CL 11 CLASE 10 SIG 6: TRANSFORMACIÓN DE ... Jorge Heitmann Lecturas Urbanas b) DATUMS más utilizados en Chile. En el caso puntual de Chile los sistemas de coordenadas o Datum utilizados

2011.S2 Jorge Heitmann Lecturas Urbanas

CLASE 10 SIG 6: TRANSFORMACIÓN DE COORDENADAS CL 11 CONTENIDO 1. CONCEPTO DE REFEERENCIA EESPACIAL .............................................................................. 2

a) Conceptoos Generales ....................................................................................................... 2 b) DATUMS más utilizados en Chile. ....................................................................................... 3 c) Husos para Chile ................................................................................................................ 3 d) Sistema de Referencias en Shapefile ................................................................................... 3 e) Referencia espacial en ArcGIS ............................................................................................ 4

2. RED GEODÉSICA NACIONAL .................................................................................................... 6 a) SIRGAS - CHILE ................................................................................................................. 6 b) RED FUNDAMENTAL DE GRAVEDAD ................................................................................. 8 c) RECUPERACIÓN DE LA RED FUNDAMENTAL DE GRAVEDAD DE CHILE ............................ 8

3. DEFINICIÓN DE PROYECCIONES Y TRANSFORMACIONES GEOGRÁFICAS ........................... 11 4. EJERCICIO: LA PINTANA ......................................................................................................... 12


1. CONCEPTO DE REFEERENCIA EESPACIAL

a) Conceptoos Generales

La forma de la tierra (geoide), no es un círculo perfecto, presenta un ligero achatamiento en los polos, que está determinado por la acción gravitacional que ejercen en conjunto el sol, la luna, y la fuerza centrifuga que se produce por efecto de la rotación sobre su eje.

Figura 1 – El Geoide Terráqueo

Para poder crear un mapa que represente las diferentes áreas del globo terráqueo, ha sido necesario aplicar diferentes modelos matemáticos que sean capaces de representar de la mejor posible la forma de la tierra, para eso se ha definido lo que se llama elipsoide. Una vez que se logró definir el elipsoide, se crea un nuevo modelo matemático, en base a los datos anteriores que permite representar un punto concreto en el mapa a través de coordenadas. A este modelo matemático se le llama DATUM.

Figura 2 – Elipsoide Terráqueo


b) DATUMS más utilizados en Chile.

En el caso puntual de Chile los sistemas de coordenadas o Datum utilizados son:

• PSAD (Provisional South American) 1956 Huso 19 y 18 Sur el más difundido • PSAD (Provisional South American) 69 Huso 19 y 18 Sur usado por el SAF (Servicio

Aerofotogramétrico de la Fuerza Aérea de Chile) • WGS 84 Huso 19 y 18 Sur Sistema de Referencia Geocéntrico para las Américas (SIRGAS),

siendo este el sistema recomendado por e l Sistema Nacional de Información Territorial (SNIT) para estandarización de las coberturas en Chile.

c) Husos para Chile

La tierra está dividida en 60 husos de 6° de longitud, a cada HUSO se le asignó un número que va entre 1 y 60, los husos se enumeran en orden ascendente hacia el este. Es en este contexto y por la forma que tiene el territorio nacional, le ha correspondido localizarse en 2 Husos que son el 18 y el 19. Entre la Región de Arica y la Región del Biobío se utiliza el huso 19 sur y desde la Región de la Araucanía hacia el sur se utiliza el huso 18 sur.

Figura 3 – Husos para Chile

d) Sistema de Referencias en Shapefile

El shapefile, dada su estructura de datos, almacena la referencia espacial en un archivo vinculado (pero aparte). Este archivo mantiene el nombre de la cobertura, pero posee extensión PRJ. Si este archivo se pierde, se pierde la referencia espacial pero no la georefencia, ya que la misma es parte de las características topológicas y no del sistema. A pesar de esto, el archivo es necesario por varias razones. La primera tiene relación con la consistencia espacial que se deben manejar en los datos. Un problema frecuente corresponde al traspaso de archivos sin referencia espacial, lo que considerando los tres sistemas ocupados en Chile pueden ocasionar distorsiones en el uso de información espacial. El segundo, corresponde a que sin una referencia espacial, resulta imposible que pueda resultar una conversión entre un sistema y otro, lo que en casos particulares puede significar no poder utilizar la información.


e) Referencia espacial en ArcGIS

A continuación nos adentraremos en el manejo de la referencia espacial en shapefiles, de acuerdo a las posibilidades y características entregadas por el programa. Para esto utilizaremos las coberturas disponibles de la comuna de la Pintana. Antes de cargar las coberturas (en el orden definido) debe tener en cuenta las siguientes consideraciones. El Data Frame se rige, en cuanto a su referencia espacial, por el primer shape que es cargado (siempre y cuando este posea referencia espacial). A continuación cargue los shapes de La Pintana Límite Comunal Manzanas La Pintana Ferias La Pintana Revise cual es el único shape que no tiene proyección espacial. Señale la Proyección Espacial: Para ver las diferencias de proyección ocupe una simbología con borde y sin relleno (diferenciado los bordes con diferentes colores). Busque un lugar con límites comunes para observar las diferencias. Las tres coberturas, incluyendo las que no tienen definido sistema de referencias, las tienen definidas. Por lo tanto lo correcto antes de homogenizar las proyecciones es definir los sistemas de referencia (definir los sistemas de referencias no supone una transformación, pero si es importante, ya que una mala definición supondrá una mala conversión) No lo haga aún, pero para definir una proyección debe seguir los siguientes pasos. Con las consideraciones previas observe el siguiente esquema (guárdelo le servirá más adelante)

Figura 4 – Posiciones relativas Sistemas de referencia


En base al esquema presentado. Defina las proyecciones para las coberturas sin proyección. Pero antes revise la próxima página a de su guía. Los cambios de Huso, no requieren transformaciones geográficas. Tampoco los cambios S–N (generalmente realizados por errores en la fijación o conversión de proyección). No obstante los cambios entre proyecciones geográficas requieren parámetros de transformación, los que varían con la latitud. ArcGIS tiene predeterminadas ciertos cambios de proyecciones por defecto los que son aplicables en diferentes zonas de Chile. No obstante estos no necesariamente dan resultados satisfactorios. En tal sentido es posible crear transformaciones geográficas de mayor precisión, para lo cual es necesario tener las constantes de desplazamiento (X,Y,Z). En este caso se le entregará un archivo anexo, que le permitirá tener dichas referencias de acuerdo a definiciones establecidas por el Instituto Geográfico Militar, para el territorio nacional.


2. RED GEODÉSICA NACIONAL

a) SIRGAS - CHILE

Chile debido a su especial situación geográfica, producto de su posición y de su angosto y extenso territorio, debió adoptar a través del tiempo diversos sistemas de referencia geodésicos, los que en su conjunto definieron en los últimos cuarenta años la Red Geodésica Nacional (RGN) sobre la que se sustentó la estructura cartográfica del país. Los actuales y crecientes niveles de precisión impuestos por los Sistemas de Información y la necesidad de homogeneidad de sus mediciones dentro de territorios relacionados, demandaron adoptar un sistema geodésico moderno que diera una mejor respuesta a la actual y dinámica ubicación espacial de los datos geográficos. Con la eficiente incorporación de sistemas satelitales (GPS) para la implementación de extensas redes de control horizontal y la adopción en el ámbito sudamericano del "Sistema de Referencia Geocéntrico para las Américas" (SIRGAS), se establecieron las bases para estructurar una nueva Red Geodésica para Chile, única, homogénea y acorde a los estándares internacionales vigentes. SIRGAS, es un proyecto que se inició en el año 1993 con la participación de todos los países sudamericanos y tiene los siguientes objetivos : i. Establecer un Sistema de Referencia Geodésico único y homogéneo para toda la región ii. Establecer y mantener un marco de referencia. iii. Definir e establecer un datum geocéntrico. Con la aprobación de todos los países, desde su inicio, se adoptaron las siguientes definiciones: i. Sistema de Referencia SIRGAS: IERS (International Earth Rotation Service) Terrestrial Reference Frame (ITRF). ii. Datum Geocéntrico : Eje de coordenadas basados en el sistema SIRGAS con parámetros elipsoidales "Geodetic Reference System 1980 (GRS80). Utilizando el marco de referencia creado para la definición de SIRGAS2000, y conforme al compromiso adquirido por cada país de densificar sus redes internas, el año 2001, el IGM inició el Proyecto de Modernización y Homogeneización de la Red Geodésica Nacional. El nuevo Marco de Referencia Geocéntrico, preliminarmente se estructuró con 269 vértices geodésicos de alta precisión a lo largo del todo el país. Éstos fueron medidos en 4 campañas de terreno realizadas entre mayo del 2001 y agosto del 2002. La etapa de procesamiento y ajuste fue realizada por la Sección Cálculos del Departamento Geodésico del Instituto Geográfico Militar, utilizando el Software Bernese, encontrándose a la fecha en su etapa final del ajuste. Como la época del ajuste de la Red es 2002.0, para cambiar de épocas al marco base se utilizara el modelo de velocidades de SIRGAS 2000. Con la adopción de este nuevo Sistema de Referencia Geocéntrico, se reemplazarán los actuales Sistemas de Referencia Geodésicos vigentes en la Cartografía Nacional hasta el año 2002, denominados: Datum Provisorio Sudamericano (La Canoa - Venezuela) del año 1956 (PSAD-56) utilizado para la Cartografía Regular a escalas 1:50.000 y 1:100.000 del país y el Datum Geodésico


Sudamericano (Chua - Brasil) del año 1969 (SAD-69) empleado para la elaboración de la Cartografía Regular 1:50.000 de la zona austral y la cubierta Cartográfica Nacional a escala 1:25.000 del país. Para el período de transición se utilizarán Parámetros de Transformación que se obtuvieron de la medición de vértices geodésicos de la antigua RGN. Para las mediciones de terreno se utilizaron receptores GPS geodésicos TRIMBLE 4000 SSI y ASHTECH Z-XII, realizando mediciones cada 30 segundos de épocas, por un total de 48 horas en cada punto por cada sesión. Las campañas de medición de terreno se efectuaron entre mayo del 2001 y agosto del 2002. Los vértices medidos se seleccionaron y clasificaron como sigue : - 65 puntos CAP (Central Andes Project), proyecto geofísico relacionado con el estudio del movimiento de las placas tectónicas en Chile y desarrollado en conjunto con la Universidad de Hawaii. La particularidad de estos puntos han sido remedidos cada dos años, por lo tanto integran la base de la Red Básica que proporcionan variaciones periódicas de sus coordenadas. A partir de sus resultados se podrá proporcionar a los usuarios un modelo zonificado de velocidades del marco de referencia. - 37 puntos SAGA (Sudamerican Geodynamic Activities), proyecto similar al proyecto CAP, desarrollado en conjunto con el GFZ de Alemania. También es parte de la Red Básica. - 131 puntos trigonométricos pertenecientes a la Red de Triangulación Clásica del país, base de la cartografía regular y que cuenta con información referida al datum PSAD-56 y SAD-69. Estos puntos principalmente integran la Red de Densificación que con el tiempo deberá estar compuesta de una cantidad de vértices necesarios y de una adecuada distribución. Además, por ser puntos que tienen información referida a los sistemas de referencias clásicas y a SIRGAS, son la base para el cálculo de parámetros de transformación a utilizar en el período de transición. - 9 estaciones Activas Fijas GPS. Estas estaciones son la base inicial de una Red GPS Activa Fija que permite calcular continuamente coordenadas sobre la superficie terrestre para observar de manera constante la deformación del marco de referencia. Además son estaciones de "rastreo permanentes" al servicio de cualquier usuario quien al planear y ejecutar cualquier levantamiento podrá contar con estas estaciones como base para un trabajo diferencial. En los próximos dos años se espera tener una mayor cobertura con estas estaciones. - 13 vértices SIRGAS a lo largo del país. Puntos de la Red Básica y bases para el ajuste de la red al marco de referencia SIRGAS. - 5 mareógrafos. Requerimiento del proyecto SIRGAS para la homogeneización del control vertical en Sudamérica y parte de la Red Básica. - 17 puntos nuevos creados para dar mayor consistencia al nuevo Marco de Referencia, instalados cerca de las ciudades y parte de la Red Densificada. La última etapa prevista en la implementación de esta nueva Red es su oficialización, por la cual se informará a todas las dependencias y entidades de Gobierno y en general a todos los usuarios, del nuevo Sistema de Referencia. Para ello se utilizarán todos los procedimientos que correspondan. "La vigencia de cualquier sistema de referencia está marcado por su utilización, por lo tanto como Instituto Geográfico Militar los invitamos a promover la adopción del nuevo marco de referencia nacional".


b) RED FUNDAMENTAL DE GRAVEDAD

El Instituto Geográfico Militar propone un Proyecto de Recuperación de la Red Fundamental de Gravedad de Chile, dicho proyecto se gesta a fines de 1998 cuando se contacta con el National Imagery Maping Agency (NIMA) de Estados Unidos, organismo que demuestra gran interés en participar de este proyecto el cual se concreta durante el año 1999 con la determinación de estaciones de gravedad absoluta ubicadas en las ciudades de Iquique, Santiago, Puerto Montt y Punta Arenas. Dichas estaciones de gravedad absoluta sirven de base para determinar la red de estaciones básicas de gravedad relativa durante los años 2001-2002; esta etapa del proyecto es realizada con el apoyo de científicos de Brasil pertenecientes al Instituto Brasilero de Geografía y Estadística (IBGE), y se logra establecer un total de 52 estaciones, las que se encuentran ubicadas entre la Primera Región (Visviri) y la Décima Región (Castro). Si se pretende resumir el rol específico que desempeña la gravimetría en la geodesia se podrá expresar que ella permite determinar la forma de la Tierra, al estudiar y explorar su campo de gravedad en virtud de los conocimientos desarrollados de Stokes; Venning, Meinesz y otros, que comprueban esta unívoca relación. En resumen, la importancia de la aplicación de la gravimetría en la geodesia es "hacer posible la reducción propia del Geoide al Elipsoide en forma absoluta", tomando como origen el centro de gravedad de la Tierra y como orientación única la de su eje de rotación. Mediante estos estudios obtener un sistema cartográfico mundial, en suma, un solo modo de ver y representar la Tierra. Debido a las características topográficas especiales, los trabajos gravimétricos tienen en Chile especial interés. Estos han sido objeto de una atención preferente y se han realizado en dos etapas, cada una con objetos distintos y perfectamente definidos. La primera etapa está constituida por observaciones realizadas con gravímetros Worden aerotransportados que han permitido establecer un esquema básico de estaciones distribuidas a lo largo del territorio. A esta primera etapa corresponde la línea poligonal gravimétrica Cerrillos - Puerto Montt - Balmaceda - Puerto Natales - Punta Arenas. Los valores están referidos al sistema de Postdam y se obtuvieron por transporte a Santiago desde Washington mediante determinaciones relativas con péndulos modelo Brown de U.S. Coast and Geodetic Survey. (Shelton-1949). La segunda etapa está constituida por las observaciones realizadas con el fin de estudiar las anomalías de gravedad y la desviación de la vertical tendiendo a ubicar un punto Datum Nacional. Mediante el esquema de las ZZ ha sido posible medir, en forma expedita, algunos polígonos gravimétricos que satisfacen plenamente las especificaciones de tolerancia (0.1 miligales) recomendadas por el Instituto Panamericano de Geografía e Historia (IPGH).

c) RECUPERACIÓN DE LA RED FUNDAMENTAL DE GRAVEDAD DE CHILE

La recuperación de la Red Fundamental de Gravedad de Chile comenzó con la determinación de cuatro estaciones de gravedad absoluta distribuidas a lo largo del territorio nacional. Esta etapa se desarrolla en forma conjunta entre el NIMA y el IGM, en dos períodos; el primero en diciembre de 1999 y el segundo en marzo del 2000, el equipo de trabajo de terreno se conforma por cinco ingenieros de


ambas instituciones. El instrumental utilizado corresponde a un gravímetro absoluto Micro-G Solutions, Inc. FG5, con una precisión de 0.025 mgal., y para la determinación de las estaciones excéntricas se utilizaron gravímetros relativos LaCoste y Romberg modelo G. Las estaciones de gravedad absoluta están ubicadas en: - Iquique (IQAB): Instalaciones del Ejército (Baquedano), al norte de Pozo Almonte. - Santiago (NASA): Ex sala de antena proyecto DORIS en las dependencias del Centro de Estudios Espaciales de la Universidad de Chile, en Peldehue. - Puerto Montt (PMAB): Instalaciones de Central Hidroeléctrica Canutillar. - Punta Arenas (PAAB): Instalaciones de empresa ESMAG, ubicada en el sector del Andino de la ciudad. Los valores de gravedad absoluta de las estaciones se determinan con una precisión de 0.025 mgl, con respecto al punto de determinación absoluta en donde se utiliza el gravímetro absoluto Micro-G Solution, Inc FG5. Desde las estaciones absolutas se determinan las estaciones excéntricas y otras estaciones bases con una precisión de 0.050 mgl. El establecimiento de las estaciones de gravedad fueron planificados y diseñados en conjunto con personal del NIMA y del IGM, aprovechando toda la experiencia de terreno del primero y el conocimiento de los lugares del segundo, de este modo se determinan los lugares más adecuados para el establecimiento de las estaciones de gravedad absoluta y sitios para la gravedad relativa. La selección de los sitios se efectúa cuidadosamente tratando de hacer una distribución geográfica lo más uniforme posible de las estaciones, teniendo en cuenta varios criterios, tales como, la permanencia, la estabilidad del terreno subyacente, el espacio adecuado, electricidad, estabilidad de la temperatura ambiente y protección del clima. Los sitios de las estaciones relativas se deben seleccionar en lugares convenientes para obtener estaciones base con alta precisión y que estén disponibles para futuras mediciones.



3. DEFINICIÓN DE PROYECCIONES Y TRANSFORMACIONES GEOGRÁFICAS

Para definir proyecciones o transformar sistemas de coordenadas deberá utilizar ArcToolbox. El proceso descrito creará un nuevo archivo *.prj que debe estar en la misma ubicación que los otros archivos del shape. Abra Arc Toolbox (Start-ArcGIS-Arc Toolbox) En la categoría Data Management Tools vaya a Projections and Transformations Cuando una cobertura no tiene proyección deberá ejecutar Define Projection Wizard.y definir la proyección que estime adecuada de acuerdo a otro shape de referencia.

En el recuadro debe definir en primer lugar la cobertura y luego asignar el sistema de coordenadas o proyección. En el caso que una cobertura posea un sistema de coordenadas y necesite igualarla con el de otra cobertura deberá explorar en primer lugar cual es el sistema de coordenadas de cada shape viendo las propiedades del mismo. Para transformar el sistema de coordenadas abra la opción Data Frame Properties en el menú superior view y en la etiqueta Coordinate System seleccione Transformations. Existen una serie de transformaciones geográficas preestablecidas dentro de las cuales deberá utilizar aquellas que correspondan a las de los shapes utilizados.


4. EJERCICIO: LA PINTANA

1. Regularice todas las coberturas de La Pintana en WGS84 Huso 19 sur.

- Canales de ragadío_La_Pintana - Ferias_La_Pintana - Hidrografía_La_Pintana - Limite_Comunal - Manzanas_La_Pintana

2. Descargue una fotografía aérea de Google maps con la metodología explicada en clases y hágala coincidir con las coberturas asignándole una proyección.

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