Geodesia I Fundamentos De Geodesia 6k2t1w

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Ministerio de Defensa

Instituto Geográfico Nacional

Escuela Cartográfica

GEODESIA I FUNDAMENTOS DE GEODESIA

DOCENTE: TTE CRL EP. OSCAR PAUCAR LLAJA

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SUMARIO:

- GEODESIA

- SUPERFICIES DE REFERENCIA

- MARCO DE REFERENCIA INTERNACIONAL

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GEODESIA La Geodesia, es la ciencia que estudia la forma y dimensiones de la Tierra. Esto incluye campo gravitatorio externo de la tierra y la superficie del fondo oceánico. Dentro de esta definición, se incluye también la orientación y posición de la tierra en el espacio.

Tamaño Campo Gravitacional

Forma

Geodesia



ASOCIACIÓN INTERNACIONAL DE GEODESIA - IAG LA IAG ES LA ORGANIZACIÓN CIENTIFICA RESPONSABLE POR EL CAMPO DE LA GEODESIA, SU ORIGEN DATA DESDE 1862 COMISIÓN 1: Marcos de Referencia COMISIÓN 2: Campo de gravedad COMISIÓN 3:Geodinámica y Rotación de la Tierra COMISIÓN 4:Aplicaciones y Posicionamiento

Obtención de la IAG: Geodesia ¿Cuál es la forma real de la Tierra?



¿Qué es la Geodesia? 



Helmert (1880): “Geodesia es la ciencia de medir y representar la superficie de la Tierra”. Internacional Association of Geodesy (1975): “Geodesia es la ciencia de medir y representar la figura y el campo de gravedad terrestre y de otros cuerpos celestes, así como sus variaciones en el tiempo”.

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GEODESIA: “Ciencia que estudia la forma y dimensiones de la Tierra (figura de la Tierra) y su campo gravitatorio” CONCEPTO FÍSICO (campo de la gravedad)

CONCEPTO GEOMÉTRICO (figura de la Tierra)

“FIGURA DE LA TIERRA”: superficie física y matemática de la Tierra

SUPERFICIE FÍSICA GEOIDE SUPERFICIE DE REFERENCIA ALTIMÉTRICA GEODESIA FÍSICA

SUPERFICIE MATEMÁTICA ELIPSOIDE DE REVOLUCIÓN DE DOS EJES SUPERFICIE DE REFERENCIA PLANIMÉTRICA GEODESIA GEOMÉTRICA

• Trata del levantamiento y de la representación de la forma y de las superficies de la tierra, global y parcial, con sus formas naturales y artificiales

2. MODELOS TERRESTRES 2.1 Superficie Real. Está constituida apenas por las partes sólidas, se encuentra en o con la troposfera, es totalmente irregular, no puede ser representada en forma matemática, su forma no es rígida es variable.

SUPERFICIE REAL

2.2 Modelos Físicos. Es la representación de la Tierra donde se toma en consideración los efectos de la fuerza de la gravedad, los efectos de la fuerza centrífuga, y la fuerza gravitacional, siendo generadas superficies equipotenciales

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GEOIDE • La palabra Geoide significa “Forma de la Tierra” y fue introducida por Listing en el año 1873. • Es la superficie equipotencial del campo de gravedad terrestre que mejor se ajusta al nivel medio del mar sin perturbaciones y que es perpendicular en todos sus puntos a la dirección de la gravedad y que se extiende de manera continúa por debajo de los continentes. Es la superficie de nivel, equipotencial en el campo de la gravedad, que adopta la forma de esferoide irregular tridimensional.

EL GEOIDE

http://www.esa.int/var/esa/storage/images/esa_multimedia/images/2011/03/new_goce_geoid/9734448-3-eng-GB/New_GOCE_geoid.jpg




2.3 Modelos Matemáticos Constituido por el empleo de figuras geométricas con representaciones matemáticas, así tenemos:

a. Elipsoide Escaleno. b. Elipsoide de revolución. c. Esfera. d. plano

ELIPSOIDE TERRESTRE

Se ha determinado que la figura que más se aproxima a la forma de la Tierra es un ELIPSOIDE DE REVOLUCIÓN, (un elipsoide de revolución es una figura generada por la rotación alrededor de su eje menor). En esta superficie se puede hacer mediciones de distancias, curvaturas, áreas, etc. Por ser una figura analítica

Relación entre el SUPERFICIE REAL GEOIDE ELIPSOIDE

Superficies de referencia

Objetivos de la Geodesia Medición y representación de fenómenos geodinámicos tales como movimiento polar, mareas terrestres, y movimientos de corteza

Objetivos de la Geodesia Determinación del campo de gravedad terrestre, incluyendo las variaciones temporales

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Problemas que trata la geodesia Establecimiento de sistemas de referencia Origen, orientación y métrica (PSAD56, ETRS89, WGS84,...)

Determinación geométricas en el espacio Posición Direcciones Navegación

Determinación de la superficie terrestre Cartografía de la superficie terrestre i oceánica Catastro, medida del territorio

Determinación del campo gravitatorio Geoide, el cálculo de orbitas de satélites...

Determinación de la dinámica atmosférica Estudio de la propagación del señal usado en observaciones geodesicas

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Sistemas de Referencia Geodésicos (SRG)


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SISTEMA DE REFERENCIA Permite definir, en cualquier momento, la orientación, ubicación y escala de tres coordenadas [X, Y, Z]. Si el origen de coordenadas [X=0, Y=0, Z=0] coincide con el centro de la tierra se denomina sistema de referencia geocéntrico global, en caso contrario se habla de sistema de referencia local. El sistema de referencia global utilizado en Geodesia es el definido por el Servicio Internacional de Rotación Terrestre y sistemas de Referencia (IERS: International Earth Rotation and Reference Systems Service) de la Asociación Internacional de Geodesia (IAG) y la Unión Internacional de Astronomía (IAU). Su acrónimo ITRS (International Terrestrial Reference System). Este es un sistema geocéntrico (su origen de coordenadas [X, Y, Z] coincide con el centro de masas terrestre, incluyendo atmosfera y océanos), su tiempo corresponde con el tiempo geocéntrico coordinado (TCG: Geocentric Coordinate Time) y no presenta residuales en la rotación con respecto a los movimientos horizontales de la corteza terrestre. Su eje Z coincide con el eje medio de rotación terrestre, el eje X esta sobre el plano medio ecuatorial y su dirección apunta al meridiano de Greenwich, el eje Y también está sobre el plano ecuatorial y forma un sistema de mano derecha.



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Sistema de referencia Parámetros que definen un sistema de referencia de coordenadas PSAD56 SAD69 WGS84

Z(m)

P

Definir Un origen concreto del sistema

Greenwich

r φ

Geocentro

λ

Una dirección en el espacio: tres ejes X(m)

Y(m) x

y

Una métrica

z

Sistema de Referencia : Son modelos o parámetros que sirven como base para la representación de la geometría de la superficie terrestre y su variación el tiempo. Con origen en el geocentro . (definido convencionalmente)

CONCEPTOS FUNDAMENTALES

Fundamentos en sistemas de referencia • Sistema de referencia: Definición de constantes, modelos, parámetros, Etc. que sirven como base para la representación de la geometría de la superficie terrestre y su variación en el tiempo. (P.ej., sistema cartesiano tridimensional ortogonal, con el origen en el geocentro, el eje Z cerca del eje de rotación terrestre, el eje X cerca del meridiano de Greenwich, escala métrica y variación temporal que no produce una rotación global de la corteza terrestre).

• Marco de referencia: Realización (materialización) de un sistema de referencia por un conjunto de entidades físicas y matemáticas. (P.ej., un número de puntos monumentados sobre la superficie terrestre con sus coordenadas geocéntricas tridimensionales X, Y, Z dadas en una época fija y variaciones lineales en el tiempo, o sea velocidades constantes dX/dt, dY/dt, dZ/dt).

CONCEPTOS FUNDAMENTALES

Fundamentos en sistemas de referencia • Dátum geodésico: Parámetros que realizan el origen, la orientación y la escala del sistema de coordenadas del marco de referencia. (En caso tridimensional global: el orígen realizado en el geocentro, la orientación realizada por la posición del polo de rotación de la Tierra y la dirección de una longitud de referencia convencional en una época definida, la escala realizada por la unidad del metro a partir de la velocidad de la luz en el vacío).

TABLA DE ELIPSOIDES DE REFERENCIA UTILIZADOS EN DIFERENTES PAISES: ELIPSE

a

f

Airy 1830

6377563.396

299.3249646

Bessel 1841

6377397.155

299.1528128

Clarke 1866

6378206.4

294.9786982

Clarke 1880

6378249.145

293.465

Everest 1830

6377276.345

300.8017

Fischer 1960 (Mercury)

6378166

298.3

Fischer 1968

6378150

298.3

G R S 1967

6378160

298.247167427

G R S 1975

6378140

298.257

G R S 1980

6378137

298.257222101

Hough 1956

6378270

297.0

International

6378388

297.0

Krassovsky 1940

6378245

298.3

South American 1969

6378160

298.25

WGS 60

6378165

298.3

WGS 66

6378145

298.25

WGS 72

6378135

298.26

WGS 84

6378137

298.257223563

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Sistemas de Referencia Geodésicos (SRG) DATUM Argentino Nacional Australiano Cabo (Arco) Europeo 1950 (ED50) Indio NAD27 WGS72 NAD83 WGS84 Pulkovo 42 Sudamérica 1956 Tokyo

Elipsoide de Referencia

Punto Inicial Localización Latitud Longitud Internacional(Hayford 1924) Campo Inchauste, Argentina -35º 58' -62º 10' Kaula Grundy, Australia -25º 54' 134º 33' Clarke 1880 Buffelsfontein, Sudafrica -34º 00' 25º 31' Internacional (Hayford 1924) Potsdam, Alemania 52º 23' 13º 04' Everest Kalianpur, India 24º 07' 77º 39' Clarke 1866 Meades Ranch, Kansas 39º 14' -98º 32' WGS72 Centro de masas de la Tierra GRS80 Centro de masas de la Tierra WGS84 Centro de masas de la Tierra Krasovsky Pulkovo, URSS 59º 46' 30º 19' Internacional (Hayford 1924) La Canoa, Venezuela 08º 34' -63º 52' Bessel Tokyo, Japón 35º 39' 139º 45'

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DATUM Conjunto mínimo de parámetros que permiten definir de forma única un sistema de referencia Origen y orientación de ejes

Z

Conjunto de coordenadas

P3 P1

Transformación de sistemas

z3

P2

Definir

z1

z2 x3

Elementos de la Tierra x2

x1

Sistema de referencia explicito Marco de referencia (datum implícito)

Y

y2

y1 X

DATUM • Es un Sistema de Referencia Geodésico definido por la superficie de referencia precisamente posicionada y mantenida en el espacio; y es generada por una red compensada de puntos. El Datum geodésico se define como un conjunto de parámetros que especifican la superficie de referencia o el sistema de referencia de coordenadas utilizado por el apoyo geodésico en el cálculo de coordenadas de puntos terrestres.

DATUM • Datum horizontal Punto de referencia geodésico para los levantamientos de control horizontal, del cual se conocen los valores: latitud, longitud y azimut de una línea a partir de este punto y los parámetros del elipsoide de referencia. • •

Datum vertical: Cualquier superficie nivelada que se toma como superficie de referencia a partir de la cual se calculan las elevaciones. Usualmente se escoge el geoide, el cual es la superficie equipotencial del campo gravitacional terrestre que mejor se aproxima al nivel medio del mar.

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- Marcas monumentados con sus coordenadas geocéntricas en un época fija con variación en el tiempo.

A, B , C

REGPMOC

RED GEODÉSICA HORIZONTAL

BM

RED GEODÉSICA VERTICAL

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Datum vertical Superfícies de referencia vertical Geoide (“nivel medio del mar en calma”) (EGM96, IBERGEO, UB91...) Superfície equipotencial del campo gravitatorio terrestre Elipsoide (International 1924, GRS80...) Superfície definida para un elipsoide de revolución

“Simplificación”

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Datum vertical Superfícies de referència vertical Geoide  Cota ortométrica (H)

Elipsoide  Cota elipsoïdal (h) = H + Ondulación del geoide (N)

N

H

A P

1

h

N

2

N

3

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Sistemas de Referencia Geodésicos (SRG) • Datum vertical: “datum que describe la relación de las altitudes relacionadas con la gravedad con la Tierra” • En la mayoría de los casos los datum verticales están referidos a un nivel medio del mar (mareógrafos).

DATUM LOCAL:

Es la mejor aproximación De la forma y tamaño de una determinada área. El centro del elipsoide NO coincide con el centro de masa de la Tierra. Ejemplo: • Australian Geodetic 1966 • Provisional South American 1956 • South America 1969

Datum Geocéntrico Es la mejor representación de la forma y tamaño de la Tierra como un todo. El centro del elipsoide coincide con el centro de masa. Ejemplo WGS 84

Datum Geodésico Geocéntrico o Global

Datum Geodésico Local

PROVISIONAL SUDAMERICANO 1956 PSAD56 El Provisional Sudamericano 1956 - PSAD56, con datum "La Canoa -Venezuela", y como modelo matemático utiliza el elipsoide de Hayford o Internacional de 1924, con semieje mayor a = 6'378,388 metros y aplanamiento f = 1/297, materializada por el conjunto de puntos y/o vértices, distribuidos en el territorio nacional.

WGS 84 El World Geodetic System 1984 (WGS84), es el elipsoide del GPS, es definido y mantenido por la NGA (National Geospatial-Intelligence Agency)

http://www.navipedia.net/index.php/Reference_Frames_in_GNSS

RESUMEN

EVOLUCIÓN

PZ 90 El Parametry Zemli 1990 (parámetros de la Tierra) es el elipsoide del GLONASS

http://www.navipedia.net/index.php/Reference_Frames_in_GNSS

De acuerdo con el plan de modernización de GLONASS, la información de efemérides y aplicación del sistema de referencia PZ-90.11 se actualiza en todos los satélites GLONASS operativos a partir de las 3:00 pm el 31 de diciembre de 2013. A partir de entonces, los satélites están transmitiendo en el PZ90.11. Este marco de referencia es una versión actualizada del PZ-90, más cercano a la ITRF2000.

GRS80 El Sistema de Referencia Geodésico 1980, es un elipsoide que fue adoptado por la Asociación Internacional de Geodesia, durante la Asamblea General de 1979

http://geodis.dgfi.badw.de/index.php?id=71

GTRF El Marco de Referencia Terrestre para el Galileo (GTRF), es un realización del Sistema Internacional de Referencia Terrestre.

CGCS2000 El China Geodetic Coordinate System 2000. fue adoptado como marco de referencia geodésico nacioanl por China desde julio 2008 en reemplazo de viejos sistemas..

GRACIAS POR SU ATENCIÓN

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