Levantamiento geodésico


Conocer el espacio en que habitamos siempre ha sido de interés para el hombre, desde los inicios de su existencia. El trasladarse de un lugar a otro requiere el conocimiento de a donde se desea llegar y, en caso de que no se conozca, saber lo que se ha recorrido; debido a esta necesidad surgieron los mapas. Cuanta más distancia se recorría y sin encontrar un final a una trayectoria surgió el cuestionamiento de que si la Tierra era plana o no, manejando el concepto de esfericidad desde el siglo VI a.C. por los griegos, con el razonamiento de Pitágoras de que si el sol y la Luna eran esféricas, la Tierra también lo tenía que ser, dato que más tarde en el siglo III a.C. fue adoptado por la astronomía Helenística y así otras culturas se fueron sumando a este concepto alrededor del mundo.


Sin embargo, las necesidades requerían más datos, se buscaba saber qué tiempo se gastaba para trasladarse y con ello conocer estas diferentes distancias recorridas; entonces, surge la imperiosa necesidad de medir el mundo y con ello nace la Geodesia.


El concepto de Geodesia surge con Aristóteles, sin embargo, existieron otros aportadores como Eratóstenes, quien es el primero que desarrolla un método científico para calcular el radio terrestre entre otras investigaciones. También Iparcos hizo grandes aportaciones, tales como que fue el primero en utilizar la división de la circunferencia en los 360 grados, debido a ello se le considera el padre de la Geodesia. Actualmente existen varias divisiones de la geodesia, tales como: Geodesia física, geodesia astronómica, geodesia dinámica, geodesia geométrica y geodesia espacial.


En griego “Geodesia” se escribe γεωδαισία (geodaisía), que significa ‘división de la tierra’. La “International Association of Geodesy” define a la Geodesia como 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. La Geodesia es una ciencia, basada en fundamentos fisicomatemáticos y con aplicaciones prácticas en amplías ramas del saber, como en topografía, cartografía, fotogrametría, navegación y otras ingenierías, sin olvidar que gran parte de su creación fue para fines bélicos.


Determinar la ubicación de un punto sobre la Tierra tiene muchas implicaciones y para ello utilizaremos el concepto de GPS (Global Positioning System), traducido al español, Sistema de Posicionamiento Global, el cual permite ubicar a cualquier persona, objeto o lugar con una precisión de hasta milímetros si se hacen un postproceso eliminando diversos factores físicos y con equipos diferenciales. Este sistema fue creado en el año 1973 por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos con fines bélicos; ya en la actualidad, es de uso para la comunidad civil, ha crecido, así como las aplicaciones y los fabricantes.


Por ello, para realizar un levantamiento geodésico hay que apoyarse de los sistemas de navegación por satélites, los cuales tienen una estructura definida que se divide en tres segmentos: el segmento espacial, el segmento de control y el segmento de usuarios. El espacial está compuesto por los satélites, estos giran alrededor de la tierra en distintos planos orbitales. Este segmento consta de 24 satélites, con tres de reserva, en seis orbitas con cuatro satélites cada uno, ubicados a una altura promedio de 20,200 km; esta constelación se llama NAVSTAR y pertenece a los Estados Unidos de Norteamérica; sin embargo, hoy en día existen otras constelaciones de satélites artificiales pertenecientes a otros países como la contestación GLONASS de Rusia, la constelación Compass BeiDou perteneciente a China, la constelación Galileo perteneciente a la Unión Europea, lo cual origina el concepto de GNSS (Global Navigation Satellite System) Sistema Global de Navegación por Satélite.


Levantamiento geodésico

El segmento de control es una serie de estaciones de rastreo, distribuidas en la superficie terrestre que continuamente monitorea a cada satélite, analizando las señales emitidas por estos y, a su vez, actualiza los datos de los elementos y mensajes de navegación, así como las correcciones de reloj de los satélites. Las estaciones se ubican estratégicamente cercanas al plano ecuatorial y en todas se cuenta con receptores con relojes de muy alta precisión.


El segmento de usuarios. Lo integran los receptores GPS que registran la señal emitida por los satélites para el cálculo de su posición, tomando como base la velocidad de la luz y el tiempo de viaje de la señal, así se obtienen las pseudodistancias entre cada satélite y el receptor en un tiempo determinado, observando al menos cuatro satélites en tiempo común; el receptor calcula las coordenadas X, Y, Z y el tiempo.


La forma básica de operación del sistema de posicionamiento global es la trilateración de los satélites, que es un método para calcular las posiciones relativas de los objetos a partir de la geometría de triángulos, por lo que una antena receptora se sugiere que mínimamente al menos debe enlazar a 4 satélites.


¿Qué es el levantamiento geodésico?


Un levantamiento geodésico, según el Instituto Nacional de Estadística Geografía e Informática (INEGI) se define como el conjunto de procedimientos y operaciones de campo y gabinete, destinado a determinar las coordenadas geodésicas de puntos sobre el terreno, considerando la curvatura de la tierra, elegidos y demarcados con respecto al sistema de referencia en uso. Por lo que toca hablar de los sistemas de referencia geodésicos y Datums geodésicos, y estos últimos son un sistema de puntos que mejor se adaptan a una zona geográfica, por lo que existen muchas y existen Datums Horizontales y verticales, tales como NAD27 que es el Datum Norteaméricano de 1927 asociado al elipsoide geodésico de referencia de Clarcke de 1866; el WGS84 World Geodetic System of 1984 (Sistema Geodésico Mundial de 1984); en Colombia el MAGNA SIRGAS, en Brasil el SAD 69/IBGE; en Argentina Campo Inchauspe, en España el ED50, etc.


El Marco de Referencia Geodésico Nacional Mexicano se divide en tres vertientes:


  1. La Red Geodésica Horizontal, integrada por:
  2. a) La Red Geodésica Nacional Activa, y
  3. b) La Red Geodésica Nacional Pasiva.

  1. La Red Geodésica Vertical, integrada por:
  2. a) La Red Vertical, y
  3. b) La Red Mareográfica.

III. La Red Geodésica Gravimétrica.


En una misma Estación Geodésica en la superficie terrestre puede ser objeto de dos o tres tipos de redes simultáneamente, en tanto cumpla con las características requeridas a que se hace referencia. Para el Sistema Geodésico Nacional, se adopta el marco de referencia GRS80 (Geodetic Reference System of 1980), Sistema Geodésico de Referencia de 1980, del cual se desprenden los Datums ITRF92 (International Terrestrial Reference Frame of 1992), Marco de Referencia Terrestre Internacional de 1992 Época 92, el cual luego evolucionó al ITRF08 Époco 2010.


La Red Geodésica Nacional Activa es un conjunto de estaciones de operación permanente, que registran los datos del Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS), distribuidas estratégicamente en el territorio nacional, y proporcionan servicios de posicionamiento geodésico a los usuarios mediante datos en línea y coordenadas de la más alta exactitud posicional en el país.


Por lo que cuando se realiza un levantamiento geodésico en México siempre habrá que referirlo al ITRF08 época 2010 ligándolo con alguna de las estaciones más cercanas al levantamiento de la red Geodésica Nacional Activa, independientemente de cual haya configurado en el equipo a la hora de hacer el levantamiento. En caso de que sea un levantamiento diferencial habrá que dejar suficiente tiempo a la estación base para que tenga suficientes reconocimientos de satélites y con estos enganchar con los que tenga la estación de RGNA más cercana. Los datos geodésicos de las estaciones de la RGNA se encuentran disponibles gratuitamente en el servidor FTP de la RGNA, durante un periodo de 90 días, en formato RINEX (formato independiente del receptor), que es un estándar internacional en el cual se almacenan las observaciones satelitales proporcionadas por los receptores del Sistema Global de Navegación por Satélite, como GPS, GLONASS y Galileo; y con esta información convertir la que se haya tomado y así hablar el mismo lenguaje en un sistema coordenado en nuestro país. En caso de que se enganche a alguna de las estaciones cors privadas funciona de la misma manera, ya que operan bajo las efemérides del ITRF08 época 2010 que utiliza el INEGI.


Sin embargo, la entrega de los resultados de un levantamiento geodésico no termina ahí, habrá que realizar un Procesamiento GNSS, el cual es un conjunto de actividades necesarias para obtener coordenadas geodésicas en el marco de referencia oficial, que consiste en el tratamiento de los datos GNSS que permitan la obtención de vectores y sus precisiones, así como una etapa de obtención de coordenadas únicas y su exactitud, que puede incluir el ajuste de mínimos cuadrados.


La importancia de esto es homologar los resultados y hablar el mismo idioma por un lado, y por otro tomar en cuenta que nuestro país se encuentra afectado por cinco placas tectónicas y, por lo tanto, está en constante movimiento. Estas placas tectónicas son: placa de Norteamérica, placa de Rivera, placa del Pacífico, placa de cocos y placa del Caribe.


La empresa Latitud 19 Topografía y Proyectos SA de CV toma en cuenta la normativa actual que rige la INEGI y todos estos factores antes mencionados para nombrar o reconocer un punto inequívoco en cualquier parte de nuestro país.