Por Ramón Oniel Jiménez Rodriguez (Agrimensor)
Todo cambió con la implementación de los receptores GNSS, la forma de obtener información en el terreno, pasamos de un sistema de coordenadas rectangulares (ángulos y distancias) a un sistema de coordenadas UTM, en tiempo real.
El proceso para lograr una exactitud de posicionamiento de hasta un centímetro en GNSS implica un algoritmo complejo conocido como Real Time Kinematic (RTK) o procesamiento dinámico. Los receptores con capacidad RTK deben estar conectados a antenas calibradas con precisión para procesar las señales transmitidas por los satélites GNSS y recibir y procesar datos de corrección diferencial de una red terrestre de estaciones o de una única estación de referencia.
Las proyecciones cilíndricas transversas, como la transversal de Mercator, utilizan un meridiano como contacto tangencial o líneas paralelas a los meridianos como líneas secantes.
Para minimizar las deformaciones, La Tierra entera se proyecta en franjas de 6 grados, llamadas Husos (Zones) e identificados mediante un número (1 al 60).
Cada huso es dividido, a su vez, en cuadriláteros de 8 grados de latitud, identificados por una letra. La combinación de huso y franja de latitud da lugar a las Zonas UTM.
Las coordenadas UTM se expresan en metros.
Como en toda proyección cartográfica, cuando se intenta ajustar una superficie esférica en una superficie plana, la forma del mapa es una distorsión de la verdadera configuración de la superficie terrestre. La proyección de Mercator va exagerando el tamaño de las tierras a medida que nos alejamos de la línea del ecuador.
La proyección transversal de Mercator es una variante de la proyección de Mercator, que fue desarrollada originalmente por el geógrafo y cartógrafo flamenco Gerardus Mercator en 1570. Esta proyección es conforme, lo que significa que conserva los ángulos y, por lo tanto, las formas en regiones pequeñas. Sin embargo, distorsiona la distancia y el área.
Antes del desarrollo del sistema de coordenadas universal transversal de Mercator, varias naciones europeas demostraron la utilidad de los mapas conformes basados en cuadrículas al cartografiar su territorio durante el período de entreguerras. Calcular la distancia entre dos puntos en estos mapas se podía realizar más fácilmente en el campo (utilizando el teorema de Pitágoras) de lo que era posible utilizando las fórmulas trigonométricas requeridas bajo el sistema basado en cuadrículas de latitud y longitud.
En los años de posguerra, estos conceptos se extendieron al sistema de coordenadas universal transversal de Mercator/ estereográfico polar universal (UTM/UPS), que es un sistema global (o universal) de mapas basados en cuadrículas.
El sitio web de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) afirma que el sistema fue desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos, a principios de la década de 1940. Sin embargo, una serie de fotos aéreas encontradas en el Bundesarchiv-Militärarchiv (la sección militar de los Archivos Federales Alemanes).
Aparentemente datadas de 1943-1944 llevan la inscripción UTMREF seguida de letras y dígitos de cuadrícula, y proyectadas según el Mercator transversal, un hallazgo que indicaría que algo llamado el sistema de referencia UTM fue desarrollado en el período de tiempo 1942-43 por la Wehrmacht. Probablemente fue llevado a cabo por el Abteilung für Luftbildwesen (Departamento de Fotografía Aérea).
A partir de 1947, el Ejército de los EE. UU. empleó un sistema muy similar, pero con el factor de escala ahora estándar de 0,9996 en el meridiano central en lugar del 1,0 alemán. Para las áreas dentro de los Estados Unidos continentales se utilizó el Elipsoide de Clarke de 1866. Para las áreas restantes de la Tierra, incluyendo Hawái, se utilizó el Elipsoide Internacional.
El elipsoide WGS84 del Sistema Geodésico Mundial se utiliza ahora generalmente para modelar la Tierra en el sistema de coordenadas UTM, lo que significa que el norte UTM actual en un punto dado puede diferir hasta 200 metros del anterior. Para diferentes regiones geográficas, se pueden utilizar otros sistemas de referencia.
Todas las zonas UTM tienen un ancho de 6° de longitud. De norte a sur, las zonas se extienden desde los 84° de latitud N hasta los 80° de latitud S. Originalmente, el límite norte estaba en los 80° de latitud N y el sur en los 80° de latitud S. En el sur, la latitud es un pequeño círculo que atraviesa convenientemente el océano hasta el sur de África, Australia y Sudamérica.
Sin embargo, se descubrió que los 80° de latitud N excluían partes de Rusia y Groenlandia y se extendieron hasta los 84° de latitud N. Faltan algunas letras. Se ven C, D, E, F, G, H, pero no hay I, porque está demasiado cerca del número 1 y podría confundirse, J, K, L, M, N, pero no hay O, podría confundirse con el número cero,P, Q, R, S, TU, V, W, X, no hay Y, y finalmente está Z.
Señalo esto porque hay sistemas GPS/GNSS que usan estas designaciones de letras junto con el número de la zona UTM para identificar un cuadrángulo en particular. Por ejemplo, C21 sería el cuadrado que se ve justo encima del 21 en el hemisferio sur. Este es un método útil para referirse a un cuadrángulo en particular en una zona UTM en particular. Las designaciones también son utilizadas por los militares.
El sistema UTM también se utiliza ampliamente en aplicaciones de topografía y cartografía, ya que proporciona una forma precisa y consistente de localizar posiciones en la superficie terrestre.
Otra ventaja del sistema UTM es que se puede convertir fácilmente a otros sistemas de coordenadas, como latitud y longitud. Esto facilita el uso de mapas basados en UTM junto con dispositivos GPS, que normalmente utilizan coordenadas de latitud y longitud. Las herramientas de conversión UTM están ampliamente disponibles y se pueden utilizar para realizar conversiones entre diferentes sistemas de coordenadas.
Sin números negativos ni designadores Este-Oeste
Los valores de la cuadrícula aumentan de izquierda a derecha y de abajo a arriba.
Esto es como el sistema de coordenadas cartesianas XY que aprendiste en la clase de matemáticas de la escuela secundaria. Se pueden usar matemáticas de coordenadas cartesianas simples. ¡No se requiere trigonometría esférica!
Las coordenadas están basadas en decimales, unidades, decenas, centenas, etc. No hay que convertir más minutos ni segundos.
El valor norte (Y)
El lugar que buscamos se encuentra a 3.550.000 metros al sur del ecuador, por lo que el valor norte (Y) adquiere un signo negativo y es -3.550.000 m. Según las definiciones UTM, tenemos que añadir un valor norte falso de 10.000.000 m. Esto significa que el valor norte (Y) de nuestra coordenada es 6.450.000 m (-3.550.000 m + 10.000.000 m).
El valor este (X)
Primero tenemos que encontrar el meridiano central(longitud) para la zona UTM 35S. Como podemos ver en la Fig. 8.25 es 27 grados Este. El lugar que estamos buscando está a 85.000 metros Oeste del meridiano central. Al igual que el valor Norte, el valor Este (X) obtiene un signo negativo, dando un resultado de -85.000 m.
De acuerdo con las definiciones UTM tenemos que añadir un valor Este falso de 500.000 m. Esto significa que el valor Este (X) de nuestra coordenada es 415.000 m (-85.000 m + 500.000 m). Finalmente, tenemos que añadir el número de zona al valor Este para obtener el valor correcto.
Como resultado, la coordenada de nuestro Punto de Interés, proyectada en la zona UTM 35S, se escribiría como: 35 415.000 m E / 6.450.000 m N. En algunos SIG, cuando se define la zona UTM 35S correcta y las unidades se establecen en metros dentro del sistema, la coordenada también podría aparecer simplemente como 415.000 6.450.000.
A pesar de sus numerosas ventajas, el sistema UTM tiene algunas limitaciones. Una de ellas es que se basa en una proyección cilíndrica, lo que puede dar lugar a distorsiones de escala y forma en determinadas zonas. Esto puede ser un problema en áreas con latitudes altas, donde la distorsión puede ser significativa. Para solucionar este problema, se pueden utilizar diferentes proyecciones, como la proyección estereográfica polar universal (UPS), en áreas con latitudes altas.
Otra limitación del sistema UTM es que no tiene en cuenta la curvatura de la superficie terrestre, por lo que no es adecuado para realizar cálculos precisos a grandes distancias.
Para aplicaciones que requieren cálculos precisos a largas distancias, como la navegación por satélite, se pueden utilizar otros sistemas de coordenadas, como los sistemas de coordenadas geodésicas.
En el sistema de referencia geodésico, las coordenadas de los puntos (latitudes y longitudes) y las longitudes y acimuts de las líneas se definen en un elipsoide. Por lo tanto, los levantamientos que se van a adaptar a las estaciones de la red de control deben primero reducirse al elipsoide.
Dado que los sistemas de coordenadas se desarrollan directamente a partir de valores geodésicos, el uso de esos sistemas requiere una reducción adicional de los valores del elipsoide a valores de cuadrícula.
La reducción del terreno al plano es un proceso simple de dos etapas. La reducción desde el suelo hasta el elipsoide se denomina «factor de elevación» y la reducción desde el elipsoide hasta la cuadrícula del plano estatal se denomina «factor de escala». El factor de escala en el meridiano central se establece en 0,9996 y aumenta en función de la distancia este u oeste del punto desde el meridiano central. El valor máximo del factor de escala es 1,0001.
Si los proyectos de carreteras se inspeccionan (o) diseñan en UTM o cualquier otro sistema de coordenadas basado en elipsoides, no coincidirán mientras el contratista establece el diseño en el sitio con una estación total. Incluso los puntos de control no coincidirán debido al factor de escala y al factor de elevación.
Control horizontal
El control horizontal se refiere al posicionamiento de puntos en un plano bidimensional, generalmente mediante coordenadas geográficas o UTM (Universal Transverse Mercator). Para densificar esta red se utilizan varios métodos:
- Métodos tradicionales: incluyen el uso de estaciones totales y teodolitos para medir ángulos y distancias entre puntos. Estos instrumentos requieren una línea de visión directa entre puntos, lo que puede resultar complicado en terrenos costeros irregulares.
- GNSS: Los sistemas GNSS, como el GPS, permiten un posicionamiento de puntos de gran precisión. Este método es especialmente útil en zonas costeras donde es difícil obtener líneas de visión directa. Los receptores GNSS colocados en varios puntos de control proporcionan datos que pueden procesarse para obtener coordenadas precisas.
Control vertical
El control vertical se centra en la elevación de puntos con respecto a un dato de referencia, como el nivel medio del mar. Este control es fundamental para los estudios que requieren información sobre las elevaciones y depresiones del terreno costero.
- Nivelación geométrica: esta técnica implica el uso de niveles ópticos y varillas para medir las diferencias de altura entre puntos. Es un método muy preciso pero que requiere mucho trabajo.
- Altimetría GNSS: de forma similar al control horizontal, los sistemas GNSS se utilizan para determinar alturas relativas a un elipsoide de referencia. Sin embargo, se deben aplicar correcciones para obtener elevaciones precisas con respecto al nivel del mar.
Al momento de realizar un levantamiento topográfico con coordenadas locales o arbitrarias, estas se tomaban con rango del cuadrante Norte-Este para que no de negativo, sin embargo, el punto de partida en UTM, el cero de las ubicaciones del meridiano de origen utilizadas más habitualmente es la línea que pasa por Greenwich, Inglaterra.
El meridiano de Greenwich también conocido como meridiano cero, meridiano base o primer meridiano, es el meridiano a partir del cual se miden las longitudes. Sustitutivo del meridiano de París, se corresponde con la circunferencia imaginaria que une los polos y recibe su nombre por cruzar por el distrito londinense de Greenwich, en concreto por su antiguo observatorio astronómico.
El meridiano fue adoptado como referencia en una conferencia internacional celebrada en octubre de 1884 en Washington D. C., auspiciada por el presidente de los Estados Unidos a la que asistieron delegados de 25 países. En dicha conferencia se adoptaron los siguientes acuerdos:
- Es deseable adoptar un único meridiano de referencia que reemplace los numerosos existentes.
- El meridiano que atraviesa el Real Observatorio de Greenwich será el meridiano inicial.
- Las longitudes alrededor del globo al este y oeste se tomarán hasta los 180° desde el meridiano inicial.
- Todos los países adoptarán el día universal.
- El día universal comienza a medianoche (hora solar) en Greenwich y tendrá una duración de veinticuatro horas.
- Los días náuticos y astronómicos comenzarán también a medianoche.
- Se promoverán todos los estudios técnicos para la regulación y difusión de la aplicación del sistema métrico decimal a la división del tiempo y el espacio.
La segunda resolución se aprobó con la oposición de Santo Domingo (actual República Dominicana) y las abstenciones de Francia (cuyos mapas siguieron utilizando el meridiano de París durante algunas décadas más) y Brasil.
Un huso horario se extiende sobre quince grados de longitud (porque 360 grados corresponden a 24 horas y 360/24 = 15).
Existe una diferencia angular de cinco con tres segundos entre el meridiano de Greenwich y el meridiano de referencia utilizado por el sistema GPS WGS84 (denominado IRM). Es consecuencia del procedimiento utilizado para la puesta en marcha en 1958 del primer Sistema de Posicionamiento Global por satélite, cuando se usaron como base de partida del nuevo sistema geodésico las coordenadas en el sistema NAD27 de la estación de observación de satélites situada en las inmediaciones de Baltimore.
La mayor precisión del nuevo método por satélite se tradujo en un desplazamiento del Meridiano 0º del Sistema GPS (utilizando la longitud de Baltimore como referencia de partida), quedando situado unos 102 metros al este del meridiano de Greenwich materializado en el Observatorio.
Esto es debido a la corrección de diversos errores de concordancia entre los sistemas cartográficos europeo y estadounidense, difícilmente apreciables por los métodos de geodesia clásicos. Cuando se constató esta diferencia en 1969, se descartó la posibilidad de reajustar todo el sistema GPS para eliminar este desfase.
En la conferencia del 1884, nuestra nación, La República Dominicana se inclinó por el meridiano de París.
El meridiano de París es el meridiano que pasa por el Observatorio de París (longitud 2°20′14.025″ este). Rivalizó con el de Greenwich como principal meridiano del mundo hasta que en 1884 la Conferencia Internacional del Meridiano votó por la segunda (Francia se abstuvo).
Para ese año, era presidente de la República: Francisco Gregorio Billini Aristi (Santo Domingo, 25 de mayo de 1844 – Santo Domingo, 28 de noviembre de 1898) fue un escritor, político y pedagogo dominicano. Presidente de la República (1884-1885), cargo al cual renuncia tras negarse a prohibir la libertad de imprenta. Es autor de la novela costumbrista «Baní o Engracia y Antoñita»(1892) y de diversas obras dramáticas.
La Conferencia Internacional del Meridiano fue una conferencia celebrada en octubre de 1884 en Washington D.C., en los Estados Unidos, para determinar un primer meridiano para uso internacional. La conferencia se llevó a cabo a pedido del presidente de los Estados Unidos, Chester A. Arthur. El tema a discutir fue la elección de «un meridiano para ser empleado como unos cero comunes de longitud y estándar de cómputo del tiempo en todo el mundo». Resultó en la recomendación del Meridiano de Greenwich como el estándar internacional para la longitud de cero grados.
Tres propuestas como meridianos base fueron planteadas: Un meridiano «internacional», situado sobre la isla de El Hierro en España (el territorio más occidental conocido en la época de Ptolomeo, en el siglo II),y que fue fijado como meridiano nacional francés por orden de Luis XIII el 1 de julio de 1634, el meridiano del Observatorio de París y el meridiano de Greenwich (longitud actual 2° 20′ 14″ Est, y a 20° del meridiano de la isla de Hierro).
Porque Greenwich. La ubicación de esta línea imaginaria recibe su nombre porque atraviesa la localidad británica de Greenwich, en Inglaterra, y porque allí se encontraba el Real Observatorio de Greenwich, construido en 1675. Además de Reino Unido, el meridiano atraviesa otros países, y es común hallar en Francia, España, Argelia, Malí, Burkina Faso, Ghana o Togo señalizaciones que marcan su ubicación.
La decisión de adoptar el meridiano de Greenwich como la base para el sistema horario y de coordenadas fue tomada en 1884 en Washington D.C., Estados Unidos, en una convención a la que asistieron 41 delegados de 25 países.
Allí se acordó la universalización de este sistema, ya que, en diversos lugares, como París, Roma, Copenhague, Jerusalén y San Petersburgo, se empleaban meridianos distintos como guía. La resolución contó con la desaprobación de países como República Dominicana y las abstenciones de Francia y Brasil, pero finalmente se impuso Greenwich como meridiano 0°, lo cual perdura hasta hoy.
Sistemas de GPS: Existe una levísima diferencia angular (5,3 segundos) entre el meridiano de Greenwich y el meridiano de referencia que emplean los sistemas de GPS contemporáneos. Esto se debe a que en 1984 se introdujo una definición más precisa del meridiano de referencia, conocida como el Meridiano de Referencia de la IERS (International Earth Rotation and Reference Systems Service), que establece que el meridiano de Greenwich se encuentra a unos 102 metros al este de su posición original.
Cómo podemos contactar, hablar de coordenadas UTM, su importancia en el mundo de la agrimensura, implica todo un esquema que abarca Geoide, Elipsoide y Marcos de Referencias.
¡¡¡Feliz y bendecido inicio de semana, existo en todo!!!
El optimismo es la fe que conduce al logro. Nada puede hacerse sin esperanza y confianza (Helen Keller)
Son el motor de nuestros logros.
