primera instancia, debe responder al
tipo de “transformación de semejanza” por su propia
naturaleza (Collier et al., 1996).
El tipo de acuerdo de las coordenadas transformadas con las
conocidas en el segundo sistema responde a la imprecisión
que tengan las del conjunto menos preciso. La transformación
no hace que las coordenadas mejoren su precisión.
Se debe elegir como conjunto primero aquel que se estime
más preciso y con mayor coherencia interna.
Los parámetros obtenidos (el modelo) serán diferentes si la
cantidad de puntos comunes considerados es diferente, o,
incluso considerando el mismo número de vértices, si se elige
otro conjunto de puntos comunes.
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
10 1010
5
™Conceptos
La elección de puntos comunes debe procurar, en cuanto
sea posible, cubrir la zona holgadamente y con uniformidad.
Si se dispone de mayor densidad en una parte de ella, los
puntos ignorados en la obtención del modelo pueden ser
utilizados como test para estimar la bondad del ajuste, junto
con los residuos del ajuste por mínimos cuadrados.
La aplicación de los parámetros de transformación debe
hacerse a todos los puntos, los comunes y los no comunes, y
es muy conveniente que figuren junto con la relación final de
coordenadas transformadas; así es posible reconstruir el
conjunto primitivo posteriormente. Aún más, si en el futuro
se dispusiera de mejor conjunto con coordenadas en ambos
sistemas - más puntos y mejor distribuidos -, se podrían
calcular mejores parámetros.
Fecha del Congreso
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
11 1111
™Datos de partida
REGENTE
Diferencias ED50ETRS89
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
12 1212
6
™Datos de partida
MODELO
PREDICCIÓN
ROI
REGENTE
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
Fecha del Congreso
13 1313
Ondulaciones en el SGR local
Permite solucionar el
problema de que las
coordenadas en ED50
no son espaciales
para poder aplicar
con rigor las
transformaciones
espaciales
(ϕ , λ , h) ED50
( X , Y , Z ) ED50
( X , Y , Z ) ETRS89
(ϕ , λ , H ) ED50
(ϕ , λ , H ) ETRS89
Ibergeo95
(ϕ , λ , N ) ED50
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
(ϕ , λ , N ) ETRS89
14 1414
7
Conversión de coordenadas
N
(X,Y,Z) SGR 1 ⇔ (ϕ ,λ , h)SGR 1 ⇔ (X UTM ,YUTM ,H)SGR 1
Transformación de coordenadas
SGR Global
N1
(X,Y,Z) SGR 1 ⇔ (ϕ ,λ , h)SGR 1 ⇔ (X UTM ,YUTM ,H)SGR 1
SGR Local
N2
Transformación
de coordenadas
(X,Y,Z) SGR 2 ⇔ (ϕ , λ , h)SGR 2 ⇔ (X UTM ,YUTM ,H) SGR 2
Conversión de
coordenadas
Fecha del Congreso
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
15 1515
Instituto Geográfico Nacional
Métodos clásicos
Instituto Geográfico Nacional
Madrid, mayo 2007
16
8
™Traslación simple
Es el método más simple de todos y consiste únicamente en
trasladar las coordenadas un Δϕ, Δλ o Δe, Δn si se trata de
coordenadas planas.
El área geográfica de aplicación es muy reducida, en general
no es recomendable su utilización excepto para mapas
impresos individuales.
Este método está siendo aplicado desde hace tiempo en
cartas náuticas o mapas de uso militar donde en ambos
casos es necesario tener una estimación rápida de la relación
entre el sistema local y el geocéntrico.
En grandes escalas se puede comprobar que para el ámbito
de aplicación de una hoja aislada cualquier transformación
corresponde en esencia a una traslación para el caso ED50ETRS89, se puede despreciar el pequeño giro y la escala
residual.
Aún siendo un método simple se puede encontrar en la
documentación oficial de cambio de datum, como por
ejemplo en Australia
Fecha del Congreso
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
17 1717
™Traslación simple
Desplazamientos simples de coordenadas
• Sistema más sencillo.
• Consiste en seleccionar varios puntos cercanos
conocidos en ambos sistemas (REGENTE) y calcular
unos desplazamientos medios en función de las
coordenadas de los puntos en los dos sistemas.
•
•
•
Δλ = λ ED50 - λ WGS84
Δϕ = ϕ ED50 - ϕ WGS84
Δh = H - h
• Se obtienen precisiones por debajo del decímetro en
planimetría y por debajo del metro en altimetría.
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
18 1818
9
™Traslación simple
Desplazamientos simples de coordenadas
Ejemplo: sobre los vértices REGENTE de las hojas
MTN 507, 508, 533 y 534, sin modelo de geoide
507
533
508
534
507
508
533
532
Promedio
Incr. X
Incr. Y
Incr. H
109.23
109.14
109.36
109.17
109.23
207.05
207.16
207.04
207.15
207.10
-53.54
-52.64
-53.31
-51.99
-52.87
Puntos REGENTE
Punto a interpolar
Fecha del Congreso
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
19 1919
19
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
20 2020
20
™Traslación simple
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
10
™Traslación simple
Fecha del Congreso
21 2121
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
™Semejanza bidimensional
Recomendados cuando la zona objeto de la
transformación sea de reducidas dimensiones.
Su empleo es obligado cuando, en ambos sistemas,
sólo se dispone de coordenadas superficiales
(curvilíneas o planas) para los puntos comunes.
Se obtienen cuatro parámetros (dos de translación,
uno de escala, y otro de giro).
⎡ X 2 ⎤ ⎡ X 1 ⎤ ⎡ΔX 0 ⎤
⎡cos κ
⎢Y ⎥ = ⎢Y ⎥ + ⎢ΔY ⎥ + μ ⎢ sin κ
⎣
⎣ 2 ⎦ ⎣ 1 ⎦i ⎣ 0 ⎦
− sin κ ⎤ ⎡ X 1 ⎤
cos κ ⎥⎦ ⎢⎣Y1 ⎥⎦ i
i = {1L n}
μ Æ Factor de escala
κ Æ Giro
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
22 2222
11
™Semejanza bidimensional
Al ser el giro muy pequeño, el sistema se escribe:
⎡ X 2 ⎤ ⎡ΔX 0 ⎤
⎡1
⎢Y ⎥ = ⎢ΔY ⎥ + (1 + μ )⎢κ
⎣
⎣ 2 ⎦ ⎣ 0⎦
− κ ⎤⎡ X1⎤
1 ⎥⎦ ⎢⎣Y1 ⎥⎦ i
i = {1L n}
− κ ⎤ ⎡ X1 ⎤
μ ⎥⎦ ⎢⎣Y1 ⎥⎦ i
i = {1L n}
O lo que es lo mismo:
⎡ X 2 ⎤ ⎡ΔX 0 ⎤ ⎡ X 1 ⎤ ⎡ μ
⎢Y ⎥ = ⎢ΔY ⎥ + ⎢Y ⎥ + ⎢κ
⎣ 2 ⎦ ⎣ 0 ⎦ ⎣ 1 ⎦i ⎣
La resolución requiere un mínimo de dos puntos, si bien un
número inferior a cuatro resulta poco satisfactorio.
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
Fecha del Congreso
23 2323
™Transformación Molodensky (5 parámetros)
El planteamiento teórico implica del sistema local:
eje de rotación del elipsoide es paralelo al geocéntrico
origen de longitudes es paralelo al del sistema geocéntrico
acimutes Laplace mantienen en el sistema local la
reorientación de la red.
No existe cambio de escala
Z1
Así, las incógnitas son:
Z2
( X o , Yo , Z o ) (Δa , Δf )
O1
X1
O2
X2
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
Y1 Y
2
pues
(R
X
, RY , RZ , dL ) → 0
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
24 2424
12
™Transformación Molodensky (5 parámetros)
Se obtienen así las fórmulas de Molodensky
( RM + h)Δϕ = sin ϕ cos λΔX 0 + sin ϕ sin λΔY0 − cos ϕΔZ 0 −
− ( RM a / b + RN b / a ) sin ϕ cos ϕΔf − ( RN e 2 sin ϕ cos ϕ )Δa
( RN + h) cos ϕΔλ = sin λΔX 0 − cos λΔY0
Δh = − cos ϕ cos λΔX 0 − cos ϕ sin λΔY0 − sin ϕΔZ 0 + a / RN Δa − RN b / a sin 2 ϕΔf
ƒ Modelo utilizado comúnmente en receptores y software GPS
de mano
ƒ La NIMA calculó unos parámetros para España y Portugal en
el año 1991 utilizando 18 puntos (!!)
ΔX0 = -84 m ±5
ΔY0 = -107 m ± 6
ΔZ0 = -120 m ± 3
Δa = -251 m
Δf = -0.000014192702
25 2525
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
Fecha del Congreso
™Transformación clásica 3D de 7 parámetros
Ejes casi paralelos
Las coordenadas se cambian a un Z
1
nuevo sistema realizando:
Z2
1) traslación de los centros
(ΔX o , ΔYo , ΔZ o )
O1
2) Rotación de los ejes
(Ω X , Ω Y , Ω Z )
3) Cambio de escala
(μ )
X1
O2
X2
Y1
Y2
En total 7 parámetros
Se efectúa sobre las coordenadas cartesianas
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
26 2626
13
™Transformación Bursa-Wolf
Bursa-Wolf
ZW
RZ
P
ZL
RY
r
XL
ZW
r
XW
OW
r
XO
OL
ZL
YW
XW
YW
Z0
Y0
X0
YL
XL
XL
Fecha del Congreso
YL
XW
RX
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
⎛ XW ⎞
⎛ XL ⎞
⎜
⎟ r
⎜ ⎟
r
X W = ⎜ YW ⎟; X L = ⎜ YL ⎟
⎜Z ⎟
⎜Z ⎟
⎝ W⎠
⎝ L⎠
27 2727
™Transformación Bursa-Wolf
MATRIZ DE GIRO
Teniendo en cuenta que los giros son pequeños, se
pueden considerar como elementos diferenciales.
La matriz total de giro será despreciando
elementos diferenciales de segundo orden es:
Ωz −ΩY ⎞
0⎞ ⎛ 1
⎛ 1 Ωz 0⎞ ⎛ 1 0 −ΩY ⎞ ⎛1 0
⎟
⎟ ⎜
⎟⎜
⎟⎜
⎜
Ω= ΩZ ⋅ΩY ⋅ ΩX ≈ ⎜−Ωz 1 0⎟⋅⎜ 0 1 0 ⎟⋅⎜0 1 ΩX ⎟ = ⎜−Ωz 1 ΩX ⎟
⎜ 0
0 1⎟⎠ ⎜⎝ΩY 0 1 ⎟⎠ ⎜⎝0 −ΩX 1 ⎟⎠ ⎜⎝ ΩY −ΩX 1 ⎟⎠
⎝
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
28 2828
14
™Transformación Bursa-Wolf
Componiendo cada uno de los elementos, la
ecuación final será:
⎛ Xi
⎜
⎜ Yi
⎜Z
⎝ i
⎛ Xi
⎜
⎜ Yi
⎜Z
⎝ i
⎞
⎛ 1
⎛ ΔX o ⎞
⎟
⎟
⎜
⎜
⎟ = ⎜ ΔYo ⎟ + (1 + μ ) ⋅ ⎜ − Ω Z
⎟
⎟
⎜ Ω
⎜
⎝ Y
⎠ L ⎝ ΔZ o ⎠
⎛ Xi ⎞
⎞
⎛ ΔX o ⎞ ⎛ 0
⎟
⎜
⎟
⎟ ⎜
⎜
⎟ = ⎜ Yi ⎟ + ⎜ Δ Yo ⎟ + ⎜ − Ω Z
⎟
⎜
⎟
⎟ ⎜
⎜
⎠ L ⎝ Z i ⎠W ⎝ Δ Z o ⎠ ⎝ Ω Y
ΩZ
1
− ΩX
ΩZ
0
− ΩX
− ΩY ⎞ ⎛ X i
⎟ ⎜
Ω X ⎟ ⋅ ⎜ Yi
1 ⎟⎠ ⎜⎝ Z i
− ΩY ⎞ ⎛ X i
⎟ ⎜
Ω X ⎟ ⋅ ⎜ Yi
0 ⎟⎠ ⎜⎝ Z i
⎞
⎟
⎟
⎟
⎠W
⎛ Xi
⎞
⎜
⎟
⎟ + μ ⋅ ⎜ Yi
⎜Z
⎟
⎝ i
⎠W
⎞
⎟
⎟
⎟
⎠W
( X i , Yi , Z i )L
Æ COEFICIENTES CONOCIDOS
( X i , Yi , Z i )W
(ΔX i , ΔYi , ΔZ i ) Æ TÉRMINOS INDEPENDIENTES
(ΔX o , ΔYo , ΔZ o , Ω X , Ω Y , Ω Z , μ ) Æ INCÓGNITAS
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
Fecha del Congreso
29 2929
™Transformación Bursa-Wolf
El sistema de ecuaciones de observación para el
ajuste por mínimos cuadrados queda:
⎛M
⎜
⎜1
⎜0
⎜
⎜0
⎜
⎝M
M
M
M
0 0
0
1 0
Z
W
0 1 −Y
W
M M
M
r r r
Ax − l = 0
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
M
−Z
W
0
X
W
M
M
M
Y
W
−X
W
0
M
X
W
Y
W
Z
W
M
(
⎛ ΔX 0 ⎞
⎜
⎟
M
⎛
⎞
⎜ ΔY0 ⎟
⎞
⎜
⎟
⎟
⎜ ΔZ ⎟
⎜ X L − XW ⎟
⎟
⎜ 0⎟
r
− ⎜ YL − YW ⎟
=0
⎟
⎜ ΩX ⎟
⎜
⎟
⎟
⎜Ω ⎟
⎜ Z L − ZW ⎟
⎟
⎜ Y ⎟
⎜
⎟
⎟
⎜Ω ⎟
M
⎝
⎠⎛⎜ 3nx1⎞⎟
⎠(3nx 7 ) ⎜ Z ⎟
⎝
⎠
μ
⎝
⎠(7 x1)
x = AT A
)
−1
AT l
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
30 3030
15
™Transformación Molodensky-Badekas
Badekas-Molodensky
RZ
ZW
r
r
XM
YM
r
XO
OL
Y0
ZL
ZW
YW
ZM
OW
XM
RX
XW
YW
Z0
YL
X0
XL
YL
⎛ XW ⎞
⎜
⎟
X W = ⎜ YW ⎟
⎜Z ⎟
⎝ W⎠
XW
Fecha del Congreso
RY
P
r
XL
XL
r
(XW − X M )
ZL
⎛ XL ⎞
⎜ ⎟
X L = ⎜ YL ⎟
⎜Z ⎟
⎝ L⎠
⎛ XM ⎞
⎜
⎟
X M = ⎜ YM ⎟
⎜Z ⎟
⎝ M⎠
31 3131
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
™Transformación Molodensky-Badekas
Básicamente es igual que el de Bursa-Wolf, pero reduciendo
las coordenadas al baricentro del sistema. Se suele resolver en
dos pasos:
1)Se calculan la escala y las rotaciones
⎛ x1 ⎞ ⎛ x1 ⎞
⎛ x1
⎜ ⎟ ⎜ ⎟
⎜
y
y
⎜ 1⎟ ⎜ 1⎟
⎜ y1
=
+
⎜z ⎟ ⎜z ⎟
⎜z
⎜ 1⎟ ⎜ 1⎟
⎜ 1
⎜M⎟ ⎜M⎟
⎜
⎝ ⎠ L ⎝ ⎠W ⎝ M
0
− z1
z1
− y1
0
x1
M
M
y1 ⎞
⎟
− x1 ⎟
0 ⎟
⎟
M ⎟⎠W
⎛ μ ⎞
⎜
⎟
⎜Ω ⎟
⋅⎜ X ⎟
Ω
⎜ Y⎟
⎜Ω ⎟
⎝ Z⎠
2)Se aplican los ya calculados a los baricentros de ambos
sistemas para calcular la traslación
x1 = X 1 − X
y1 = Y1 − Y
z1 = Z1 − Z
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
⎛X
⎛ ΔX 0 ⎞ ⎛⎜ X ⎞⎟ ⎛⎜ X ⎞⎟
⎜
⎟
⎜
⎜
⎟
⎜
⎟
⎜Y
Y
Y
Y
=
−
−
Δ
⎜ 0⎟
⎜
⎜ ΔZ ⎟ ⎜⎜ Z ⎟⎟ ⎜⎜ Z ⎟⎟
⎝ 0 ⎠ ⎝ ⎠ L ⎝ ⎠W ⎜⎝ Z
0
Z
−Z
0
−Y
X
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
⎛ μ ⎞
⎟
Y ⎞ ⎜
⎟ ⎜ΩX ⎟
−X⎟ ⎜
⎟
⎟ Ω
0 ⎟⎠ ⎜⎜ Y ⎟⎟
W Ω
⎝ Z⎠
32 3232
16
™7 Parámetros Península
Para mantener los valores de los residuos por debajo
de 2 m se divide en dos transformaciones, mas una
para Baleares
NW_PENINS.
PENINSULA
BALEARES
ΔX0 (m)
ΔY0 (m)
178.383
131.032
181.4609
83.172
100.251
90.2931
ΔZ0 (m)
μ (ppm)
221.293
-21.2
163.354
-9.39
187.1902
-17.57
ΩX (“)
Ω Y (“)
Ω Z (“)
0.5401
-0.5319
-1.2438
-0.0195
0.1435
0.4922
-0.1263
-1.1436
-0.3935
Estadísticas
# puntos
Media
Std Dev
Max
Min
Rango
95%
99%
EP
829
0.03
0.62
1.80
-2.28
4.08
1.23
1.54
Fecha del Congreso
NP
829
0.18
0.56
2.24
-2.37
4.61
1.11
1.39
E NWP
162
0.02
0.40
1.28
-0.80
2.08
0.79
0.99
N NWP
162
-0.07
0.25
0.57
-0.76
1.33
0.50
0.62
33 3333
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
™Sectorizació
Sectorización de los pará
parámetros (Colombia)
Región
I
ϕ = 10,0 ...
13,0 N
λ = 73,0
...71,0 W
II
ϕ = 9,4 ...
11,6 N
λ = 76,0
...73,0 W
III
ϕ = 8,0 ...
9,4 N
λ = 77,6
...74,4 W
IV
ϕ = 5,0 ...
9,4 N
λ = 74,4
...72,0 W
ΔX
[m]
-806,413
100,783
336,026
963,273
ΔY
[m]
-263,500
187,382
348,565
486,386
Pará
metr
o
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
ΔZ
[m]
-622,671
-47,000
252,978
190,997
λ
-2,081 616
E-05
-1,356 561
E-05
-5,771 909
E-06
-1,389 914
E-05
Rx
[rad]
6,018 583
E-05
-4,471 839
E-05
-8,358 813
E-05
-7,992 171
E-05
Ry
[rad]
-1,450 001
E-05
1,175 093
E-05
-3,057 474
E-05
-8,090 696
E-06
Rz
[rad]
-1,892 455
E-04
-4,027 967
E-05
7,573 031
E-06
1,051 699
E-04
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
34 3434
17
™Transformación polinómica
Consiste en aplicar unos
polinomios de superficie que
nos dan los incrementos en
latitud, longitud (y altitud
elipsoidal si se precisa),
mediante la aplicación del
método de regresión múltiple,
partiendo de las coordenadas
conocidas en ambos sistemas.
Tiene la ventaja, respecto a la
semejanza, de conseguir
absorber irregularidades a lo
largo y ancho de la extensión
a estudiar, adaptando mucho
mejor los resultados.
Fecha del Congreso
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
35 3535
™Transformación polinómica
VARIABLE REAL
La formulación general para la Ecuación de Regresión
Múltiple viene expresada como:
f (u , v) = a0 + a1u + a2 v + a3u 2 + a4uv + a5v 2 + ... + annu n v n = ϕ dest . − ϕorig . = Δϕ
g (u, v) = b0 + b1u + b2 v + b3u 2 + b4uv + b5v 2 + ... + bnnu n v n = λdest . − λorig . = Δλ
Donde: a , a ,..., a
0
1
n
b0 , b1 ,..., bn
u = k (ϕ − ϕ m )
v = k (λ − λm )
k
ϕ, λ
ϕ m , λm
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
Coeficientes del polinomio a determinar
Lat. y Lon. normalizadas
Factor de paso de grados a radianes
Lat. y Longitud
Lat. y Longitud media de la zona
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
36 3636
18
™Transformación polinómica
VARIABLE COMPLEJA
La formulación general para la Ecuación de Regresión
Múltiple viene expresada como:
λ ′ + i ⋅ Ψ ′ = ∑ (K j + i ⋅ K ′j )⋅(λ + i ⋅ Ψ ) j
n
j =0
Donde Ψ es la latitud isométrica.
Básicamente consiste en generar un único polinomio, lo que
equivale a imponer en los dos de variable real, la condición de
conformidad
Ψ
Fecha del Congreso
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
37 3737
™Transformación polinómica
Intuitivamente puede parecer la mejor solución aquella que
incluya más coeficientes, si bien no es así.
En la varianza del modelo:
⎛ ∑ scR ⎞
⎜
⎟
⎜ n − k −1 ⎟
⎝
⎠
influye el número de coeficientes y además, pude haber
problemas de multicolinealidad si se incluyen muchos.
Los procedimientos más usados para seleccionar los
coeficientes que deben entrar en el modelo son: Eliminación
Progresiva, Introducción Progresiva y Regresión paso a paso.
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
38 3838
19
™Transformación polinómica
ELIMINACIÓN PROGRESIVA:
Este procedimiento parte del modelo de regresión con todos los
coeficientes y en cada etapa se elimina el que menos influye
(aplicando el t de Student) hasta un cierto límite. Ventaja: No elimina
coeficientes significativos, pero necesita mucho cálculo.
INTRODUCCIÓN PROGRESIVA:
Inverso al anterior, parte sin ningún coeficiente y se va introduciendo
en cada etapa el más significativo hasta un cierto límite de parada.
Ventaja: necesita menos cálculo. Inconveniente: Al ir incluyendo
coeficientes, tienen dependencia con los ya agregados.
REGRESIÓN PASO A PASO:
Combinación de los anteriores, comenzando como el de introducción
progresiva, pero planteando en cada etapa si todos los coeficientes
introducidos deben permanecer, terminando cuando ningún
coeficiente entra ni sale.
Fecha del Congreso
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
39 3939
™Transformación polinómica
Polinomio NIMA
Con:
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
40 4040
20
™Regresión Múltiple
Estadísticas
Media
Std Dev
Max
Min
Rango
95%
99%
EComplejo
0.00
0.38
0.99
-1.82
2.81
0.76
0.95
NComplejo
0.00
0.35
1.25
-2.29
3.54
0.76
0.89
E Real
0.00
0.24
0.93
-1.08
2.01
0.48
0.60
N Real
0.00
0.23
1.04
-1.42
2.46
0.46
0.57
REGENTE
VR
Fecha del Congreso
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
VC
41 4141
™MODELADO DE LA DISTORSIÓN
ƒEl cambio teórico de datum debería poder llevarse acabo mediante
traslación, rotación y cambio de escala.
ƒLas transformaciones descritas anteriormente se basan en esta
característica.
ƒSin embargo, la materialización de la realidad terreno en cada caso
provoca ligeros cambios de forma a lo largo de la red.
ƒAl establecer cada marco de referencia, se habrán usado métodos
de medida distintos, criterios de ajuste diferentes como considerar
puntos fijos aquellos con un error excesivo, errores de medida,
Distintos factores humanos, estrategias de procesamiento, etc.
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
42 4242
21
™MODELADO DE LA DISTORSIÓN
ƒEstas causas generan que nos encontremos diferencias existentes
dependientes de la situación.
ƒEstas diferencias que se encuentran a nivel local se le denomina
DISTORSIÓN, y no puede ser modelado mediante una simple
transformación conforme.
ƒDebemos tener en cuenta estas pequeñas diferencias que, además,
no tienen por qué ser iguales, pudiéndose observar valores más
elevados, por ejemplo, en zonas de costa (mal ajuste geométrico)
ƒSe debe recurrir entonces a transformaciones más complejas que la
de semejanza
Fecha del Congreso
43 4343
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
™MODELADO DE LA DISTORSIÓN
Técnicas basadas en la eliminación de la distorsión de la red
de
ado n
l
e
d
ó
Mo storsi
di
a
cal
Es
a
tem
Sis
ción
Trasla
B
Rotación
Sistema A
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
44 4444
22
™MODELADO DE LA DISTORSIÓN
ƒ El procedimiento habitual para realizar una transformación entre
sistemas de referencia geodésicos modelando la distorsión consiste
en cuatro pasos fundamentalmente.
1. Calcular la mejor transformación conforme posible entre los
dos datums. Ésto elimina la diferencia entre los mismos debida
únicamente al cambio de Sistema Geodésico de Referencia pero
no tendría en cuenta el cambio de forma.
2. Obtener las diferencias entre el valor en el datum de llegada
y el obtenido a partir de esta primera transformación conforme,
que representan la distorsión.
3. Modelar la distorsión.
4. Obtener la transformación conjunta
“conformidad+modelo de distorsión”
Fecha del Congreso
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
45 4545
™Método inverso de la distancia
ƒ Consiste en hacer media ponderada con los valores de N puntos
próximos al de interpolación. También llamado método gravitacional
ƒ Se usa ponderando en función del inverso de al distancia del
punto a interpolar con los que le rodean.
ƒ Las distancias se suelen elevar a una potencia (generalmente al
cuadrado) y cuanto más alta es esta potencia, más peso se le da a
los puntos próximos de los alejados.
Z ( x, y ) =
n
zi
i =1
n
i
∑d
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
1
∑d
i =1
p
p
i
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
46 4646
23
™Superficies de Mínima Curvatura.
ƒ
Desarrollado inicialmente por Briggs, se basa en la generación
una superficie de interpolación de manera que al atravesarla
pasando por los puntos del ajuste, la curvatura sea mínima.
ƒ
La idea mezcla ingeniería mecánica y teoría de elasticidad.
ƒ
Consiste en considerar una lámina en equilibrio donde las
fuerzas que actúan lo hacen de forma perpendicular a aquella,
sin existir fuerzas de cizalla ni tensiones.
ƒ
En el caso que tratamos, las fuerzas actuantes serían las
distorsiones de la red en esos puntos.
Fecha del Congreso
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
47 4747
™Superficies de Mínima Curvatura.
ƒLa deformación de la lámina se corresponde con la solución de la
ecuación biarmónica:
∂ 4 w 2∂ 4 w ∂ 4 w P
+
+
=
∂x 4 ∂x 2 ∂y 2 ∂y 4 D
donde D se conoce como rigidez a la flexión, P la fuerza y w el
desplazamiento, siendo P=0 en los puntos que no sean dato (la
distorsión es la fuerza).
ƒLas condiciones de contorno son muy importantes dado que puede
existir una pequeña franja de terreno entre la línea de costa y los
vértices próximos a ella. Con este método se asegura que no exista
fuerza (distorsión) alguna entre el límite de los puntos dato y el
borde de la rejilla.
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
48 4848
24
™Distorsión de la red en longitud
Fecha del Congreso
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
49 4949
™Distorsión de la red en latitud
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
50 5050
25
™Técnica de Rubber Sheeting
T. Delaunay en la que se
añaden “puntos virtuales”
para conseguir la
existencia de la
transformación fuera del
recinto convexo de los
datos.
Al ser una transformación
“sin residuo”, no es
posible el cálculo de
estadísticas sobre puntos
dato
⎡ x ETRS 89 ⎤ ⎡ μ x cosα x
⎢
⎥=⎢
⎣ y ETRS 89 ⎦ ⎣⎢ μ x sin α x
Fecha del Congreso
μ y cosα y ⎤ ⎡ x ED50 ⎤ ⎡ Δx ⎤
+
μ y cosα y ⎥⎦⎥ ⎢⎣ y ED 50 ⎥⎦ ⎢⎣Δy ⎥⎦
51 5151
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
™Técnica de Rubber Sheeting
% de val. min.
Mínimo
Primer cuartil
Mediana
Tercer cuartil
Máximo
Rango
Suma
Media
Media geométrica
Media armónica
Curtosis (Pearson)
Asimetría (Pearson)
Curtosis
Asimetría
CV (desviación típica/media)
Varianza de muestra
Varianza estimada
Desviación típica de muestra
Desviación típica estimada
Desviación típica media
Desviación absoluta mediana
Desviación típica de la media
Límite inf. IC de la media
Límite sup. IC de la media
⎡ x ETRS 89 ⎤ ⎡ μ x cosα x
⎢
⎥=⎢
⎣ y ETRS 89 ⎦ ⎣⎢ μ x sin α x
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
Longitud
0.141
-0.303
-0.022
0.000
0.020
0.902
1.205
3.509
0.002
Latitud
0.071
-1.253
-0.022
-0.001
0.015
0.560
1.813
-6.132
-0.004
31.755
2.566
31.921
2.572
26.657
0.004
0.004
0.066
0.066
0.038
0.021
0.002
-0.001
0.006
117.122
-4.991
117.711
-5.001
-14.500
0.004
0.004
0.063
0.063
0.033
0.019
0.002
-0.008
-0.001
μ y cosα y ⎤ ⎡ x ED 50 ⎤ ⎡ Δx ⎤
+
μ y cosα y ⎥⎦⎥ ⎢⎣ y ED 50 ⎥⎦ ⎢⎣Δy ⎥⎦
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
52 5252
26
™COLOCACIÓN MÍNIMO CUADRÁTICA
ƒ
Basado en el ajuste por mínimos cuadrados, la versión matricial
de este método deriva en:
Ax + s + n = K
ƒ
Donde A es la matriz de diseño del ajuste, x los parámetros, K
los términos independientes, s la señal y n el ruido (aleatorio).
ƒ
Se basa en la determinación de los parámetros x del ajuste,
eliminación del ruido mediante filtrado y calculo de la señal, s,
en puntos que no han intervenido en el ajuste.
ƒ
En nuestro caso, Ax sería la transformación conforme, s las
distorsiones y n el efecto de los errores de las medidas.
Fecha del Congreso
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
53 5353
™COLOCACIÓN MÍNIMO CUADRÁTICA
ƒDada una serie de puntos con señal conocida (Δϕ,Δλ), es posible
predecir en un punto P los valores de las señales (ΔϕP,ΔλP) mediante
el siguiente algoritmo (Moritz):
Δϕ P = C I C D−1Δϕ
ΔλP = C I C D−1Δλ
con
C I = (C (d P1 ) LL (d Pn ) )
⎛ C (d11 ) C (d12 ) L C (d1n ) ⎞
⎜
⎟
CD = ⎜ L
L
L
L ⎟
⎜ C (d ) C (d ) L C (d ) ⎟
n1
n2
nn ⎠
⎝
funciones covarianzas que se determinan de forma empírica, si bien
suele funcionar bien la función de Reilly
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
54 5454
27
™COLOCACIÓN MÍNIMO CUADRÁTICA
⎛ 1 s
C (h) = C 0 ⎜⎜1 −
2
⎝ 2d
2
⎞
⎟⎟e
⎠
2
⎛
⎜ − 0 .5 s
⎜
d2
⎝
⎞
⎟
⎟
⎠
función de Reilly
Fecha del Congreso
55 5555
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
™COLOCACIÓN MÍNIMO CUADRÁTICA
Mínimo
Primer cuartil
Mediana
Tercer cuartil
Máximo
Rango
Suma
Media
Media geométrica
Media armónica
Curtosis (Pearson)
Asimetría (Pearson)
Curtosis
Asimetría
CV (desviación típica/media)
Varianza de muestra
Varianza estimada
Desviación típica de muestra
Desviación típica estimada
Desviación típica media
Desviación absoluta mediana
Desviación típica de la media
Límite inf. IC de la media
Límite sup. IC de la media
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
Longitud
-0.381
-0.044
-0.004
0.039
0.893
1.274
0.420
0.000
Latitud
-1.330
-0.040
-0.007
0.025
0.516
1.846
-10.619
-0.007
10.852
1.128
10.914
1.130
287.177
0.007
0.007
0.085
0.085
0.058
0.042
0.002
-0.004
0.005
62.521
-3.519
62.840
-3.527
-10.314
0.006
0.006
0.077
0.077
0.048
0.032
0.002
-0.012
-0.003
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
56 5656
28
™Comparativa de resultados
Colocación
Rubber S.
Mínima C.
Ajuste a la
zona de test
Rango de
residuos sobre la
zona de test
Método
Desviación
estándar
sobre la zona
de test
Fecha del Congreso
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
57 5757
™Conclusiones I
La concepción sobre los Sistemas Geodésicos de Referencia,
SGR, ha cambiado considerablemente. Cobertura y calidad
Constreñimientos de partida:
Un cambio de SGR no solo repercute a la Geodesia, p.e. SIG
Todos los métodos son reproducibles en la práctica
Las hipótesis de trabajo de partida han sido las siguientes:
Idoneidad de las transformaciones simples para resolver el problema:
transformaciones de cinco y siete parámetros.
Estudio de la posibilidad de aplicación de modelos de regresión
múltiple tanto en variable compleja como en real.
Modelos de transformación complejos basados en la teoría de la
eliminación de la distorsión en la red.
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
58 5858
29
Transformaciones entre Marcos Modernos (ITRF)
•El ITRF viene determinado por un conjunto de coordenadas y
velocidades de una red de estaciones en Tierra calculadas
por diversos centros de análisis utilizando observaciones espaciales
VLBI, SLR, LLR, GPS, y DORIS
•La posición de un punto en la superficie de la Tierra varía (mareas,
carga oceánica, deshielo glacial, efectos sísmicos o volcánicos, etc.)
X (t ) = X R (t ) + ∑ ΔX i (t )
i
ΔX i Correcciones por
variaciones
dX
X R (t ) = X 0 +
(t − t 0 ) Posición regularizada
dt
Siendo X0 y t0 coordenadas iniciales y tiempo y
Fecha del Congreso
dX
dt
las variaciones
59 5959
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
Transformaciones entre Marcos Modernos (ITRF)
Entonces:
X (t ) = X 0 +
dX
(t − t 0 ) +
dt
∑ ΔX
i
(t )
i
La determinación del ITRF está afectada por los siguientes factores:
a) relaciones entre el ICRS y el ITRS (velocidad de rotación de la Tierra)
b) coordenadas a priori de estaciones,
c) el modelo de tectónica de placas utilizado
d) el modelo de geopotencial adoptado,
e) la constante gravitación y la masa de la Tierra,
f) el valor de la velocidad de la luz,
g) las mareas terrestres y oceánicas,
h) la presión de radiación solar,
i) el estado y marcha de los relojes,
j) los efectos atmosféricos,
k) las variaciones de las antenas de los receptores, etc.
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
60 6060
30
Transformaciones entre Marcos Modernos (ITRF)
•La relación entre dos sistemas ITRS viene dada generalmente por
una transformación de Helmert de 7 parámetros (3 traslaciones, 3
rotaciones y 1 cambio de escala) más otros 7 de sus variaciones
temporales. Los proporciona el IERS
•Así, los parámetros que publica el IERS son:
------------------------------------------------------------------------------------SOLUTION
T1
T2
T3
D
R1
R2
R3
EPOCH
Ref.
UNITS----------> cm
cm
cm
ppb
.001"
.001"
.001"
IERS Tech.
.
.
.
.
.
.
.
Note #
RATES
T1
T2
T3
D
R1
R2
R3
UNITS----------> cm/y cm/y cm/y ppb/y .001"/y .001"/y .001"/y
------------------------------------------------------------------------------------ITRF97
0.67 0.61 -1.85
1.55
0.00
0.00
0.00
1997.0
27
rates
0.00 -0.06 -0.14
0.01
0.00
0.00
0.02
ITRF96
0.67 0.61 -1.85
1.55
0.00
0.00
0.00
1997.0
24
rates
0.00 -0.06 -0.14
0.01
0.00
0.00
0.02
ITRF94
0.67 0.61 -1.85
1.55
0.00
0.00
0.00
1997.0
20
rates
0.00 -0.06 -0.14
0.01
0.00
0.00
0.02
ITRF93
1.27 0.65 -2.09
1.95
-0.39
0.80
-1.14
1988.0
18
rates -0.29 -0.02 -0.06
0.01
-0.11
-0.19
0.07
ITRF92
1.47 1.35 -1.39
0.75
0.00
0.00
-0.18
1988.0
15
rates
0.00 -0.06 -0.14
0.01
0.00
0.00
0.02
ITRF91
2.67 2.75 -1.99
2.15
0.00
0.00
-0.18
1988.0
12
rates
0.00 -0.06 -0.14
0.01
0.00
0.00
0.02
ITRF90
2.47 2.35 -3.59
2.45
0.00
0.00
-0.18
1988.0
9
rates
0.00 -0.06 -0.14
0.01
0.00
0.00
0.02
ITRF89
2.97 4.75 -7.39
5.85
0.00
0.00
-0.18
1988.0
6
rates
0.00 -0.06 -0.14
0.01
0.00
0.00
0.02
ITRF88
2.47 1.15 -9.79
8.95
0.10
0.00
-0.18
1988.0 IERS An. Rep.
rates
0.00 -0.06 -0.14
0.01
0.00
0.00
0.02
for 1988
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
Fecha del Congreso
61 6161
Transformaciones entre Marcos Modernos (ITRF)
•Y podemos pasar de unos a otros con la fórmula:
⎛ XS
⎜
⎜ YS
⎜ ZS
⎝
⎞ ⎛ X ⎞ ⎛ T1 ⎞ ⎛ D
⎟ ⎜ ⎟ ⎜
⎟ ⎜
⎟ = ⎜ Y ⎟ + ⎜T 2 ⎟ + ⎜ R3
⎟ ⎜ Z ⎟ ⎜T 3⎟ ⎜− R2
⎠ ⎝ ⎠ ⎝
⎠ ⎝
− R3
D
R1
R2 ⎞ ⎛ X
⎟ ⎜
− R1 ⎟ ⋅ ⎜ Y
D ⎟⎠ ⎜⎝ Z
⎞
⎟
⎟
⎟
⎠
XS,YS,ZS coord. En ITRFyy
X,Y,Z coord. en ITRF2000
•Si queremos transformar a una época diferente de la que aparece en las
Tablas, variamos los parámetros con las velocidades de la tabla, siendo el
Valor de un parámetro en una época:
•
p (T ) = p (época) + p (T − época)
Y se vuelven a utilizar las fórmulas anteriores
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
62 6262
31
Transformaciones entre Marcos Modernos (ITRF)
Consideraciones FUNDAMENTALES
–Para realizar una transformación entre sistemas terrestres geocéntricos
debemos considerar que los dos marcos estén en la misma época (para
considerar el desplazamiento de estaciones por al movimiento de placas)
–Puntos en la época ITRFyy, época t0 (donde yy denota la solución
elegida) siempre tienen asociado un campo de velocidad para cada punto,
siendo sus velocidades lineales Vx, Vy, Vz).
–Transformación entre ITRFyy, época t0 a ITRFzz, época t:
X ITRFZZ = TX + (1 + s) ⋅ ( R + I ) ⋅ ( X ITRFYY + V X ITRFYY ⋅ (t − t 0 ))
siendo X ITRF las coord. finales, TX vect. traslación, s la escala, R la matriz
(t − t0 )
de rotación, I la matriz identidad, X ITRF y V
coord. Y vel. Iniciales y
la diferencia temporal de los dos sistemas.
ZZ
YY
X ITRFYY
63 6363
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
Fecha del Congreso
Transformaciones entre Marcos Modernos (ITRF)
Definimos paso de ITRF00(t
ITRF00(tD) donde tD denota la época asociada
al datum ITRFyy(tD)
Ahora la ecuación es (misma época tD):
⎡ 1
⎧ x ' ⎫ ⎧Tx ⎫
⎢
⎪ ⎪ ⎪ ⎪
⎨ y '⎬ = ⎨Ty ⎬ + (1 + s) ⎢ −ε z
⎪ z ' ⎪ ⎪T ⎪
⎢ εy
⎩ ⎭B ⎩ z ⎭
⎣
εz
1
−ε x
−ε y ⎤ ⎧ x ⎫
⎥⎪ ⎪
ε x ⎥ ⎨ y⎬
1 ⎥⎦ ⎪⎩ z ⎪⎭ A
En nuestro caso:
{x (t D )}ITRFyy = {Tx } + (1 + s )[δ R ]{x (t D )}ITRF 00
↔ {x '}B = {Tx } + (1 + s )[δ R ]{x}A
⎡ 0
⎢
[δℜ] = [ I ] + [ε ] = [ I ] + ⎢ −ε z
⎢ εy
⎣
¡¡Ojo,
¡¡Ojo, sentido antihorario!!
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
t
εz
0
−ε x
−ε y ⎤
⎥
εx ⎥
0 ⎥⎦
64 6464
32
Transformaciones entre Marcos Modernos (ITRF)
{x (t D )}ITRFyy = {Tx } + (1 + s )[δ R ]{x (t D )}ITRF 00
Asumamos: coordenadas en el ITRF00 se mueven a cierta velocidad
respecto al marco (fijo) Æ conocemos veloc. y las coord. en una época t.
En este caso, la transformación de Helmert quedaría como
{x(tD )}ITRFyy = {Tx } + (1 + s )[δ R ]{x(t ) + (tD − t ) {vX }ITRF 00 }
Asumamos: parámetros de Helmert varían en el tiempo y que son dados
en una determinada época tk generalmente distinta de la época tD
{Tx } ≡ {Tx (t D )} = {Tx (tk )} + (t D − tk ){T&x }
[ε ]t ≡ [ε (t D )]t = [ε (tk )]t + (t D − tk )[ε& ]
p.ej:
t
[ε& ]t =
s ≡ s (t D ) = s (tk ) + (t D − tk ) s&
Fecha del Congreso
⎡ 0
⎢
= ⎢ −ε&z
∂t
⎢ ε&y
⎣
∂[ε ]t
ε&z
0
−ε&x
−ε&y ⎤
⎥
ε&x ⎥
0 ⎥⎦
65 6565
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
Transformaciones entre Marcos Modernos (ITRF)
Obtenemos la transformación rigurosa
{x(tD )}ITRFyy = {Tx (tk )} + (tD − tk ){T&x } +
(
)
t
t
+ ⎡(1 + s(tk )) [δ R ] + (t D − tk ) × (1 + s(tk )) [ε& ] + s&[δ R ] + (tD − tk )2 s& [ε&] ⎤
⎣
⎦
× ({x(t )}ITRF 00 + (t D − tk ){vx (t )}ITRF 00 )
Sentido de rotaciones antihorario, pero si se aplican rotaciones de cuerpo
(rotación de vectores) como en el caso de la tectónica de placas,
la matriz antisimétrica de rotación tiene los signos opuestos.
En este caso particular los ejes del marco permanecen fijos mientras los
vectores de posición (coordenadas) son rotados en sentido antihorario.
Esta rotación es denominada " rotación de Euler " o " rotación activa "
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
Nombre
del Congreso
Instituto
Geográfico
Nacional
66 6666
33
Transformaciones entre Marcos Modernos (ITRF)
Donde la velocidad de un determinado punto dadas las componentes
de la velocidad angular de la placa tectónica sería:
⎡
⎢ ⋅0
⎡ ⎤
{v x } = ⎢Ω⎥{x} = ⎢ Ω⋅ z
⎢
⎣ ⎦
⎢− Ω y
⎣
⋅
siendo
⋅
⋅
⋅
Ωx ,Ω y ,Ωz
⋅
− Ωz
0
⋅
− Ωx
⋅
⎤
Ω y ⎥⎧ x⎫
⋅
⎪ ⎪
Ω x ⎥⎨ y⎬
⎥⎪ ⎪
0 ⎥⎩ z ⎭
⎦
las componentes de la velocidad angular de la placa
El resumen de las épocas
tD: época del datum
tk: época de los pará
parámetros
t: época de un instante de observació
observación
Fecha del Congreso
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Instituto
Geográfico
Nacional
67 6767
Transformaciones entre Marcos Modernos (ITRF)
Fecha del Congreso
Madrid, mayo 2007
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68 6868
34
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