Sistemas de Referencia Geodésicos: Coordenadas, Geoide, Datum y Proyecciones

Sistemas de Referencia Geodésicos: Fundamentos y Aplicaciones

Los sistemas de referencia geodésicos definen la forma y dimensión de la Tierra, así como el origen y orientación de los sistemas de coordenadas. Estos sistemas pueden ser descritos en base a dos modelos matemáticos: el esférico y el elipsoidal, los cuales son obtenidos a partir de parámetros físicos medidos sobre la superficie terrestre, como la aceleración de la gravedad. Los sistemas globales de coordenadas nos permiten definir posiciones sobre la superficie terrestre.

Coordenadas Cartesianas Globales

Dentro de un sistema cartesiano global, las coordenadas están expresadas en función de los ejes X, Y y Z, cuyo origen es el centro de masas de la Tierra. El eje Z es paralelo al eje de rotación terrestre, el eje X es paralelo al meridiano de Greenwich y el eje Y es perpendicular al plano XOZ.

El Geoide

El geoide es la superficie teórica de la Tierra que une todos los puntos que tienen igual gravedad. Esta forma supone la continuación por debajo de la superficie de los continentes, de la superficie de los océanos y mares, considerando la ausencia de mareas y perturbaciones externas. Esta superficie no es uniforme, sino que presenta irregularidades causadas por las diferentes composiciones minerales y densidades del interior de la Tierra. Esto implica que para cada punto de la superficie terrestre existe una distancia distinta desde el centro de la Tierra al punto del geoide.

El Datum

El datum es el punto tangente al elipsoide y al geoide, donde ambos son coincidentes. Cada datum está compuesto por:

• Un elipsoide definido por a, b y aplastamiento.
• Un punto fundamental en el que el elipsoide y la Tierra son tangentes, definido por sus coordenadas geográficas (latitud y longitud), además del acimut de una dirección con origen en el punto fundamental.

Coordenadas Geodésicas y Geocéntricas

El origen de medición de las coordenadas geográficas puede coincidir o no con el centro de gravedad de la Tierra, creando dos tipos de coordenadas:

• Coordenadas geodésicas: referidas al elipsoide.
• Coordenadas geocéntricas: definidas con respecto al centro de gravedad de la Tierra.

Las coordenadas geodésicas calculan la latitud trazando la normal al elipsoide de referencia, mientras que las geocéntricas unen el punto objeto con el centro de la Tierra.

SIRGAS

SIRGAS es la base para el desarrollo de proyectos relacionados con la generación y utilización de información georreferenciada, tanto a nivel nacional como internacional. Además de proveer las coordenadas de referencia para aplicaciones prácticas como proyectos de ingeniería, administración digital de información geográfica e infraestructuras de datos espaciales, SIRGAS es la plataforma para una variedad de aplicaciones científicas como la observación de deformaciones de la corteza terrestre, movimientos verticales, variación del nivel del mar y estudios atmosféricos.

Proyecciones Cartográficas

Las proyecciones cartográficas son transformaciones matemáticas que permiten representar (proyectar) la esfera en el plano, convirtiendo las coordenadas geográficas (latitud y longitud) en coordenadas X e Y.

Propiedades de las Proyecciones

• Conforme: Conserva el ángulo entre dos puntos medios en la superficie de referencia y en el mapa.
• Equidistante: Conserva las distancias.
• Equivalente: Conserva las superficies.
• Afiláctica: No conserva ninguna propiedad, pero tiene valores tolerables para determinar zonas.

Proyección UTM

La proyección UTM es un sistema de proyección geodésica en el cual se construye geométricamente el mapa de manera que los meridianos y paralelos se transforman en una red regular y rectangular, conservando los ángulos originales. Este tipo de transformación se denomina conforme.

Ventajas de la Proyección UTM

• Conserva los ángulos.
• No distorsiona la superficie en grandes magnitudes.
• Es un sistema que designa un punto o zona de manera concreta y fácil de localizar.
• Tiene un empleo universal (uso militar principalmente).

Sistemas Clásicos de Referencia

Uno de los problemas clásicos de los geodestas ha sido la determinación de sistemas de referencia sobre los cuales realizar los cálculos de las posiciones tanto planimétricas como altimétricas, con la precisión requerida. Las redes geodésicas nacionales o locales (X, Y, Z) o latitud, longitud y altura ortométrica están calculadas sobre sistemas de referencia consistentes en la definición de:

• Un elipsoide de referencia.
• Un punto fundamental.
• Origen de longitudes.
• Origen de latitudes.

Datums Geodésicos en Chile

En Chile se utilizan dos datums geodésicos clásicos:

• PSAD-56: Datum Sudamericano Provisorio del año 1956, con punto de origen en La Canoa, Venezuela.
• SAD-69: Datum Sudamericano del año 1969, con punto de origen en Chua, Brasil.