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SISTEMAS DE CODIFICACIÓN DE CARTAS TOPOGRÁFICAS Y SUS DIMENSIONES.

Para cada escala la carta topográfica estará dimensionada, de manera tal que su tamaño no resulte incómodo para los usuarios; al mismo tiempo, satisfará la condición de que al compilar una a escala menor, el número de las cartas que la componen resulte un mínimo y en estas queden enteras.

La identificación de las cartas topográficas se recurrirá a su característica, la que está por un número que la permitirá ubicar geográficamente.
Cartas a escala 1: 100 000:
30’ de longitud por 20‘en latitud; están numeradas del 1 al 36 en sentido de la escritura corriente, dentro de la respectiva carta a escala 1: 500 000 (que tiene 3º en longitud por 2º en latitud, limitadas por paralelos pares de N-S, y como meridiano central el de la faja a la cual pertenecen Ejemplo: 3763.
Entonces su característica estará formada por la característica de la hoja a 1: 500 000 que integra y a continuación, separada por un guión, el número de orden que le corresponde por el lugar que ocupa en ella. Por ejemplo 3763-8.
Cartas a escala 1: 50 000:
15’ de longitud por 10‘en latitud; están numeradas del 1 al 4 en sentido de la escritura corriente, dentro de la respectiva carta a escala 1:100 000 que la comprende.
Ejemplo de Ubicación de Punto
Dimensiones y características de las hojas a distintas escalas- IGN
Entonces su característica estará formada por la característica de la hoja a 1:100 000 que integra y a continuación, separada por un guión, el número de orden que le corresponde por el lugar que ocupa en ella. Por ejemplo 3766-26-1
Ejemplo Diagrama Carta 100.000
Ejemplo composición del nombre de la carta 100.000
A efectos de cómputos las cartas topográficas que abarcan nuestro territorio nacional aproximadamente son a escala:
EscalasCantidad de Hojas.
1:100 0001898
1:50 0006986

ESCALA

La ESCALA de una carta es la representación gráfica de una porción de la superficie terrestre, realizada de tal manera que guarda relación uniforme y proporcional. Esta relación entre la distancia en el mapa y la correspondiente dirección sobre el terreno se conoce con esta definición.
La escala puede representarse tanto en forma numérica como gráfica.
Con respecto al a ESCALA NUMÉRICA puede representarse de dos maneras como por ejemplo:
Aparece representada mediante una fracción, en cuyo numerador aparece un uno, y en el denominador la proporción de realidad que a esa unidad medida en el mapa corresponde, por ejemplo, una escala 1/50.000, se traduce con que una unidad representada en el mapa son 50.000 de la realidad, así 1 cm. medido en el mapa sería igual a 50.000 cm. de la realidad, es decir, a 500 m. Por tanto, cuanto menor es el denominador mayor es la escala y mayor es el espacio representado en el mapa. Se colocará en forma centrada por encima de la escala gráfica.
La ESCALA GRÁFICA aparece representada mediante una línea recta dividida en segmentos, indicando los kilómetros o metros de la realidad que corresponden a cada tramo del segmento, de forma que permite obtener directamente con cada distancia medida en el mapa o plano, qué distancia corresponde sobre el terreno.
Llevará siempre un dividendo que representa la menor división de la escala a la derecha, expresada en unidades enteras de kilómetros. Ejemplo:
  • A la escala 1:50 000, el dividendo tendrá 2 cm dividido en 10 partes.
  • A la escala 1:100 000, el dividendo tendrá 1 cm dividido en 10 partes.
Ejemplo de escala grafica
Ejemplo de de Escala
Se debe destacar que la "ESCALA” es uno de los elementos fundamentales de un mapa y esta directamente relacionada con el contenido del mismo. La correcta elección es un factor importante para representar con éxito la información deseada.

Sistema de coordenadas geográficas y planas


Coordenadas geográficas

Las coordenadas geográficas son un sistema universal para la localización de puntos sobre la superficie terrestre. Este sistema se basa en un conjunto de anillos o círculos imaginarios que rodean a la esfera terrestre.
Diagrama de las coordenadas Geográficas
Coordenadas Geográficas
Una serie de estos círculos corren de Oeste a Este (paralelos al Ecuador y otra serie d círculos corren de Norte a Sur (perpendiculares al Ecuador) formando ángulos restos y convergiendo en los polos.
Este conjunto de círculos forman una red de líneas o grilla de referencia mediante la cual se puede localizar cualquier punto de la superficie terrestre.
PARALELOS:
La distancia que hay desde un punto terrestre al Norte o Sur del Ecuador se conoce con este nombre de “LATITUD”. Los círculos del globo terrestre paralelos al Ecuador se conocen como paralelos de latitud o sencillamente paralelos.
MERIDIANOS:
A los anillos en la otra serie de círculos de la esfera terrestre que forman ángulos rectos con las líneas de latitud y pasan por los polos, se les conoce como meridianos de longitud o sencillamente meridianos.El meridiano que se toma como origen para medir o contar la longitud se conoce como el “primer meridiano”.
El primer meridiano del sistema, tomado por convención internacional, es que pasa sobre el observatorio de Greenwich, Inglaterra, y se conoce como el MERIDIANO DE GREENWICH”.
La distancia hacia el Este o el Oeste desde un primer meridiano hasta un punto dado se conoce como su “LONGITUD”.
Corte de la esfera terrestre
Coordenadas Geográficas

LOCALIZACIÓN DE UN PUNTO

Las coordenadas geográficas se expresan con unidades de medida angular. Cada círculo está dividido en 360 grados, cada grado en 60 minutos y cada minuto en 60 segundos partiendo del Ecuador, los paralelos de latitud se numeran de 0º a 90º tanto hacia el Norte como hacia el Sur.
Los extremos de estas coordenadas son el Polo Norte que tiene una latitud Norte de 90º y el Polo Sur que tiene una latitud Sur de 90º. La latitud puede tener el mismo valor numérico al Norte o al Sur del Ecuador, así que siempre se debe dar la dirección ya sea Norte o Sur.
Grafico de localización de un punto
Localización de un Punto
LPartiendo del 0º en el primer meridiano, la longitud se mide tanto al Este como al Oeste alrededor del mundo. Las líneas al Este del primer meridiano desde el 0º hasta180º y se les conoce como longitud Este; las líneas al Oeste del primer meridiano desde 0º hasta180º y se les conoce como longitud Oeste.
En cualquier punto de la tierra la distancia en el terreno cubierta con 1grado de latitud es de aproximadamente 111 kilómetros; 1 minuto 1850 metros y 1 segundo es igual a 30 metros. La distancia en el terreno cubierta por un grado de longitud en el Ecuador es de aproximadamente 111 kilómetros y ésta decrece a medida que uno se aproxima a los polos.

COORDENADAS PLANAS

En las cartas, los meridianos y paralelos están representados por líneas curvas, con excepción del Ecuador y del meridiano central, que lo son por líneas rectas (como en casi todas las proyecciones).
A medida que se alejan de estos dos últimos, el grado de curvatura de la representación aumentará, por lo que resultará difícil calcular la distancia y la dirección exacta entre dos puntos de una carta que tenga solamente dichas rectas o curvas.
En las “CARTAS TOPOGRÁFICAS”, de extensión limitada y cuyo valor máximo de deformación (que es despreciable) es conocido, se aplica un cuadriculado de 4 centímetros de lado a cualquier escala, mediante el cual, es fácil calcular las distancias y ángulos y fijar puntos por sus coordenadas planas X e Y.
Las cuadrículas de las cartas topográficas corresponden a distintas distancias del terreno, según sea su escala y aumentan o disminuyen en distintas progresiones a saber:
Escala 1: 50 000 = 2 Km (progresión 2)
Escala 1: 100 000 = 4 Km (progresión 4)
A las coordenadas Gauss- Krüger se las denomina también “Coordenadas de Cuadrícula”, por ser el cuadriculado el que hace mención en el párrafo anterior, la base en que se apoya el sistema de proyección plana conforme Gauss- Krüger.
Cada una de las 7 fajas meridianas de 3º de ancho que se ha dividido el país tiene como origen cero (0) de los valores de la abscisa “X” el Polo Sur y para los valores de ordenadas “Y”, el meridiano central de faja.
En forma inversa que la matemática, en topografía se llama abscisa “X” a la distancia tomada desde el origen del punto, sobre el eje vertical; y ordenada “Y” a la distancia tomada desde el origen del punto sobre el eje horizontal.
Para evitar el signo negativo de los valores “Y” situados al Oeste del meridiano central de cada faja (MCF) ya que las ordenadas aumentan hacia la derecha, se asigna convencionalmente se asigna a cada meridiano central el valor 500 000 en vez de la ordenada “Y”= 0 , anteponiéndole el numero correspondiente a cada faja . Se tendrá entonces:
Meridiano 72°1ra. FajaOrdenada "Y"1.500.000
Meridiano 69°2da. FajaOrdenada "Y"2.500.000
Meridiano 66°3ra. FajaOrdenada "Y"3.500.000
Meridiano 63°4ta. FajaOrdenada "Y"4.500.000
Meridiano 60°5ta. FajaOrdenada "Y"5.500.000
Meridiano 57°6ta. FajaOrdenada "Y"6.500.000
Meridiano 54°7ma. FajaOrdenada "Y"7.500.000
De acuerdo a lo expuesto en el párrafo anterior, en loa valores de las “Y” la primera cifra numérica expresa la faja a la cual pertenece el punto considerado, la cifra siguiente, la ubicación del punto. Si ésta es mayor de 500 000 el punto estará a la derecha del, meridiano, y si es menor a la izquierda.
En este caso que se ejemplifica un punto ubicado la izquierda donde la coordenada plana Y= 5.404.000 metros.
Ejemplo de Ubicación de Punto
Ejemplo de Ubicación de Punto

SISTEMA DE PROYECCIONES CARTOGRÁFICAS

Se puede definir una proyección diciendo que es un sistema plano de meridianos y paralelos sobre el cual puede dibujarse sobre un mapa.
Según la deformación producida por el pasaje de la esfera al plano, los sistemas de proyección pueden ser: equivalentes, conformes o afiláctica.
También pueden ser clasificadas según su modo de obtención atribuyéndose por su complejidad figuras geométricas capaces de aplanarse para representar la tierra: cilíndricos, cónicos y acimutales o planas.
Disposicion grafica de las 7 fajas sobre la parte continental americana de la Republica Argentina
Los sistemas de proyección utilizados nuestro país y empleado por el Instituto Geográfico Nacional (IGN) es la proyección GAUSS-KRÜGER para la confección de las cartas topográficas nacionales, divide a la República Argentina (sector continental e Islas Malvinas) en 7 fajas meridianas de Oeste a Este.
(Figura 1)
Cada faja de la grilla Gauss-Krüger mide 3° de ancho (longitud) por 34° de largo (latitud) y tiene como propio origen la intersección del POLO SUR con el meridiano central de cada faja. Al igual que en la proyección utilizada en otros países, la UTM (Mercator Transversal Universal), y con el objeto de evitar coordenadas negativas, se le asigna al meridiano central de cada faja el valor arbitrario de 500 000 metros y al POLO SUR el valor de cero metros.
Cabe señalar que en esta proyección el origen de las ordenadas “X” es el POLO SUR y son positivas hacia el ECUADOR. Su valor expresa la distancia en metros del polo al punto, según la dirección del meridiano central de faja a la cual pertenece el punto. El origen de las abscisas “Y” es el meridiano central de cada faja.
Faja MeridianaMeridiano Central de FajaMeridiano Límite de Faja
1-72°-73° 30´, -70° 30´
2-69°-70° 30´, -67° 30´
3-66°-67° 30´, -64 30´
4-63°-64° 30´, -61° 30´
5-60°-61° 30´, -58° 30´
6-57°-58° 30´, -55° 30
7-54°´-55° 30´, -52° 30´
Diagrama de como la proyeccion cilindrica conforme Gauss-Krüger tranforma una esfera en un plano
Proyección Gauss-Krüger
Para la Antártida Argentina e Islas del Atlántico Sur se utiliza la proyección ESTEREOGRÁFICA POLAR (Fig.2)
En este sistema la superficie del globo se proyecto sobre un plano desde el punto antípoda al centro del mapa. Una de las valiosas propiedades de ésta es que “todos los círculos del globo, cualquiera fuese su tamaño, también son círculos en el mapa; es decir que todos los paralelos y meridianos aparecen como arcos circulares”.
Esta proyección es cónica, por ser los meridianos perpendiculares a los paralelos, y la porción de las dimensiones resulta exacta para superficies de poca extensión.
Diagrama de la proyección Estereográfica Polar
Proyección Estereográfica Polar
Representación de la parte Antartica con proyección Estereográfica Polar
Proyección Estereográfica Polar

Cartografía



Definición de Cartografía

Es la rama de las ciencias geográficas destinada a expresar gráficamente el conocimiento que se tiene de la superficie de la tierra, en sus más diversos aspectos.

Modelo Digital de Elevaciones para la Argentina

Los Modelos Digitales de Elevación (MDE) proveen información muy valiosa y precisa sobre las alturas, pendientes y dimensiones del terreno, que se utiliza para la obtención de mapas y modelos tridimensionales de la superficie terrestre.
Los MDE son utilizados en variadas aplicaciones y disciplinas tales como geodesia, fotogrametría, ingeniería civil, ciencias de la tierra y cartografía, lo cual lo convierte en un producto de alta demanda por un amplio espectro de usuarios y organismos.
En virtud de esta demanda, el IGN desarrolló una línea de producción para generar de un MDE para la República Argentina. Este modelo se nutre de información proveniente de la misión SRTM, de relevamientos de campo y de restituciones fotogramétricas.

Red Gravimétrica


La Gravimetría es una disciplina de la geodesia que tiene por objeto la determinación y el estudio del campo gravitatorio terrestre.
La aceleración de la gravedad es la resultante de la atracción gravitatoria entre la Tierra y otros cuerpos celestes, y la aceleración centrífuga provocada por el movimiento de rotación terrestre.
Algunas de las aplicaciones de la Gravimetría son las siguientes:
  • Determinar distintos tipos de alturas físicas, tales como ortométricas, dinámicas y normales.
  • Definir el Geoide.
  • Conocer la distribución y composición de las masas en superficie (variaciones de densidad lateral y en profundidad) y en el interior de la Tierra (resto de corteza y manto) a partir del estudio de anomalías de la gravedad con respecto a un patrón normal en el terreno.
Salinas del Bebedero, Pcia. de San LuisSalinas del Bebedero, Pcia. de San Luis
Existen en Argentina distintas Redes Gravimétricas que cubren el Territorio Nacional. A continuación se enumeran dichas redes y sus características principales:

Red Gravimétrica Absoluta

Está constituida por 5 puntos, que fueron medidas durante dos etapas, entre los años 1989 y 1991, utilizando el gravímetro interferométrico JILAG3™ perteneciente a la Universidad de Hannover (Alemania).

Red de Primer Orden

La red de primer orden fue denominada BACARA (Base de Calibración de la República Argentina). Se midió en el año 1968 y fue vinculada al Sistema Gravimétrico Internacional Potsdam. La red se materializó mediante 86 puntos dispuestos en aeródromos, con una precisión de 0.05mgal. La medición se realizó utilizando cuatros gravímetros Lacoste & Romberg™ y un gravímetro Worden™.
Para llevar a cabo esta labor participaron el Instituto Geográfico Militar, Yacimiento Petrolíferos Fiscales, el Servicio de Hidrografía Naval, y el Instituto de Geodesia de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Buenos Aires, con la colaboración del Servicio Geodésico Interamericano IAGS.
En el año 1971, en la XV Asamblea General de la Unión de Geodestas y Geofísicos Internacional (UGGI) celebrada en la ciudad de Moscú, se adoptó como Sistema de Referencia Gravimétrico Internacional a IGSN71. Por lo tanto, se debió realizar la transformación del sistema Potsdam a IGSN71, dando un valor de corrección para toda la red del orden de los 14 mgal.

Red de Segundo Orden

Es coincidente con la Red de Nivelación de Alta Precisión. La misma fue vinculada a los puntos de la Red BACARA, y por lo tanto sus valores de gravedad se encuentran en el Sistema Gravimétrico Internacional IGSN71.
  • Mapa de la red gravimétrica absoluta
  • Mapa de la red gravimétrica primer orden
  • Mapa de lared gravimétrica de segundo orden

Red Altimétrica Nacional

La Red Altimétrica Nacional está compuesta por aproximadamente 2.000 líneas de nivelación, conformadas por casi 35.000 pilares construidos sobre el territorio nacional, que han sido localizados a la vera de rutas y caminos. Estos pilares poseen un valor de cota que representa la altura sobre el nivel medio del mar.
El IGN determinó el nivel de referencia cero a través de observaciones mareográficas en la ciudad de Mar del Plata. Es decir que las alturas de los pilares de la Red Altimétrica Nacional están referidas al nivel medio del mar determinado en Mar del Plata.
Las líneas que constituyen la Red Altimétrica Nacional fueron clasificadas de acuerdo a la precisión con que fueron medidas:
Cuesta de Lipán, Pcia. de JujuyCuesta de Lipán, Pcia. de Jujuy
Mapa de la red de nivelación
  • Alta Precisión: Estas líneas dividen al territorio nacional en polígonos cerrados o mallas, y en polígonos abiertos o periféricos (sobre el litoral marítimo o límites internacionales). Tienen su punto de arranque y cierre sobre Nodales (puntos fijos altimétricos de primer orden que generalmente se encuentran ubicados en plazas).
  • Precisión: Estas líneas se desarrollan en el interior de las mallas generadas por las líneas de Alta Precisión y dividen a cada polígono en seis u ocho partes. Tienen su punto de arranque y cierre sobre puntos de las líneas de Alta Precisión.
  • Topográficas: Estas líneas densifican la malla. Tienen su punto de arranque y cierre sobre puntos de las líneas de Alta Precisión o Precisión.

Centro de procesamiento científico de datos GPS

En la actualidad, la tendencia mundial es materializar los Marcos de Referencia Geodésicos mediante estaciones GPS permanentes. En este sentido, dentro del IGN, se ha generado un centro de procesamiento científico de datos GPS, de modo de poder calcular, mantener y actualizar el Marco de Referencia Geodésico Nacional, a partir del procesamiento de los datos provenientes de la red RAMSAC.
El centro de procesamiento del IGN utiliza el software científico GAMIT / GLOB K, que ha sido desarrollado por el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), que permite a través de un complejo y riguroso procesamiento de datos GPS, calcular las coordenadas diarias de todas las estaciones GPS permanentes de la red RAMSAC con una precisión de algunos pocos milímetros. Esto posibilita la realización de controles geodinámicos de la corteza terrestre en nuestro territorio, así como también el monitoreo continuo del Marco de Referencia a lo largo del tiempo.
La precisión del procesamiento, radica en considerar ciertos factores que inciden directamente en la calidad de los resultados, como por ejemplo:
Desplazamiento co-sismico
  • Marea terrestre y oceánica
  • Carga atmosférica
  • Movimiento de nutación y precesión de la Tierra
  • Efemérides del Sol y la Luna
  • Presión de radiación solar
  • Influencia de la tropósfera y la ionósfera
  • Coordenadas precisas de los satélites GPS calculadas por el Servicio GNSS Internacional (IGS)
  • Calibración de antenas calculadas por IGS
Entre los años 2005 y 2009, el centro de procesamiento realizó el cálculo del Marco de Referencia Geodésico Nacional POSGAR 07.
El alto rendimiento que sostuvo el centro durante ese período, condujo a que en el transcurso del año 2010, el mismo sea incorporado como Centro de Procesamiento Oficial de Datos GPS dentro de SIRGAS (Sistema de Referencia para las Américas).
Actualmente el centro procesa datos de estaciones GPS permanentes de todo el continente americano y la Antártida, contribuyendo al mantenimiento de los Marcos de Referencia Geodésicos, tanto a nivel Nacional como Internacional.
Lago Argentino, Pcia. de Santa CruzLago Argentino, Pcia. de Santa Cruz
Por otra parte el centro de procesamiento científico de datos GPS del IGN tiene una activa participación en el proyecto geodinámico denominado CAP (siglas en inglés para Proyecto de Andes Centrales). Este proyecto está liderado por tres universidades estadounidenses (Memphis, Ohio y Hawaii) y su objetivo es el estudio de la geodinámica en la zona central de los Andes, mediante mediciones y procesamiento de datos GPS realizados sobre diversos puntos de la cordillera.

Correcciones diferenciales en tiempo real – RAMSAC-NTRIP

En los últimos años, a nivel mundial se han realizado grandes inversiones económicas y humanas para mejorar los Sistemas de Aumentación Terrestres y Satelitales (GBAS y SBAS) de los sistemas GPS y GNSS. Estos permiten un posicionamiento preciso en tiempo real a partir de correcciones que se emiten a los receptores GPS / GNSS, generadas mediante el uso de bases terrestres y satélites geoestacionarios.
La cantidad de aplicaciones que requieren precisiones submétricas y centimétricas en tiempo real es cada vez mayor. Conociendo la importancia de contar con un Sistema de Aumentación Nacional, en el año 2010 el Instituto Geográfico Nacional puso a disposición de los usuarios un nuevo servicio libre y gratuito de envío de correcciones en tiempo real, basado en datos provistos por Estaciones GPS / GNSS Permanentes de la red RAMSAC, denominado RAMSAC-NTRIP.

Red de Estaciones Permanentes GPS / GNSS – Red Argentina de Monitoreo Satelital Continuo (RAMSAC)


El sistema GPS, ofrece una nueva visión y concepción acerca del posicionamiento sobre la superficie de la Tierra. Las notables mejoras técnicas y la reducción en los costos de la tecnología GPS, proliferaron su uso, tanto en el ámbito civil como el militar.
En la actualidad, los marcos de referencia están siendo definidos con mucha precisión a través de las estaciones permanentes instaladas sobre el planeta, las que reciben en forma continua datos provenientes de las constelaciones de satélites NAVSTAR y GLONASS. El sistema es denominado por sus siglas en inglés GNSS (Global Navigation Satelite System), y las estaciones son las que materializan los marcos de referencia a nivel mundial.
AP. de Ushuaia, Pcia. de Tierra del FuegoAP. de Ushuaia, Pcia. de Tierra del Fuego
Conforme con la tendencia internacional, en el año 1998, Argentina generó un Proyecto que consiste en la instalación de estaciones GNSS permanentes que permitan contribuir a materializar el Marco de Referencia Geodésico Nacional. El Proyecto se denomina Red Argentina de Monitoreo Satelital Continuo (RAMSAC), y entre sus objetivos fundamentales se pueden enumerar los siguientes:
  • Contribuir al perfeccionamiento y mantenimiento del Marco de Referencia Geodésico Nacional (responsabilidad del Instituto Geográfico Nacional).
  • Contribuir con estaciones GNSS permanentes al mantenimiento del Marco de Referencia Terrestre Internacional (ITRF en sus siglas en inglés).
  • Satisfacer requerimientos de orden técnico por parte de los usuarios de las modernas técnicas de posicionamiento satelital.
  • Asesorar y colaborar en la instalación de nuevas estaciones GPS permanentes a todas las Instituciones que deseen incorporarse a la Red RAMSAC, para que los datos sean publicados en Internet y puedan ser accesibles en forma libre y gratuita.

Antigua Red de Vértices Geodésicos Campo Inchauspe 69


Mapa de la red Campo Inchauspe 69
Los antiguos Sistemas de Referencia se determinaron a partir de los siguientes elementos:
  • Geoide: Es la superficie equipotencial del campo gravimétrico terrestre, que mejor se ajusta, en el sentido de mínimos cuadrados, al nivel medio del mar.
  • Elipsoide de referencia: Figura de determinada dimensión, forma, centro y orientación, utilizada como superficie de referencia para los cálculos geodésicos. Es la superficie matemática que mejor se adapta al Geoide. Un elipsoide queda definido cuando se conocen de él dos de sus parámetros, habitualmente se utilizan el semieje mayor y el aplanamiento.
  • Punto Datum: Constituye el origen de las mediciones en los Sistemas Locales. Posee coordenadas astronómicas iguales a las elipsóidicas. Las normales al elipsoide y al geoide son coincidentes.
El desarrollo del primer Sistema y Marco de Referencia Geodésico Nacional denominado Campo Inchauspe, demandó más de 100 años de labor del Instituto, empleando técnicas clásicas de medición (triangulación y poligonación) recorriendo palmo a palmo cada porción de nuestro territorio y dando origen a una red geodésica de aproximadamente 18.000 puntos.
La red fue dividida en órdenes de precisión, en función del error en la determinación de las coordenadas de cada punto (I, II, III y IV orden). La Red Fundamental está constituida por puntos de I y II orden, mientras que los puntos de III y IV fueron utilizados para la densificación y mediciones topográficas.
Esta red se realizó utilizando diferentes instrumentos de alta precisión presentes en ese tiempo. Actualmente, la Red Fundamental de Triangulación quedó superada por la tecnología satelital y muchos de los puntos ya no son utilizados.

Red de Vértices Geodésicos POSGAR 94


Mapa de la red posgar94
El Marco de Referencia Geodésico Nacional antecesor a POSGAR 07, fue denominado POSGAR 94 (Posiciones Geodésicas Argentinas del año 1994).
Producto de la llegada del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) y sus ventajas indudables, el IGN comprendió la necesidad de disponer de un marco de referencia geocéntrico compatible con las precisiones que la nueva tecnología brindaba, y que además fuese lo más cercano posible al sistema de referencia global WGS84 (World Geodetic Systems 1984).
Durante los años 1993 y 1994 personal del IGN realizó las mediciones de los pilares que integrarían el marco POSGAR 94, encomendando el procesamiento de los mismos a la Universidad Nacional de La Plata (UNLP). Fue así que se determinaron las coordenadas de 127 puntos a lo largo de todo el territorio Nacional.

Red de Vértices Geodésicos POSGAR 07

Casa de Piedra, Pcia. de CatamarcaCasa de Piedra, Pcia. de Catamarca
Durante el año 2005 comenzaron las mediciones para la actualización del Marco de Referencia Geodésico Nacional POSGAR 07 (Posiciones Geodésicas Argentinas 2007). Dicho marco se vinculó al Marco de Referencia Terrestre Internacional denominado ITRF05 (International Terrestrial Reference Frame 2005) y SIRGAS (Sistema de Referencia Geocéntrico para las Américas, solución DGF08P01).
La solución final publicada en el año 2009 consta de 178 coordenadas pertenecientes a pilares materializados sobre el terreno, y además, todas las coordenadas de las estaciones GPS permanentes que pertenecen a la red RAMSAC (Red Argentina de Monitoreo Satelital Continuo).
Por otra parte, con este Marco de Referencia se planteó el desafío de integrar a todas las redes Geodésicas Provinciales existentes y la del Proyecto PASMA (Proyecto de Apoyo al Sector Minero Argentino). Para ello se midieron aproximadamente 500 puntos, a partir de los cuales, se lograron calcular los parámetros de transformación para integrar todas las Redes Geodésicas de Argentina en un único Marco de Referencia Geodésico Nacional, dando origen a una red de aproximadamente 4500 puntos.
  • Mapa de la red posgar
  • Mapa de las redes provinciales
  • Mapa de la red pasma

Sistemas y Marcos Geodésicos de Referencia

La definición de un Sistema de Referencia se basa en la adopción de convenciones, constantes y modelos que lo caracterizan. Todas éstas responden a diferentes técnicas de observación (hacia satélites y otros elementos en el espacio).
Las convenciones adoptadas para definir un Sistema de Referencia Geocéntrico (en el cual su terna de coordenadas tiene su origen en el centro de masas de la Tierra) son las siguientes:
grafico descriptivo ejes x,y, z
  • Posición del origen del geocentro (centro de masa de la Tierra) teniendo en cuenta la carga oceánica y atmosférica.
  • Ubicación del eje Z, que será paralelo al eje de rotación de la tierra para una época determinada.
  • Ubicación del eje X, que surge de la intersección del plano meridiano de Greenwich con el plano ecuatorial para una época determinada.
  • Ubicación del eje Y, situado en el plano ecuatorial y perpendicular al plano XZ.
Ea.Nibepo Aike, Santa CruzLa materialización de un Sistema de Referencia se denomina Marco de Referencia. Este Sistema se materializa a partir de la construcción, la medición y el posterior cálculo de las coordenadas de una serie de puntos o pilares localizados sobre la superficie terrestre. Dichos puntos conforman una Red Geodésica.
Para facilitar la interpretación de las posiciones de los puntos que componen las redes geodésicas, en lugar de utilizar coordenadas las cartesianas geocéntricas (X, Y y Z), resulta más sencillo utilizar las coordenadas geodésicas (latitud, longitud y altura elipsoidal). Éstas últimas surgen de asociar un elipsoide de revolución al Sistema de Referencia (por ejemplo el elipsoide WGS84 o GRS80) y aplicar una serie de ecuaciones para realizar la transformación.
El Instituto Geográfico Nacional a través de la Ley Nacional de la Carta y la Disposición Administrativa 520/96, es el responsable Nacional del establecimiento, mantenimiento, actualización y perfeccionamiento del Marco de Referencia Geodésico Nacional.
Sobre este marco de referencia desarrollan sus tareas las Provincias, Municipios, Catastros, organismos públicos, empresas privadas y usuarios particulares.
Ea.Nibepo Aike, Santa Cruz

Definición de Geodesia




La Geodesia es una de las ciencias más antiguas cultivada por el hombre. Su objetivo es el estudio y determinación de la forma y dimensiones de la Tierra, de su campo de gravedad, y sus variaciones temporales.
Una de las tareas fundamentales de la geodesia es la determinación precisa de la posición de puntos o pilares materializados sobre la superficie terrestre. Un grupo de pilares conforma una red geodésica.
Estas redes son el punto de partida para llevar a cabo diversas actividades que resultan esenciales para el desarrollo de un país, tales como la confección de cartografía, la implementación de sistemas de información geográfica, el desarrollo de los catastros, colaborar con el planeamiento urbano, apoyar a la navegación terrestre y marítima, y servir de apoyo a obras civiles de gran envergadura (por ejemplo rutas, ferrocarriles, represas, etc.).

RTK (navegación)

 RTK (del inglés Real Time Kinematic) o navegación cinética satelital en tiempo real, es una técnica usada para la topografía y navegación marina basado en el uso de medidas de fase de navegadores con señales GPS, GLONASS y/o de Galileo, donde una sola estación de referencia proporciona correcciones en tiempo real, obteniendo una exactitud submetrica. Cuando se refiere al uso particular de la red GPS, el sistema también es llamado comúnmente como DGPS (Corrección de portador de fase).
Los receptores "normales" basados navegación por satélite, comparan una señal pseudoaleatoria que es enviada desde el satélite con una copia interna generada por la misma señal. Puesto que la señal del satélite tarda tiempo en alcanzar al receptor, las dos señales no se "alinean" correctamente; la copia del satélite se retrasa en referencia a la copia local. Al retrasar progresivamente la copia local, las dos señales se alinearán correctamente en algún momento. Este retraso es el tiempo necesario para que la señal alcance al receptor, y del resultado de esto puede ser calculada la distancia al satélite.
La precisión de la medición resultante es generalmente una función de la capacidad electrónica del receptor para comparar exactamente las dos señales. En general, los receptores tradicionales pueden alinear las señales con un porcentaje de 1% de margen de error.
Por ejemplo, el código de lectura en bruto (C/A) enviado al sistema del GPS envía un bit de información cada 0.98 microsegundos, de tal modo que un receptor tiene precisión de 0.01 microsegundos, o cercano a los 3 metros en términos de distancia. La señal exclusiva de uso militar P(Y) enviada por los mismos satélites se registra diez veces más rápidamente, así que con técnicas similares el receptor tendrá precisión de cerca de 30 cm. Otros efectos introducen errores mucho mayores que esto, y la exactitud basada en una señal C/A sin corregir es generalmente cerca de 15 M.
RTK sigue el mismo concepto general, pero usa el portador de satélite como su señal, no los mensajes contenidos en el mismo. La mejora posible usando esta señal es potencialmente muy alta si una continúa asumiendo una exactitud del 1% en la fijación. Por ejemplo, el código de adquisición de datos en bruto GPS (C/A) transmitidos en señal L1 cambia fase a 1.023 megaciclos (MHz), pero el portador L1 por sí mismo es de 1575.42 MHz, más de mil veces más rápido. Esta frecuencia corresponde a una longitud de onda de 19 cm para la señal L1. De esta manera un error de ±1% en la medición de fase del portador L1 corresponde a un error de ±1.9mm en la estimación base.
La dificultad para implementar un sistema RTK radica en alinear correctamente las señales. Las señales de navegación se codifican deliberadamente para permitir que sean alineadas fácilmente, donde cada ciclo del portador es similar a cada otro. Esto provoca que sea extremadamente difícil saber si se han alineado correctamente las señales o si está corrida en un ciclo y de este modo se está introduciendo un error de 20 cm, o un múltiplo más grande de 20 cm. Este problema de ambigüedad de un número entero se puede abordar a cierto grado con sofisticados métodos estadísticos que comparan las mediciones de las señales C/A y comparando los rangos resultantes entre varios satélites. Sin embargo, ninguno de estos métodos pueden reducir este error a cero.
En la práctica, los sistemas de RTK utilizan un solo receptor como estación base y un número determinado de unidades móviles. La estación base retransmite la fase del portador que hace mediciones, y las unidades móviles comparan sus propias medidas de fase con las que está recibiendo la estación base. Hay varias maneras de transmitir una señal corregida de la estación base a la estación móvil. La manera más popular de alcanzar una transmisión de señales en tiempo real y de bajo costo es utilizar un módem de radio, típicamente en la banda UHF. En la mayoría de los países, ciertas frecuencias se asignan específicamente para uso de RTK. Gran parte del equipo topográfico terrestre tiene un módem de banda UHF integrado como opción estándar. Hoy en día es muy popular el uso de comunicación GPRS (por vía de internet celular movil) entre la base y el rover, o bien del rover con respecto a una estación de referencia, que bien puede ser CORS (de operación contínua) o VRS (virtual).
Esto permite que las unidades calculen su posición relativa en milímetros, aunque su posición absoluta sea exacta solamente a la misma exactitud que la posición de la estación base. La exactitud nominal típica para estos sistemas de doble frecuencia es de 1 centímetro ± 2 partes por millón (ppm) horizontalmente y 2 centímetros ± 2 ppm verticalmente.
Aunque estos parámetros limitan la utilidad de la técnica RTK en términos de navegación general, se adapta perfectamente para fines topográficos. En este caso, la estación base está situada en una ubicación predeterminada y bien referenciada, a menudo una mohonera, y las unidades móviles pueden entonces producir un mapa con alta precision al hacer correcciones en relación con ese punto. También se han encontrado aplicaciones de RTK en sistemas de navegación automática (piloto automático), industria agrícola de precisión y otros fines similares.
El método de estaciones de referencia virtuales (VRS) aumenta el uso de RTK a un área entera de una red de estaciones de referencia. La confiabilidad operacional y las exactitudes que se alcanzarán dependen de la densidad y las capacidades de la red referencia.

GPS y la teoría de la relatividad

 Los relojes en los satélites GPS requieren una sincronización con los situados en tierra para lo que hay que tener en cuenta la teoría general de la relatividad y la teoría especial de la relatividad. Los tres efectos relativistas son: la dilatación del tiempo, cambio de frecuencia gravitacional, y los efectos de la excentricidad. La desaceleración relativista del tiempo debido a la velocidad del satélite es de aproximadamente 1 parte de 1010, la dilatación gravitacional del tiempo hace que el reloj del satélite alrededor de 5 partes entre 1010 más rápido que un reloj basado en la Tierra, y el efecto Sagnac debido a rotación con relación a los receptores en la Tierra. Si no se tuviese en cuenta el efecto que sobre el tiempo tiene la velocidad del satélite y su gravedad respecto a un observador en tierra, se produciría un corrimiento de 38 microsegundos por día, que a su vez provocarían errores de varios kilómetros en la determinación de la posición.

La relatividad especial y general

De acuerdo con la teoría de la relatividad, debido a su constante movimiento y la altura relativa respecto, aproximadamente, un marco de referencia inercial no giratorio centrado en la Tierra, los relojes de los satélites se ven afectados por su velocidad. La relatividad especial predice que la frecuencia de los relojes atómicos moviéndose a velocidades orbitales del GPS, unos v = 4 km / s, marcar más lentamente que los relojes terrestres fijos en un factor de \frac{v^{2}}{2c^{2}}\approx 10 ^{-10}, o resultar un retraso de unos 7 ms / día, siendo c = velocidad de la luz en el vacío.
El efecto de desplazamiento de frecuencia gravitacional sobre el GPS, la relatividad general predice que un reloj más cercano a un objeto masivo será más lento que un reloj más alejado. Aplicado al GPS, los receptores están mucho más cerca de la Tierra que los satélites, haciendo los relojes del GPS ser más rápido en un factor de 5 × 10 -10, o alrededor de 45,9 ms / día.
Al combinar la dilatación del tiempo y desplazamiento de frecuencia gravitacional, la discrepancia es de aproximadamente 38 microsegundos por día, una diferencia de 4,465 partes de 1010. Sin corrección, los errores en la pseudodistancia inicial se acumularía aproximadamente unos 10 km / día,. Este error en la pseudodistancia inicial se corrige en el proceso de resolución de las ecuaciones de navegación. Además las órbitas de los satélite son elípticas, en lugar de perfectamente circulares, lo que causa que los efectos de la dilatación del tiempo y desplazamiento de la frecuencia gravitacional varíen con el tiempo. Este efecto excentricidad hace que la diferencia de velocidad de reloj entre un satélite GPS y un receptor aumente o disminuya en función de la altitud del satélite.
Para compensar esta discrepancia, al patrón de frecuencia a bordo de cada satélite se le da una tasa de compensación antes del lanzamiento, por lo que marcha un poco más lento que la frecuencia de trabajo en la Tierra. Concretamente, trabaja a 10.22999999543 MHz en lugar de 10,23 MHz Dado que el reloj atómico a bordo de los satélites GPS se ajusta con precisión, hace que el sistema sea una aplicación práctica de la teoría científica de la relatividad en un ambiente del mundo real. Friedwardt Winterberg propusó colocar relojes atómicos en satélites artificiales para poner a prueba la teoría general de Einstein en 1955.

Distorsión de Sagnac

El procesamiento de la observación GPS también debe compensar el efecto Sagnac. La escala de tiempo del GPS se define en un sistema inercial, pero las observaciones se procesan en un sistema centrado en la Tierra, fijo a la Tierra (co-rotación), un sistema en el que la simultaneidad no está definida de forma única. Se aplica una transformación de Lorentz, pues, para convertir del sistema de inercia al sistema ECEF. El recorrido señal resultante de corrección de tiempo tiene signos algebraicos opuestos de los satélites en los hemisferios celestes oriental y occidental. Haciendo caso omiso de este efecto se producirá un error de este a oeste en el orden de cientos de nanosegundos, o decenas de metros de su posición.