geodesia y cartografía

Thursday, May 27, 2010








Marco de referencia geodésico argentino
Rubén C. Rodríguez
rubenro@fibertel.com.ar
31/3/2010
(actualizado 6/12/2012)
 
La contribución es un intento de presentar la situación actual definida por las realizaciones satelitarias (estaciones pasivas y activas) y también sus relaciones con los sistemas predecesores.
El artículo comprende las siguientes partes:
- las tres versiones de POSGAR disponibles hasta el presente y las interrelaciones que presentan,
- los sistemas basados en la triangulación como Campo Inchauspe y otros locales y regionales,
- los parámetros de transformación más significativos, y
- el futuro del marco de referencia.
En el desarrollo del artículo, para reducir su extensión, sugeriré al lector dirigirse a distintos sitios de Internet donde se encuentra información detallada sobre los casos mencionados o presentamos soluciones para la resolución de diversos problemas geodésicos.
Respecto de la información disponible para el análisis encontramos la suficiente para el caso de Campo Inchauspe 1969 (Christensen, 2007), POSGAR 94 (Moirano et al, 1999) y POSGAR 98 (Moirano, 2000) y otros más, sin embargo no ocurre lo mismo respecto de POSGAR 2007.

POSGAR
Su aparición data de 1989 cuando tímidamente publicábamos un artículo en la Revista IGM (1) y que tuvo su primera realización entre 1993 y 1994 cuando se dieron a conocer las coordenadas POSGAR 94.
En 1998 con algunas estaciones adicionales y el empleo de un software científico surge POSGAR 98 con precisiones superiores al anterior y en 2009 con un número significativo de nuevas mediciones el Instituto Geográfico Nacional calcula y publica la versión 2007 incorporando las redes provinciales y el proyecto PASMA.
Analizamos en primer lugar las diferencias entre POSGAR 94 y POSGAR 98 a partir de 122 estaciones comunes: las diferencias promedio en latitud y en longitud son 0.53 y 0.16 metros respectivamente, siendo todas del mismo signo. En alturas elipsóidicas la situación tiene la particularidad de que tales diferencias resultaron positivas y negativas por lo que es más apropiado presentar el promedio de las diferencias en valor absoluto: 0.43 m.
A partir de POSGAR 98 se incluye el concepto de época: fecha para la cual corresponden las coordenadas. Así POSGAR 98 tiene como época 1995.4 y POSGAR 2007 2006.632.
Consideremos ahora las diferencias entre POSGAR 98 y POSGAR 2007: aplicando el modelo de velocidades VEMOS 2009 a las coordenadas de 45 puntos POSGAR 98 a fin de llevarlas a la época de POSGAR 2007 encontramos que las desviaciones estándar de las diferencias son 1.7 y 3.1 centímetros para la latitud y la longitud, respectivamente.
Estas cifras indican que ambos marcos, teniendo en consideración las velocidades, son consistentes para la mayoría de las aplicaciones prácticas.

Campo Inchauspe

A partir del cálculo de 19 polígonos en el año 1969, que constituyó junto con su extensión totalizando más de 40 anillos, un símbolo de la geodesia argentina por su precisión de acuerdo a los cánones de la época y sólo superada por la tecnología satelitaria.
Además de Campo Inchauspe existieron otros sistema con distinto grado de precisión y diferentes estrategias de cálculo pero en general sin una compensación completa de las observaciones por lo que suelen ofrecer algunas inconsistencias. La lista incluye los siguientes: la primera versión de Inchauspe identificada como 1954 comprendiendo 10 polígonos, Castelli, Pampa del Castillo, Ubajay, Carranza, 25 de Mayo, Chos Malal o Quiñi - Huao, Yavi, Tapi Aike, Uspallata, Aguaray, Huemules y algunos otros. También existió la red SAD69 que cubrió toda la América del Sur.

Parámetros de transformación

En primer lugar es necesario señalar que si bien el marco POSGAR 2007 contiene una importante cantidad de puntos (los propios, los de las redes provinciales y los del proyecto PASMA) es cierto también que existen las redes geodésicas mencionadas en el párrafo anteriores con coordenadas que es necesario trasformarlas a los marcos más modernos, como los POSGAR.

Consideraremos dos situaciones.
a) la transformación entre Campo Inchauspe 1969 y POSGAR 94 para lo que se encuentran por lo menos tres soluciones:
- 3 parámetros
- 7 parámetros y
- regresión múltiple
En (2) se encuentran los datos para llevar a cabo las transformaciones y también planillas de cálculo Excel para realizar las operaciones.
Si es necesario llevar las coordenadas a POSGAR 98 ó POSGAR 2007 se propone utilizar los parámetros que se presentan en b).
En cuanto a los sistemas anteriores es conocido que muchos de ellos fueron reducidos a Inchauspe 69 y en otros casos una solución aceptable es transformarlos también, mediante los mejores datos que se dispongan, a Campo Inchauspe 69.
b) la segunda situación está dada por los tres POSGAR y en consecuencia ofrecemos tres juegos de parámetros de transformación:
POSGAR 94 a POSGAR 98,
POSGAR 94 a POSGAR 2007, y
POSGAR 98 a POSGAR 2007
En los tres casos consideramos que una solución de tres parámetros es suficiente puesto que los valores que resultan son muy reducidos, las desviaciones estándar de su determinación también lo fueron - en particular entre PGA 98 y PGA 07 - y también porque el procedimiento de cálculo es el más sencillo y conocido.
a) POSGAR 94 a POSGAR 98, se encontraron utilizando las coordenadas de 121 puntos comunes y los valores en el sentido PGA 94 a PGA 98 son:
DX = 0.33 m, DY = -0.32 m, DZ = 0.31 m
 
b) POSGAR 94 a POSGAR 2007, en este caso los puntos PGA 2007 comunes con PGA 94 son sólo 52 de los 178 que integran la red básica, identificada como Red POSGAR 2007 en el sitio del IGN www.ign.gob.ar
DX = 0.41 m, DY = -0.46 m, DZ= 0.35 m
 
c) POSGAR 98 a POSGAR 2007, se utilizó el mismo criterio que en el caso anterior sobre 51 puntos comunes:
DX = 0.05 m, DY = -0.09 m, DZ = 0.10 m
(D es delta)

Si trasladáramos las coordenadas POSGAR 98, época 1995.4, a la época de POSGAR 2007 (2006.6) los nuevos parámetros son:
DX = -0.003 m,  DY = -0.030 m,  DZ = -0.004 m
 
Sin duda existen otras combinaciones, particularmente con la participación de las redes provinciales y del proyecto PASMA, pero estimamos que estas alternativas cubren la mayoría de las aplicaciones estando dispuestos a ampliarlas si fuese necesario.

El futuro
En el año 1988 el profesor Víctor Haar proponía la "concreción de sistemas de coordenadas actualizables con el tiempo" que resultaba difícil de aceptar en la época pero que hoy es completamente razonable.
Mucho después, en el 2005, mencionábamos en GEOnotas dos cuestiones que coincidían con nuestro pensamiento:
- que las redes pasivas (monumentos) tenían los días contados y
- que si bien el marco de referencia estaba materializado por monumentos o instrumentos, estos últimos se impondrían.
El reciente terremoto ocurrido en Chile el 27 de febrero de 2010, sus réplicas y los datos acerca de los desplazamientos producidos en otros lugares de la América del Sur, tal como está siendo informado por el proyecto SIRGAS a partir de las observaciones de las estaciones SIRGAS - CON, revalidan las consideraciones previas.
Estos movimientos no hacen más que demostrar que los esfuerzos realizados - de todo tipo y con la mejor voluntad aunque sin consenso total - en la implantación o actualización de redes pasivas fueron inútiles.
En consecuencia consideramos la necesidad de discutir qué hacer a partir de ahora. Una buena solución, si no la mejor, es usar como marco de referencia las coordenadas semanales de las estaciones permanentes, pues acompañan los desplazamientos y son prácticamente contemporáneas con las efemérides correspondientes a las órbitas de los satélites para la época de observación.
Es probable que la solución dinámica esbozada no sea totalmente aceptada y se prefiera optar por otra solución, la semidinámica, con las coordenadas en una época única con una validez acotada. En tal caso, una vez calculadas las coordenadas para la época de la observación se trasladan a la época elegida mediante la expresión sencilla
C(t1) = C(t0) + vC (t1 - t0)


Donde vC son las velocidades - es decir el cambio de las coordenadas a través del tiempo - para X, Y, y Z (o bien LAT, LON) correspondientes a las estaciones de referencia utilizadas que nos irán proporcionando los Centro de Procesamiento SIRGAS - CON.
Respecto de estas dos soluciones, tanto la dinámica como la semidinámica, podrán resultar equivalentes a la estática para muchas aplicaciones del marco de referencia tales como la georreferenciación requerida por el catastro o las necesidades de la cartografía, donde las precisiones requeridas exceden - en la mayoría de los casos - la magnitud de los movimientos tectónicos. Es decir: el problema está y debe conocerse, pero sin constituir una preocupación dominante.
También es posible utilizar las coordenadas provenientes de las soluciones multianuales de las estaciones permanentes aplicando también la corrección por velocidades.
La práctica de estos mecanismos de cálculo está descripta en (3).
De todos modos concluimos en la necesidad de generar la discusión acerca del marco como una obligación de la geodesia para ilustrar a los usuarios acerca del tema.

Notas bibliográficas y sitios de Internet con mayores detalles acerca de los marcos de referencia
(1) Revista IGM 4-6 enero/diciembre 1989.
(2) http://www.agrimensoreschubut.org.ar/
(3) http://geonotas.blogspot.com Coordenadas de las estaciones permanentes y aplicación de velocidades o bien al finalizar este artículo.
Blick, G./Donnelly, N./Jordan, A. The Practical Implications and Limitations of the Introduction of a Semi-Dynamic Datum. Land Information New Zealand. 2009.
http://www.linz.govt.nz/docs/surveysystem/geodetic/iag-dynamic-datum-paper-2006.pdf
(se sugiere también la lectura del más reciente documento presentado en el XXIV FIG International Congress 2010 (Sydney, 11 - 16 April 2010) por G. Blick y D. Grant titulado The Implementation of a Semi-Dynamic Datum in New Zealand - Ten Years On disponible en http://www.fig.net/pub/fig2010 sesión TS 1C)
Christensen, A. Triangulation adjustments in Buenos Aires, 2007
http://www.acsmcongress.org/bulletinonline/bull230/argentina.pdf
Haar, V. El rol de las coordenadas geodésicas en la estructura de base de un sistema de información territorial. 15ª. Reunión Científica de Geofísica y Geodesia. 1988
Moirano, J./Brunini, C./Drewes, H./Kaniuth, K.
Definición del marco de referencia geodésico argentino mediante observaciones GPS como materialización del Sistema de Referencia Terrestre Internacional (ITRS), en Contribuciones a la geodesia en la Argentina de fines del siglo XX. Universidad Nacional de Rosario.1999.
Moirano, J. Materialización del Sistema de Referencia Terrestre Internacional en la Argentina mediante observaciones GPS, tesis doctoral. Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas. Universidad Nacional de La Plata. 2000
Rodríguez, R. La evolución del sistema de referencia argentino: de Campo Inchauspe a POSGAR 94, en Contribuciones a la geodesia en la Argentina de fines del siglo XX. Universidad Nacional de Rosario. 1999.
VII Taller de Estaciones GNSS Permanentes. Universidad de La Punta, San Luis. 2009:
Una contribución a la definición del marco de referencia
Coordenadas y aplicación de velocidades
El Agrimensor Chubutense Nº 17. 2009:
Marcos de Referencia Geodésicos y Manejo de Coordenadas
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El autor agradece los aportes de los doctores Claudio Brunini y Virginia Mackern para la elaboración del artículo
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