Nociones de Geodesia1

NOCIONES DE GEODESIA Primera parte Comp., por: Ing. Agr. MA. Carlos E. Ardón López

DEFINICIÓN DE GEODESIA Ciencia que describe y representa la forma, dimensiones, orientación y posición de la tierra, así como, las variaciones de la gravedad terrestre. Determina por observación y medición, el geoide terrestre y la posición exacta de puntos sobre regiones grandes para la creación de redes geodésicas globales que constituyen la base para generar redes regionales respecto a elipsoides de referencia.

RED GEODÉSICA PASIVA Es un conjunto de puntos llamados vértices geodésicos ubicados en la superficie terrestre de determinada región para los cuales se han determinado las coordenadas de su posición geográfica y altitud mediante receptores GPS, materializado sobre el terreno con hitos, mojones u otras señales. La idea de la creación de redes geodésicas es la regularización territorial y configurar la base para el desarrollo cartográfico de un país, para que todos los proyectos que se realicen queden ligados a un solo sistema de referencia geográfico. En Guatemala se ha adoptado la utilización del sistema de coordenadas proyectadas GTM (Guatemala trasversa Mercator). En el territorio nacional existen 160 vértices geodésicos de los cuales 17 son activos.

RED GEODÉSICA ACTIVA Es el conjunto de estaciones de monitoreo continuo de datos del sistema de posicionamiento global (GPS), estratégicamente distribuidas sobre un territorio. Las estaciones CORS (Estaciones de Registro Geodésico de Operación Continua) en Guatemala utilizan receptores GPS para registrar las 24 horas del día los datos de la constelación de satélites NAVSTAR de los Estados Unidos, por lo que cuentan con coordenadas de alta exactitud posicional en el país, permitiendo a los usuarios obtener su posición diferenciada con respecto a la posición de las estaciones.

RED GEODÉSICA ACTIVA Y PASIVA DE GUATEMALA

 Pasiva  Activa

Receptor GPS

En Geodesia, cuando se habla de la forma de la Tierra, NO se hace referencia a la formada por la superficie real de la Tierra con todos sus accidentes geográficos (montañas, valles, cañones, etc), puesto que dicha superficie es extremadamente irregular y no puede describirse mediante una figura geométrica simple.

Para la Geodesia, el relieve NO determina la forma de la tierra.

FORMAS DEL RELIEVE CONTINENTAL

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FORMAS DEL RELIEVE CONTINENTAL

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FORMAS DEL RELIEVE COSTERO

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FORMAS DEL RELIEVE SUBMARINO

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Actividad: definir los siguientes términos y establecer diferencias entre los que conforman cada grupo. 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)

Sierra, cordillera, nevado y montaña. Colina y cerro. Meseta, valle, altiplano y páramo. Cima y sima Acantilado, ladera y cañón. Cabo, golfo y delta. Estero, estuario, marisma, barra, oasis ensenada, albufera y tómbolo. 8) Topografía, relieve y orografía. 9) Depresión absoluta y depresión relativa.

y

LLANURA: Es una región plana situada área geográfica de baja altitud y con poca o ninguna variación de altitud. MESETA: Superficie relativamente plana, elevada sobre el terreno circundante y del pie de montañas normalmente constituida por materiales más resistentes a la erosión. Su formación puede deberse a fuerzas tectónicas o bien por erosión del terreno circundante provocada por corrientes de agua dejando zonas aisladas y elevadas. ALTIPLANO: Un altiplano es una planicie elevada y extensión relativamente grande, que se encuentra generalmente localizada entre cadenas montañosas.

CORDILLERA: Es una sucesión de montañas enlazadas entre sí, formando una línea de longitud extensa. Las montañas tienen elevación superior a los 700 metros sobre el nivel del mar, se caracterizan por tener cimas en forma de aguja y pendientes pronunciadas. Cordillera de los Andes (Argentina, Bolivia, Chile, Colombia, Ecuador, Perú, Venezuela). Cordillera del Himalaya (Bután, China, Nepal, Tíbet, India, Pakistán) SIERRA: Alineación de montañas de mediana longitud. En promedio, la pendiente es más suave que en una cordillera. Sierra de las Minas, Sierra de los Cuchumatanes, Sierra Madre. Una sierra puede ser un fragmento de una cordillera.

UN CERRO O COLINA, es elevación natural de la superficie del terreno que no supera los 300 metros, con cima redondeada por acción de la erosión del suelo. Un OTERO es un cerro aislado en una llanura. UN NEVADO es una montaña de altura considerable cuya cumbre permanece cubierta por nieve durante la mayor parte del año, o todo el año. UN VALLE, es una depresión relativa de forma alargada, ensanchada y ligeramente inclinada del terreno, ubicada entre montañas, con menos altitud que las tierras vecinas que lo rodean. Por el valle circulan ríos que bajan de las montañas hacia ríos más grandes o lagos. PÁRAMO: superficie llana con matorrales y material rocoso, poco fértil y escasa presencia de recursos de agua, que suele estar ubicada en altitud elevada mayor a los 1000 metros sobre el nivel del mar (msnm), suele hacer frío y viento.

SIMA: parte más baja o fondo de una cavidad profunda en la tierra. CIMA: Parte más alta de una montaña, un árbol u otra cosa alta, o bien, el estado de mayor perfección de algo. ACANTILADO: Formación rocosa junto al mar cortada verticalmente. LADERA: Parte lateral e inclinada de una montaña. CAÑÓN: larga zanja, hendidura o cárcava profunda y ensanchada con paredes casi verticales formada por la erosión que hace gradualmente un río. TOPOGRAFÍA: Conjunto de técnicas y conocimientos para describir , delinear y delimitar la superficie de un terreno. RELIEVE: Es lo que resalta sobre un plano horizontal. OROGRAFÍA: se refiere a la descripción y caracterización del relieve que puedan existir en una zona en particular, región o país.

DEPRESIÓN: Es un lugar más bajo que las zonas circundantes. Cuando el fondo o sima se encuentra más bajo que el nivel del mar, la depresión es absoluta, cuando se ubica por arriba del nivel del mar se le llama relativa. DELTA: Un delta es una formación geográfica de forma triangular () que surge en la desembocadura de un río hacia el mar por los sedimentos fluviales que ahí se depositan. Se caracteriza por la formación de numerosos canales o ramas del río que se dirigen todos hacia el mar. ESTUARIO: región de desembocadura amplia y profunda de un río caudaloso hacia el mar, donde hay intercambio de agua salada y dulce debido a las mareas (pleamar y bajamar)

ESTERO: Laguna permanente o semipermanente, presente en regiones tropicales o subtropicales, de poca profundidad, alimentada por inundación o inflitración de agua pluvial (lluvia) o fluvial (corriente de ríos) ENSENADA: Entrada de mar en la tierra formando semicírculo entre dos puntas o cabos, y de menor extensión comparado con un golfo. ALBÚFERA: Es una laguna litoral de agua salada o ligeramente salobre, separada del mar por un cordón de suelo pero en comunicación con el mar por uno o más puntos.

En Geodesia, cuando se habla de la forma de la Tierra, se hace referencia a una superficie global imaginaria, sobre la cual se elevan las montañas y planicies de los continentes y desde la cual descienden las profundas fosas oceánicas. Dicha superficie se conoce como GEOIDE.

EL GEOIDE Es un modelo físico tridimensional con protuberancias y depresiones que busca representar la verdadera forma de la tierra, cuya superficie ondulada es el resultado de la unión de todos los puntos de la tierra donde el valor de la gravedad es igual, equivalente a la de los océanos en reposo y extendida por debajo de los continentes; el cual se utiliza para determinar la altura ortométrica, conocida también como altura sobre el nivel medio del mar.

La forma irregular del Geoide impide hacer cálculos geométricos fácilmente, así que se elige una figura regular. La figura geométrica que más se le parece a la tierra es un elipsoide o esferoide que se genera de una elipse al girar alrededor del eje menor. La obtención de una superficie de referencia (ELIPSOIDE) con una definición matemática sencilla que permita efectuar cálculos, es imprescindible para poder realizar proyecciones de la superficie terrestre sobre un plano horizontal y permitir la elaboración de mapas y planos.

ELIPSOIDE DE REVOLUCIÓN 2

2

x y  1 a b

a  eje mayor

b  eje menor

En resumen, la Tierra no es una esfera perfecta, debido a su achatamiento en los polos y abultamiento en el ecuador, lo cual es provocado por las variaciones de gravedad y el movimiento rotacional que genera un efecto centrífugo que tiende al expulsar la masa hacia afuera. Su forma se denomina GEOIDE, sin embargo, la figura geométrica que más se le aproxima es un ELIPSOIDE. Algunos elipsoides de uso frecuente son: WGS-84, GRS-80, Clarke y Hayford también llamado Internacional.

La superficie del geoide está definida por el nivel medio del mar y su prolongación “por debajo” de los continentes.

Elipsoide-geoide: altitud

H Orthometric Heigth

=

h Ellipsoidal Height fron GPS

+

N Geoid Heigth

Dada la complejidad de los temas que concurren en la definición de geodesia, la tendencia actual es subdividirla en: •Geodesia esferoidal o geométrica •Geodesia dinámica o física •Geodesia astronómica •Geodesia espacial o satelital

GEODESIA ESFEROIDAL Se encarga del desarrollo de conocimientos elementales acerca de la figura de la tierra y de los fundamentos del empleo del elipsoide como superficie de referencia.

GEODESIA DINÁMICA O FÍSICA Se ocupa del estudio del campo gravitacional de la tierra a partir de las mediciones de la gravedad, los sistemas de alturas y desarrollo de los conceptos elementales referentes al problema de reducción y a la desviación de la vertical del vector gravedad.

Elipsoide-geoide anomalías gravitatorias Durante mucho tiempo, se pensó que la gravedad de la Tierra era constante en todas partes. Sin embargo, hoy se sabe que el campo gravitatorio terrestre presenta variaciones leves, tanto en valor como en dirección, a lo que se le llama anomalías de la gravedad, debidas a la distribución de las masas continentales y las densidades de los componentes de la Tierra. Las operaciones de cálculo que permite extrapolar los valores de la gravedad obtenidos sobre la superficie de la Tierra a la superficie del Geoide, se les conoce como reducciones de la gravedad. La desviación relativa de la gravedad, en grados, cuantifica la diferencia entre las direcciones de la gravedad o línea de la plomada (latitud y longitud astronómica) y la dirección de la gravedad normal (latitud y longitud geodésica).

Elipsoide-geoide anomalías gravitatorias

Una ondulación positiva del geoide indica un exceso de masa (mayor gravedad), una ondulación negativa de geoide implica un déficit de masa (menor gravedad)

GEODESIA ASTRONÓMICA Estudia los principales métodos basados en observaciones a cuerpos celestes como estrellas y planetas, que permiten determinar las coordenadas astronómicas (longitud y latitud) y la dirección (acimut) de una serie de puntos fundamentales sobre la superficie terrestre llamados Datum, sobre los cuales se estructuran y calculan las redes geodésicas regionales. Cada datum se utiliza como referencia para ubicar puntos sobre la superficie terrestre por medio de sus coordenadas geográficas de latitud y longitud.

En un PUNTO FUNDAMENTAL o DATUM el elipsoide y geoide son tangentes, es decir, convergen en un punto. De dicho punto se especifica la latitud, longitud y el acimut obtenido mediante observaciones astronómicas. En el punto fundamental las coordenadas astronómicas y geodésicas coinciden, así como lo hacen la vertical del lugar y la normal (perpendicular) al elipsoide.

GEODESIA ESPACIAL O SATELITAL Se ocupa de la determinación de la posición y ubicación tridimensional de puntos en la superficie terrestre, aire o mar, a través de la recepción de información procedente de un conjunto de satélites artificiales distribuidos alrededor de la tierra.

Constelación de satélites NAVSTAR-GPS de los Estados Unidos de Norteamérica

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En la actualidad se han creado constelaciones de satélites conocidas en su conjunto como Sistema Global de Navegación por Satélite: GNSS, en su acrónimo inglés. Las actuales son NAVSTAR-GPS desarrollado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos y GLONASS operado por el Ministerio de Defensa de la Federación Rusa. El NAVSTAR-GPS (NAVigation System Timing and Ranging  Global Position System), conocido simplemente como GPS, es un sistema de radionavegación que funciona mediante una red de 24 satélites artificiales en orbitan sobre el planeta tierra, a 20,200 km, con trayectorias sincronizadas para cubrir toda la superficie de la Tierra. Para determinar la posición de un punto, ya sea en tierra, mar o aire, el receptor GPS debe localizar automáticamente como mínimo tres o cuatro satélites de la red.

APLICACIONES PRÁCTICAS DE LA GEODÉSIA La Geodesia entrega a la topografía, fotogrametría, cartografía, catastro y sistemas de información geográfica (SIG) los datos necesarios para la localización, medición y representación de los elementos y fenómenos de la superficie terrestre.

Topografía o geodesia inferior: Es la ciencia que levanta y representa porciones de la Tierra donde puede despreciarse la esfericidad (curvatura) de la tierra, es decir, donde la superficie puede considerarse plana. Incluye técnicas para realizar mediciones de ángulos, distancias, diferencias de nivel y movimiento de tierras (nivelación de terrenos), para obtener dirección y longitud de linderos, volúmenes de suelo, áreas, perímetros y planos de terrenos.

Fotogrametría: Ciencia cuyo objeto es la obtención de medidas fiables de la forma, dimensiones y posición tridimensional de objetos físicos y su entorno, utilizando esencialmente la grabación, medida e interpretación de imágenes aéreas y terrestres. Al trabajar con una foto se obtiene información bidimensional. Al observar con un estereoscopio de espejos dos fotografías consecutivas con una parte en común o de solape (zona de recubrimiento) pero tomadas en el vuelo fotogramétrico desde dos puntos diferentes se obtiene información tridimensional.

¿QUÉ ES UNA FOTOGRAFÍA AÉREA? Imagen fotográfica que permite tener una visión aérea de un lugar obtenida desde el espacio aéreo a través de una cámara especial montada en un avión. La fotografía aérea es tomada en forma continua, conformando lo que se llama línea fotogramétrica, la cual se repite en forma paralela hasta cubrir el área requerida

¿QUÉ ES UNA ORTOFOTO? Es una fotografía aérea que ha sido corregida digitalmente para representar una proyección ortogonal (las rectas verticales de observación son perpendiculares al plano observado) de manera que todo su contenido quede en una escala uniforme, sin deformaciones y permita realizar mediciones exactas como lo sería en un mapa. Una fotografía aérea simple, siempre presentará deformaciones causadas por la perspectiva desde la cámara, la altura o la velocidad a la que se mueve el avión.

Cartografía: Conjunto de operaciones científicas y técnicas que intervienen en la elaboración y análisis de mapas, que representan parte o toda la superficie terrestre, utilizando para ello, un sistema de proyección y una relación de proporcionalidad o escala entre la superficie real y el mapa. Un mapa cartográfico es una representación gráfica, física o digital de información relacionada con la superficie terrestre, a la que se le agregan leyendas para la identificación de detalles importantes. Pueden ser mapas de: cobertura forestal, turístico, áreas protegidas, clasificación de suelos, índice de pobreza, división política, hidrológico, climatológico, topográficos, etc.

MAPA DE ÍNDICE DE POBREZA

MAPA DE ÁREAS PROTEGIDAS

Sistemas de geográfica (SIC):

información

Un sistema de hardware, software y procedimientos diseñados para realizar captura, almacenamiento, integración, validación, manipulación, análisis, modelación y representación de datos georreferenciados espacialmente para actualizar, extraer y desplegar información tanto gráfica como descriptiva de elementos asociados a la superficie terrestre con el fin de resolver problemas complejos de planificación y gestión. Algunos software son: ArcGIS, Kosmo, GRASS, OpenJUMP, Manifold, GVSIG, QuantumGIS, etc.

Sistemas de geográfica (SIC):

información

Un SIG requiere al menos de: • Entrada de datos procedentes de mapas, fotos aéreas, satélites, monitoreos y otras fuentes. • Georreferenciación de los datos: ajuste de datos a un sistema de coordenadas geográfico o proyectado. • Almacenamiento, recobro y organización de datos • Transformación, análisis y modelamiento de datos, incluyendo estadísticas espaciales. • Reporte de datos, a través de mapas, listados y planos.

Un SIG sin datos no es SIG, sino simplemente un software vacío.

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CATASTRO Es el registro público sistematizado de los bienes inmuebles (fincas rústicas y urbanas) de una jurisdicción, contemplados en sus tres aspectos fundamentales: el jurídico, el geodésico y el económico. Tiene la finalidad de generar un inventario patrimonial y estadísticas, garantizar los derechos reales de propiedad, una justa y equitativa carga fiscal, sirve de base para la planificación del ordenamiento territorial y la obra pública. Ello supone una metodología para instrumentarlo, una larga y compleja tarea para ejecutarlo, una organización administrativa para conservarlo, y un aporte constante de información para mantenerlo actualizado. En Guatemala la institución encargada del Registro de Información Catastral es el RIC.