Post on 27-Sep-2018
Sistemas de referencia y
proyecciones cartográficas
LABORATORIO DE ASTRONOMÍA, GEODESIA Y CARTOGRAFÍA
Bismarck Jigena Antelo
Dpto. de Matemáticas. Facultad de Ciencias
Universidad de Cádiz
Laboratorio de Astronomía, Geodesia y Cartografia Curso Toma de datos con GPS. Validación y corrección diferencial
Generalidades - Problema de Posición
Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
Escalas - Sistemas de Coordenadas
Resumen
TOMA DE DATOS CON GPS. VALIDACIÓN Y CORRECCIÓN DIFERENCIAL
Curso organizado por:
Laboratorio de Astronomía, Geodesia y Cartografia Curso Toma de datos con GPS. Validación y corrección diferencial
CONTENIDO
Generalidades – Problema de la Posición
Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia en Altimetría
Escalas - Sistemas de Coordenadas
Nuestro caso particular
Resumen
Generalidades - Problema de Posición
Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
Escalas - Sistemas de Coordenadas
Resumen
Laboratorio de Astronomía, Geodesia y Cartografia Curso Toma de datos con GPS. Validación y corrección diferencial
Problema de Geodesia y Topografia
• ¿donde estoy?
• Posición
Generalidades - Problema de Posición
Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
Escalas - Sistemas de Coordenadas
Resumen
Laboratorio de Astronomía, Geodesia y Cartografia Curso Toma de datos con GPS. Validación y corrección diferencial
Posición : ¿donde estoy?
X, Y, Z ≡ j, l, h
Generalidades - Problema de Posición
Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
Escalas - Sistemas de Coordenadas
Resumen
Laboratorio de Astronomía, Geodesia y Cartografia Curso Toma de datos con GPS. Validación y corrección diferencial
• Adecuar una superficie curva a superficie plana
• Causa Distorsiones de las propiedades espaciales
Problema de Geodesia y Topografia
Generalidades - Problema de Posición
Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
Escalas - Sistemas de Coordenadas
Resumen
Laboratorio de Astronomía, Geodesia y Cartografia Curso Toma de datos con GPS. Validación y corrección diferencial
Herramientas para solución problema de Posición
• Sistemas de Referencia Geográficos
• Sistemas de Coordenadas
• Escalas
• Cartografía y Proyecciones
• Sistemas de Información Geográfica
Generalidades - Problema de Posición
Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
Escalas - Sistemas de Coordenadas
Resumen
Laboratorio de Astronomía, Geodesia y Cartografia Curso Toma de datos con GPS. Validación y corrección diferencial
Sistema de Referencia GeográficoConjunto de parámetros que definen un sistema de coordenadas, con relaciones conocidas entre si.
Un Sistema de Referencia está definido por:
• Sistema de ejes coordenados tridimensionales
• Elipsoide de revolución o esfereoide
• Datum origen.
Generalidades - Problema de Posición
Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
Escalas - Sistemas de Coordenadas
Resumen
Laboratorio de Astronomía, Geodesia y Cartografia Curso Toma de datos con GPS. Validación y corrección diferencial
Marco de Referencia Geográfico
Materialización física del SRG
Puntos de control obtenidos
mediante medidas en el terreno
Redes Geodésicas
Europa: Euref (EPN network)
España: Red REGENTE
Generalidades - Problema de Posición
Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
Escalas - Sistemas de Coordenadas
Resumen
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2-9
Parámetros Elipsoidales
Generalidades - Problema de Posición
Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
Escalas - Sistemas de Coordenadas
Resumen
Laboratorio de Astronomía, Geodesia y Cartografia Curso Toma de datos con GPS. Validación y corrección diferencial
Elipsoides más UtilizadosName Date Semi-major Axis (a) Semi-minor Axis (b) Use
Airy 1830 6377563.396 6356256.910 Great Britain
Australian National 6378160.000 6356774.719
Bessel 1841 6377397.155 6356078.963 Chile, most parts of Central Europe, and Indonesia
Bessel Namibia 6377483.865 6356165.383
Clarke 1866 6378206.400 6356583.800 North America and Philippines
Clarke 1880 6378249.145 6356514.870 France, and most of Africa
Everest 1830 6377276.345 6356075.413 India, Burma, Ceylon, Malaysia (part)
Everest 1956 6377301.243 6356100.228 India and Nepal
Everest 1969 6377295.664 6356094.668
Everest (Sabah and Sarawak) 1960 6377298.556 6356097.55 Brunei and E. Malaysia
Fischer 1960 6378166.000 6356784.280
Fischer 1968 6378150.000 6356768.330
GRS80 1980 6378137.000 6356752.314 North America
Hayford 1909 6378388.000 6356911.946
Helmert 1906 6378200.000 6356818.170 Egypt
Hough 1960 6378270.000 6356794.343
International 1909 6378388.000 6356911.946 = International 1924
Krasovsky 1940 6378245.000 6356863.019 Russia and some East European countries
Mercury 1960 6378166.000 6356784.284
Modified Airy 1965 6377340.189 6356034.448
Modified Everest 1948 6377304.063 6356103.039 W. Malaysia and Singapore
Modified Fischer 1960 6378155.000 6356773.320
Modified Mercury 1968 6378150.000 6356768.337
New International 1967 6378157.500 6356772.2
South American 1969 6378160.000 6356774.720
Southeast Asia 6378155.000 6356773.321
Sphere 6370997.000 6370997.000 Authalic sphere of
Walbeck 1817 6376896.000 6355834.847
WGS66 1966 6378145.000 6356759.769
WGS72 1972 6378135.000 6356750.520 World wide
WGS84 1984 6378137.000 6356752.314 World wide
ELIPSOIDES MAS UTILIZADOS EN EL MUNDO
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Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
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Resumen
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2-11
DatumDatum Global: Centro de masas terrestre datum WGS-84.
Datum Local: Ubicado sobre la superficie terrestre, coinciden el elipsoide y el geoide, Datum
Potsdam 1950 (ED-50), Datum La Canoa, Venezuela 1956 (PSAD-56).
Potsdam
Alemania
Datum Local ED50
Elipsoide Hayford (Int) 1924
Datum Global ETRS89
Elipsoide GRS80
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Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
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Resumen
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Sistemas de Referencia más utilizados
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Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
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TRANSFORMACION DE SISTEMAS DE REFERENCIA
Generalidades - Problema de Posición
Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
Escalas - Sistemas de Coordenadas
Resumen
Parámetros que permiten compatibilizar dos
sistemas de referencia con diferente ubicación
espacial.
a) 3parámetros: 3traslaciones,(ΔX,ΔY,ΔZ).
b) 4parámetros: 3traslaciones y un cambio de
escala, (ΔX,ΔY,ΔZ,f).
c) 7parámetros : 3traslaciones, 3rotaciones,
1cambiodeescala
(ΔX,ΔY,ΔZ,RX,RY,RZ,f).
Badekas-Molodensky
Bursa-Wolf
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TRANSFORMACION DE SISTEMAS DE REFERENCIA
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Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
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Resumen
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España : Sistemas de Referencia
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Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
Escalas - Sistemas de Coordenadas
Resumen
Definido por 8 parámetros, 6 que definen la posición en el
espacio de un elipsoide de referencia y 2 para la forma y
tamaño
Existía tangencia geoide-elipsoide y punto fundamental
Origen de longitudes en el meridiano de Madrid
Proyección poliédrica
Todos los países tenían uno ó incluso muchos datums
Datum Struve
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España : Sistemas de Referencia
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Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
Escalas - Sistemas de Coordenadas
Resumen
Entro en vigencia desde 1970 hasta
pocos años
Elipsoide Internacional de Hayford
Orientación del Datum realizada
mediante la medida de 7 acimutes
Laplace
Materialización del ED50, la Red del
Orden Inferior
ED-50
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España : Sistemas de Referencia
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Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
Escalas - Sistemas de Coordenadas
Resumen
La subcomisión EUREF recomienta el
sistema ETRS89, que es conforme con
ITRS en la época 1980.0 y fijado a la
parte estable de la Placa Euroasiática
elipsoide de referencia es el GRS80,
similar al WGS84.
El marco de referencia de ETRF89 y se
apoya en estaciones VLBI, SLR
(fiduciarias) y los vértices de la red
REGENTE
ERTS.89
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Diferencia de Coordenadas entre Sistemas de Referencia
Diferencia de Coordenadas entre
Sistemas de Referencia (datums)
Posición del Servicio Hidrográfico del Reino
Unido, en coordenadas geográficas referidas
al Sistema ED50 y comparada con la
posición del mismo punto respecto a otros
Sistemas de Referencia y que nos dá una
idea de la magnitud del error debido a la
diferencia de coordenadas entre Sistemas
de Referencia.
Generalidades - Problema de Posición
Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
Escalas - Sistemas de Coordenadas
Resumen
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Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
Escalas - Sistemas de Coordenadas
Resumen
Sistemas de Referencia Altimetricos
Altitud ortométrica: Distancia desde la superficie del geoide hasta el
punto de la superficie terrestre medida a lo largo de la vertical que pasa
por un punto.
Altura elipsoidal: Distancia desde la superficie del elipsoide hasta el
punto de la superficie terrestre.
Ondulación del geoide: Separación entre geoide y elipsoide.
Altura ortométrica (H)
Ondulación del geoide (N)
Altura elipsoidal (h)
h = H + N
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Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
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Resumen
2-20
El Geoide
Figura física de la Tierra, superficie equipotencial del campo gravitatorio terrestre
Coincide con el nivel medio del mar (en reposo).
Determinado por medidas de gravedad figura equipotencial
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Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
Escalas - Sistemas de Coordenadas
Resumen
El Geoide
Principal utilidad: establecer la superficie de referencia de la altura ortométrica
(distancia vertical entre la superficie física de la tierra y la superficie del geoide)
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Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
Escalas - Sistemas de Coordenadas
Resumen
Razón de la proporción distancia en el mapa entre la misma porción en la
superficie terrestre.
La escala de un mapa o el grado de reducción, es expresada como un
cociente.
Escala Muy Grande son las publicadas menores a 1:25.000
Escala Grande son las publicadas a 1:25.000 o 1:100.000
Escala Media son las publicadas a 1:100.000 ó 1:250.000
Escala Pequeña son las publicadas a 1:250.000 ó menores
ESCALAS
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Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
Escalas - Sistemas de Coordenadas
Resumen
ESCALAS NUMERICAS
1 : 500.000
El número de la izquierda
indica la distancia en el mapa,
mientras que el número de la derecha
indica la distancia en el terreno.
Es adimensiodional
Ej.: 1:500.000 1 cm = 500.000 cm = 5000 m
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Sistemas de Referencia Altimétricos
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ESCALAS GRAFICAS
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Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
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Resumen
ESCALAS DE LOS MAPAS
• A gran escala
• A pequeña escala
city
Determinan el tipo de elementos del mapa
1: 500
1: 24000
1: 24000
city
1: 250000
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Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
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SISTEMAS DE COORDENADAS
• Sistemas Cartesianos Tridimensionales• Diseñados para un objeto tri-dimensional
• Sistemas Angulares:– Diseñados para un objeto tri-dimensional
• Como una esfera que representa la superficie de la tierra. Ej.: Latitud y Longitud
• Sistemas Rectangulares o Planos– Diseñados para un objeto bi-dimensional
• Como una hoja plana de un mapa. Ej.: UTM - GK
PROPORCIONAN GUIAS HORIZONTALES Y VERTICALES PARA UBICAR POSICIONES EN UN MAPA
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Generalidades - Problema de Posición
Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
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SISTEMAS DE COORDENADAS
Eje Z
Eje Y
Eje X
P (x,y,z)
z
x
yO
Coordenadas cartesianas tridimensionales Tres dimensiones
Sistema de coordenadas
rectangulares
Coordenadas X, Y, Z
Unidades metros
Sistema dextrogiro fijo a la Tierra
Eje Z CIO
Eje X coincide con un eje de
rotación medio
Eje Y perpendicular a X
Plano XZ corresponde a un
meridiano medio de Greenwich
Plano XY corresponde a un
ecuador
Origen en el centro de masas
terrestre generalmente incluyendo
atmósfera y océanos
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SISTEMAS DE COORDENADAS
Sistema de Referencia Geodésico WGS-84
Origen O. Centro de masas terrestre, geocentro
Eje OZ.Pasa por el Polo Convencional Terrestre
(época 1984.0)
Eje OX.Intersección del meridiano origen de las
longitudes para la época 1984.0 y el plano del
Ecuador
Eje OY.Completa el triedro directo
Elipsoide de revolución asociado, centrado en O y con
eje de revolución OZ
•Semieje mayor, a: 6378137,0 m
•Achatamiento, f: 1/298.257223563
•Parámetros físicos
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Sistemas de Referencia Altimétricos
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SISTEMAS DE COORDENADAS
Coordenadas Geodésicas Elipsoidales (Geograficas)
Tres dimensiones
Sistema de coordenadas esférica
Coordenadas Latitud y Longitud
Latitud : origen Ecuador terrestre, Norte (+), Sur (-)
Longitud: origen Meridiano Greenwich, Este (+), Oeste (-)
Unidades: grados, minutos y segundos sexagesimales
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Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
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SISTEMAS DE COORDENADAS
Coordenadas Geodésicas Elipsoidales (Geograficas)
LOS MERIDIANOS: definen las longitudes al Este y al Oeste de Greenwich
LA DISTANCIA ENTRE MERIDIANOS ES
CONSTANTE
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Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
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SISTEMAS DE COORDENADAS
Coordenadas Geodésicas Elipsoidales (Geograficas)
LAS DISTANCIAS ENTRE PARALELOS
NO ES CONSTANTE
LOS PARALELOS: definen las latitudes al Norte y al Sur del Ecuador
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Sistemas de Referencia Altimétricos
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SISTEMAS DE COORDENADAS
Coordenadas Rectangulares o Planas
• Surgen como respuesta a los sistemas angulares por la
dificultad que éstos tienen de medir distancias
constantes.
– Ej 1º de longitud en el Ecuador aprox. = 111 km
– A los 45º mide aprox. = 78.8 Km.
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SISTEMAS DE COORDENADAS
Cuadricula UTM
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Sistemas de Referencia Altimétricos
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Resumen
SISTEMAS DE COORDENADAS
Cuadricula UTM• Obtenida en base a la proyeción UTM (Universal Transversa de Mercator).
Obtenemos 60 proyecciones iguales de 6º de amplitud.
• Cada huso referido al meridano central al que queda referido y al ecuador.
• Huso 1: Antimeridiano de Greenwich, numerándose de Oeste a Este.
• Meridiano central es una línea automecoica
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Sistemas de Referencia Altimétricos
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Resumen
SISTEMAS DE COORDENADAS
Cuadricula UTM
• Método de Proyección: cilindro
transverso
• Líneas Estándar: dos líneas paralelas y
a aproximadamente 180 km a ambos
lados del meridiano central de la zona
UTM.
• Coordenadas UTM
• • Eje ordenadas : Coincide con el
meridiano central. 500.000 metros.
• •Eje abcisas : Coincide con el Ecuador.
H. Norte = 0 metros,
H. Sur = 10.000.000 metros
• Problema directo: (j,l) (X,Y)
• Problema directo: (X,Y) (j,l)
• LIMITACIONES
– Diseñada para que el error de escala no exceda el 0,1 % dentro de cada zona.
– El error y la distorsión se incrementa para la región que atraviesa más de una zona.
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Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
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Resumen
Recordando: Sistemas de Referencia
Sistema de referencia de coordenadas (CRS): ”Sistema de coordenadas que esta referido a la
Tierra a través de un datúm Geodésico
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Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
Escalas - Sistemas de Coordenadas
Resumen
Recordando: Sistemas de Referencia
Sistema de referencia de coordenadas compuesto (CCRS): Sistema de coordenadas en el
que también incluimos la componente vertical.
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Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
Escalas - Sistemas de Coordenadas
Resumen
Recordando: Sistemas de CoordenadasCartesianas Tridimensionales
Eje Z
Eje Y
Eje X
P (x,y,z)
z
x
yO
Geograficas
Cartesianas Planas (CUTM)
Latitud Longitud
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Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
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Resumen
Recordando: Sistemas de Coordenadas
Justificación de grabar las coordenadas geográficas
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Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
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Resumen
Recordando: Nuestro Marco de Referencia
ESPAÑA : Red REGENTE
Penisula y Baleares
Sistema de referencia ETRS89
Datum ETRS 89, placa europea
Canarias : REGCAN95
Marco de Referencia: REGENTE
Elipsoide : GRS80
Sistema de Referencia Altimétrico.
Peninsula: NMM en Alicante
Islas : referencias mareográficas
locales
Sistema materializado: red NAP
Datum o cero hidrográfico: IHM
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Sistemas de Referencia Geográficos
Sistemas de Referencia Altimétricos
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Resumen
Recordando: Nuestro Marco de Referencia
ANDALUCIA : La Red de Posicionamiento de Andalucía (RAP)
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Sistemas de Referencia Geográficos
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Recordando: Nuestro Marco de Referencia
ANDALUCIA : La Red de Posicionamiento de Andalucía (RAP)
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Recordando: Nuestro Marco de Referencia
ANDALUCIA : La Red de Posicionamiento de Andalucía (RAP)