Geodesia 4o2653

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GEODESIA UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS AREQUIPA

Geodes ia

Ajuste geodésico

Geométri ca Física

Aplicacion es

Satelital Científic as

Práctic as

GNS S

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Geodes ia

ELEMENTOS GEOGRÁFICOS

•Eje terrestre. • Polos. • Planos meridianos y meridianos. • Planos paralelos y paralelos. • Ecuador. • Esfera celeste. • Vertical. • Plano horizontal

.

Introducción Significado de Geodesia Derivado del griego gh (Tierra) y daiw (dividir) Significado de Topografía Derivado del griego topos = Topos, sitio y grafein = descripción Definición de Geodesia, según la Asociación Internacional de Geodesia (IAG): Geodesia es la disciplina que trata con la medición y representación (geométrica, física y las variaciones temporales) de la Tierra y los cuerpos celestes. Definición de Geodesia, OSU: Geodesia es la ciencia de determinar el tamaño y la forma de la Tierra (incluyendo variaciones temporales), usando mediciones

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Introducción •PROBLEMAS A LOS QUE LA GEODESIA DEBE DAR SOLUCIÓN:

NO son problemas •La determinación de la forma verdadera de la Tierra. aparte •La determinación y estudio de su campo de gravedad.

•La determinación de posiciones esta ligado directamente a la forma y el tamaño de la Tierra. •Geodesia teórica  estudiar las superficies en equilibrio de una hipotética masa fluida, sometida a las acciones gravitatorias y a un movimiento de rotación. •También es la geociencia que estudia la Tierra como un complejo sistema dinámico, un cuerpo conformado por capas, conteniendo los océanos y rodeada por la

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Los tres “pilares” de la geodesia Forma y deformaci ón

Rotación

Campo de gravedad

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Introducción •Los avances en la geodesia fueron posibles por: • Uso del tiempo atómico como escala de tiempo → independiente de la rotación de la Tierra. •La habilidad de medir el tiempo de propagación de señales, desde los segundos hasta los picosegundos. •Uso de satélites artificiales •Se pasó de tener sistemas globales con exactitudes de 5 m (60’s) a sistemas globales con exactitudes milimétricas (en la actualidad). •Las estrellas fueron reemplazadas por quásares y satélites; las observaciones astronómicas fueron reemplazadas por distancias entre receptores y satélites (mas detalle en Geodesia Satelital)

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Introducción •Las distancias son medidas de forma indirecta a partir de medir el tiempo de viaje de las señales. •Los catálogos de estrellas han sido reemplazados por un sistema de referencia celestre de quásares. •Para el posicionamiento y la navegación de alta exactitud, el marco de referencia terrestre es realizado y mantenido en el tiempo. •Geodesia: nace con la necesidad querer conocer la forma y el tamaño del sitio donde se habita y el interés conocer el sitio en el espacio que ocupa el planeta

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Introducción •En la Grecia antigua, con Homero, se tienen las primeras ideas, mas mitológicas que científicas (Tierra plana, rodeada por océanos, con Grecia en el centro del universo)

•Otras ideas del mundo griego: •Tales de Mileto, dice que el mundo es un barco redondo flotando en un océano sin limites •Anaximenes y Anaxágoras dicen que el Sol y la Tierra son discos muy delgados

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•Muchos filósofos griegos consideraron a la Tierra redonda, ya que para ellos la figura geométrica perfecta es la esfera. •Platón supone una Tierra redonda, pero inmóvil e aislada. Se recurre a la teoría de esferas concéntricas para explicar el movimiento de los planetas y las estrellas •Aristóteles (sus ideas son las que mas prevalecerán, hasta los tiempos de Copérnico y Galileo), supone una Tierra esférica, inmóvil y en el centro del Universo (Teoría Geocéntrica) •Aristarco de Samos publica la primera idea del sistema heliocéntrico (Sol en el centro del sistema solar). Sin embargo, su idea no tuvo aceptación. •Eratóstenes efectúa la medición del radio terrestre, deducida a partir de la medición del arco de meridiano entre Alejandría y Siena, a partir de triángulos semejantes:

Introducción

Determinación del radio terrestre por parte de Eratóstenes

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Introducción

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•En la edad media, aun prevalecían las ideas aristotélicas de sistema geocéntrico •En 1543 se publica la obra “De las revoluciones de las esferas celestes”, en la cual retoma la teoría heliocéntrica •Galileo adopta las ideas de Copérnico. •A Galileo Galilei se le debe el enunciar las primeras leyes de la mecánica, con los conceptos de velocidad y aceleración •En esta época se dan grandes avances en los campos de la matemática y la física y una mejora en la calidad de los instrumentos para efectuar observaciones astronómicas •Gracias a estos aportes, Kepler enuncia sus leyes del movimiento planetario

Introducción

Tomado de: http://iesrdelgado.org/tomasgomez/4%C2%BAESO/Imagenes/geocentrico.jpg http://blogs.ua.es/elmonteida/files/2009/03/aristoteles.jpg

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Introducción

Tomado de: http://www.astronomy.csdb.cn/astromia/fotohistoria/heliocentrico.htm

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Introducción

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•En el siglo XVI, se da la invención de los logaritmos con base 10, lo que permitió, apoyados en tablas logarítmicas, efectuar complejos cálculos de una forma mas “sencilla” •Gemma Frisius es el primero el utilizar el método de triangulación •El holandés Snellius (1615) la primera triangulación precisa, apoyado en una base geodésica para dar escala a la cadena de triángulos •En 1620, Picard incorpora a los instrumentos de medición un retículo •Se mide en arco de meridiano entre Malvoisine (al sur de Paris) y Sourdon (al sur de Amiens). Esta medición permitió determinar el radio terrestre en 6275 km •Con base las leyes de Newton, se llega a la conclusión de que la Tierra no puede ser esférica, sino que tiene que ser un elipsoide de revolución, achatada en los polos y que

Introducción

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•Dominico Cassini, no esta de acuerdo con la teoría de Newton sobre la forma de la Tierra, considera a la Tierra achatada en el Ecuador •Se organizan expediciones para efectuar mediciones de arco y determinar la teoría correcta •Es Clairaut, mediante su teorema, el que demuestra este hecho •Huygens, observando el movimiento del péndulo, deduce que la gravedad es mayor en el ecuador que en los polos •En 1819, Stokes publica un tratado donde explica la metodología para determinar el geoide, a partir de observaciones de gravedad, aunque se utilizó por primera vez hasta 1948 •Bruns, presenta la fórmula que relaciona la el potencial perturbante y la ondulación del geoide •Helmert, en el siglo XX, presenta el método

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Primeras ideas! Aproximació n! Una mejor aproximació n! La realidad!!

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La Tierra como nos la muestra n

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La Tierra como es!!

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Representaciones Cartográficas

Tipos de Coordenadas • Existen varios sistemas o tipos de coordenadas diferentes las cuales son :

Cartesiana s Geodésicas Locales

X = - 1,339,405.091 Y = - 5,602,278.211 Z = 2,732,093.914 Lat= 19° 31’ 28.80253’’ N Long= 99° 10’ 35.23651’’ W Alt = 2241.852 msnm X Y Z

= = =

5,000.000 5,000.000 500.000

Aplicaciones

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•Geodesia global: La geodesia es la ciencia encargada de la medición y representación cartográfica de la superficie terrestre (Helmert 1880). •La definición requiere de un sistema de referencia global C A único M G P E O O D M E E T G R R Í A Tomado de: V A http://www-app2.gfzE D A D

potsdam.de/

Aplicaciones

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•Mantenimiento de los marcos de referencia: El MR es la capa base para las IDE’s y es la referencia para aplicaciones prácticas y científicas. •Es fundamental su mantenimiento, para satisfacer los requerimientos de cualquier Mapa globa l de sismo s

Tomado de: https://c1.staticflickr.com/5/4003/4438692900_546de75f2b.jp g Deformacione

Tomado de: http://dusk.geo.orst.edu/uc gis/web/research_white/Fig1 .gif , 2014

s cosísmicas tras el terremoto de Japón de 2011 Tomado de:

Aplicaciones

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•Cambio global: La geodinámica y el cambio del clima influyen en los parámetros geodésicos (posiciones, orientación etc.). •Las variaciones son muy pequeñas, por lo que se requiere de una referencia global muy precisa, para determinar estas variaciones.

Tomado de: http://cdn.zmescience.com/wp-c ontent/s/2011/05/sea_lev el_rising_371845.jpg

Tomado de: http://oceanlink.island.net/

Aplicaciones

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•Estudio de la ionosfera y la troposfera Tomado de: http://www.geodetic.gov.hk /smo/gsi/programs/images/i ono1.jpg

Aplicaciones

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•Rebote post-glaciar

Tomado de: http://www.antarcticglaciers.org/glaciers-and-climate/sea-level-rise-2/recovering-from-an-ice-age/ http://www.nrcan.gc.ca/sites/www.nrcan.gc.ca/files/earthsciences/jpg/productsproduits/images/p4 a_1.jpg

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Aplicaciones •Variaciones en el nivel medio del mar

Tomado de: http://www.dgfi.badw.de/index .php?id=107&zgdma=729319

Mean sea level change for two successive 6 year periods observed by TOPEX/Poseidon altimeter mission. Top 1993-1998, bottom 1994-2004

Aplicaciones

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•Monitoreo de volcanes, fallas y deslizamientos

Monitoreo de volcanes con métodos clásicos

Monitoreo de volcanes con métodos GPS

Aplicaciones

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Aplicaciones

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•Cartografía: La cartografía se encarga de la representación de la topografía, límites políticos, estructuras de ingeniería, etc.

Tomado de: http://memory-map.com/ipaq470 0_inhand.jpg

Tomado de: http://www.jaunted.com/

Aplicaciones

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•Navegación:

Tomado de: http://www.gmv.com/blog_gmv/wp-content/s/Egnos.jpg

Aplicaciones

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•Ingeniería: El levantamiento de construcciones de ingeniería se hizo clásicamente, en sistemas de referencia locales. •Hoy en día se pueden utilizar los métodos GNSS, principalmente a efectos de realizar el monitoreo del estado de la obra.

Tomado de: http://pasadena.wr.usgs.gov/office/hudnut/SRL/fig1.html

Aplicaciones

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•Catastro: El catastro define los límites entre propiedades y la clasificación del terreno; para evitar confusiones en los límites se requiere de un sistema de referencia único para la zona donde se efectúa el levantamiento. •De igual forma, un marco de referencia actualizado contribuye al mantenimiento de la información catastral

Tomado de: http://metrhispanico.files.wordpr ess.com/2012/09/parcel-0-1.png

Aplicaciones

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•Aplicaciones “safety of life”:

Tomado de: http://www.esa.int /

Aplicaciones •Agricultura de precisión:

Tomado de: http://tgeink.com/sites/default/files/ximport/2013 /12/precisionag.jpg Tomado de: http://www.scanterra.com.ar/img/agp9.jpg

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Aplicaciones

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•Deportes (Fórmula 1): Todos los carros que compiten en un gran premio de Fórmula 1 deben, desde el año 2010, disponer de un receptor GPS que permita conocer su posición con un error de 1 m. Tomado de: http://www.poderpd a.com/wp-content/u ploads/2011/04/mzl .zrkugttr.320x48075.jpg

Asegurar permanencia y estabilidad

Gracias