GEODESIA

ÍNDICE1. Conceptos:2.El objetivo de la Geodesia

2.1 Geodesia teórica2.2 Geodesia física2.3 Geodesia cartográfica

3. Organizaciones científicas4. Historia

4.1 Época Antigua y Edad Media4.2 Época moderna4.3 La Geodesia en el Siglo XX4.4 América del Sur

5. Arqueogeodesia6. Geodestas importantes7. Sistemas de referencia geodésica8. Métodos y actividades geodésicas9. Instrumentos geodésicos

CONCEPTOSDE

GEODESIA

La Geodesia es, al mismo tiempo, una rama de las Geociencias y una Ingeniería. Trata del levantamiento y de la representación de la forma y de la superficie de la Tierra, global y parcial, con sus formas naturales y artificiales.

La Geodesia también es

usada en matemáticas para

la medición y el cálculo

sobre superficies curvas. Se

usan métodos semejantes a

aquellos usados en la

superficie curva de la Tierra.

El término Geodesia, del griego γη ("tierra") y δαιζω ("dividir") fue usado inicialmente por Aristóteles (384-322 a. C.) y puede significar, tanto "divisiones geográficas de la tierra", como también el acto de "dividir la tierra", por ejemplo, entre propietarios.

OBJETIVO DE LA

GEODESIA

La Geodesia suministra, con sus teorías y sus resultados de mediciones y cálculos, la referencia geométrica para las demás geociencias como también:

• LA GEOMÁTICA, • LOS SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA• EL CATASTRO, • LA PLANIFICACIÓN,• LA INGENIERÍA, • LA CONSTRUCCIÓN,• EL URBANISMO,• LA NAVEGACIÓN AÉREA , MARÍTIMA Y TERRESTRE, • APLICACIONES MILITARES Y PROGRAMAS ESPACIALES.

LA GEODESIA SUPERIOR O GEODESIA TEÓRICA, dividida entre la geodesia física y la geodesia matemática, trata de determinar y representar la figura de la Tierra en términos globales.

GEODESIA INFERIOR, Ó GEODESIA PRÁCTICA O TOPOGRAFÍA, levanta y representa partes menores de la Tierra donde la superficie puede ser considerada plana. Para este fin, podemos considerar algunas ciencias auxiliares, como es el caso de la cartografía, de la fotogrametría, del cálculo de compensación y de la Teoría de Errores de observación, cada una con diversas sub-áreas.

GEODESIA TEÓRICA:La observación y descripción del campo de gravedad y su variación temporal, actualmente, es considerada el problema de mayor interés en la Geodesia teórica.

La dirección de la fuerza de gravedad en un punto, producido por la rotación de la Tierra y por la masa terrestre, como también de la masa del Sol, de la Luna y de los otros planetas, y el mismo como la dirección de la vertical (o de la plomada) en algún punto.

La dirección del campo de gravedad y la dirección vertical no son idénticas.

Cualquier superficie perpendicular a esta dirección es llamada superficie equipotencial.

Una de estas superficies equipotenciales (la Geoide) es aquella superficie que más se aproxima al nivel medio del mar.

Este campo de gravedad también sufre alteraciones causadas por la rotación de la Tierra y también por los movimientos de los planetas (mareas).

Conforme el ritmo de las mareas marítimas, también la corteza terrestre, a causa de las mismas fuerzas, sufre deformaciones elásticas: las mareas terrestres.

Para una determinación del geoide, libre de hipótesis, se necesita en primer lugar de mediciones gravimétricas -además de mediciones astronómicas, triangulaciones, nivelaciones geométricas y trigonométricasy observaciones por satélite (Geodesia por Satélite)

GEODESIA FISICA:La mayor parte de las mediciones geodésicas se aplica en la superficie terrestre, donde, para fines de determinaciones planimétricas, son marcados puntos de una red de triangulación.

Con los métodos exactos de la Geodesia matemática se proyectan estos puntos en una superficie geométrica, que matemáticamente debe ser bien definida.

Para este fin se suele definir un Elipsoide de rotación o Elipsoide de referencia.

Además del sistema de referencia planimétrica (red de triangulación y el elipsoide de rotación), existe un segundo sistema de referencia: el sistema de superficies equipotenciales y líneas verticales para las mediciones altimétricas.

Según la definición geodésica, la altura de un punto es la longitud de la línea de las verticales (curva) entre un punto P y el geoide (altura geodésica).

El área de la Geodesia que trata de la definición local o global de la figura terrestre generalmente es llamada de Geodesia Física, para aquella área, o para sus sub-áreas. También se usan términos como Geodesia dinámica, Geodesia por satélite, Gravimetría, Geodesia astronómica, Geodesia clásica, Geodesia tri-dimensional..

GEODESIA CARTOGRAFICA:

•En la Geodesia matemática se formulan los métodos y las técnicas para la construcción y el cálculo de las coordenadas de redes de puntos de referencia para el levantamiento de un país o de una región.

•Estas redes pueden ser referenciadas para nuevas redes de orden inferior y para mediciones topográficas y registrales.

• Para los cálculos planimétricos modernos se usan tres diferentes sistemas de coordenadas, definidos como 'proyecciones conformes' de la red geográfica de coordenadas: - La proyección estereográfica (para áreas de pequeña extensión). - La proyección 'Lambert' (para países con grandes extensiones en la dirección oeste-este). - La proyección Mercatortransversal o proyección transversal de Gauss (p.e. UTM), para áreas

con mayores extensiones meridionales.

La geodesia se aplica bastante en lo que se refiere a áreas de mapeos y en términos de mediciones de terrenos (catastro).

ORGANIZACIONES CIENTÍFICAS

•Aunque en el siglo XIX Europa , apenas contaba con organizaciones científicas o técnicas de Geodesia, hoy ellas existen en casi todos los países del mundo. •Muchos tienen organizaciones independientes para sub-disciplinas como la Cartografía, la Fotogrametría, la Topografía, la Geodesia minera, el Catastro inmobiliario, etc. •A nivel global, en primer lugar, es la Fédération Internationale des Géomètres (FIG), que coordina proyectos continentales o globales y que organiza el intercambio de informaciones y opiniones.• La FIG también es miembro de la IUGG (International Union of Geodesy and Geophysics) para coordinar proyectos comunes con la participación de las disciplinas vecinas, como la Geofísica.•Las sub-disciplinas de la Geodesia también cuentan con organizaciones globales.• En el caso de la Fotogrametría, la International Society of Photogrammetry and Remote Sensing (ISPRS); en el área de la Cartografía, la International Cartographic Association (ICA), que coordina proyectos internacionales de mapeamiento continental o global.

HISTORIA

La Geodesia, que tiene el mismo origen de la geometría, fue desarrollada en las altas culturas del oriente medio, con el objetivo de levantar y dividir las propiedades en parcelas.

Las fórmulas usadas para calcular áreas, generalmente empíricas, fueron usadas por los agrimensores romanos y se encuentran también en los libros griegos, p.e. de Herón de Alejandría, que inventó la dioptra, el primer instrumento geodésico de precisión, que también permitía la nivelación que aumentaba la serie de instrumentos de la Geodesia (groma, gnómon, mira, trena).

Perfeccionó aún el instrumento de Ctesibio para medir grandes distancias. Alejandro Magno aún llevó bematistaspara levantar los territorios conquistados.

EPOCA ANTIGUA Y EDAD MEDIA

Después de descubrir la forma esférica de la Tierra,Eratóstenes determinó por primera vez el diámetro del globo terráqueo.

Hiparco, Herón y Ptolomeo determinaban la longitud geográfica observando eclipses lunares, en el mismo instante, en dos puntos cuya distancia ya era conocida por mediciones.

Estos métodos fueron transferidos para la Edad Media a través de los libros de los Agrimensores romanos y por los árabes, que también usaban el astrolabio, el cuadrante y el 'Bastón de Jacobo' para tareas geodésicas.

Entre los instrumentos de la Geodesia, desde el siglo XIII, se encuentra también la brújula. En el siglo XVI, S. Münster y R. Gemma Frisius, desarrollaron los métodos de la intersección que permitía el levantamiento de grandes áreas.

El nivel hidrostático de Heron, hace varios siglos olvidado, fue reinventado en el siglo XVII.

Una nueva era de la Geodesia comenzó en el año 1617, cuando el holandés W. Snellius inventó la triangulación para el levantamiento de áreas grandes como regiones o países.

La primera aplicación de la triangulación fue el levantamiento de Württemberg por Wilhelm Schickard.

En esta época, la Geodesia fue redefinida como "la ciencia y tecnología de la medición y de la determinación de la figura terrestre". 

Jean Picard realizó la primera medición de arco en el sur de París, cuyos resultados iniciaron una disputa científica sobre la geometría de la figura terrestre.

EPOCA MODERNA

El elipsoide de rotación, achatado en los polos, fue definido por Isaac Newton en 1687, con su hipótesis de gravitación, y de Christiaan Huygens en 1690, con base en la teoría cartesiana del remolino.

La forma de un elipsoide combinó también con algunas observaciones antes inexplicables, p.e. el atraso de un reloj pendular en Cayena, calibrado en París, observado por J. Richteren 1672, o el hecho del péndulo del segundo cuya longitud aumenta, aproximándose a la línea del ecuador.

La Académie des sciences de París mandó realizar mediciones de arcos meridianos en dos diferentes altitudes del globo, una (1735-45 1751) por Pierre Bouguer y Charles Marie de La Condamine en el Ecuador, y otra 1736/37 en Finlandia, por Pierre Louis Maupertuis,Alexis-Claude Clairaut y Anders Celsius.

Estas mediciones tenían como único objetivo la confirmación de la tesis de Newton y Huygens, aplicando los últimos conocimientos de la astronomía y los métodos más modernos de medición y rectificación de la época, como constantes astronómicas perfeccionadas (precesión, aberración de la luz, refracción atmosférica), nutación del eje terrestre, medición de la constante de gravitación con péndulos y la corrección del desvío de la vertical, 1738 observado por la primera vez por P. Bouguer en las mediciones en el Chimborazo (Ecuador).

•La Geodesia moderna comienza con los trabajos de Helmert, que usó el método de superficies en lugar del método de 'medición de arcos' y extendió el teorema de Claireau para elipsoides de rotación introduciendo el 'Esferoide Normal'. En 1909 Hayford aplicó este método para el territorio entero deEstados Unidos.

•En el siglo XX se formaron asociaciones para realizar proyectos de dimensión global como la Association géodésique internationale (1886 - 1917, Central en Potzdam) o la L'Union géodésique et géophysique internationale (1919).

LA GEODESIA EN EL SIGLO XX

•La Geodesia recibió nuevos empujes a través del vínculo con la computación, que facilitó el ajuste de redes continentales de triangulación, y de los satélites artificiales para la medición de redes globales de triangulación y para mejorar el conocimiento sobre el geoide. H. Wolf describió la base teórica para un modelo libre de hipótesis de una Geodesia tri-dimensional que, en forma del WGS84, facilitó la definición de posiciones, midiendo las distancias espaciales entre varios puntos vía a GPS, y vino el fin de la triangulación, y la fusión entre la Geodesia Superior y la Geodesia Inferior (la topografía).

•En la discusión para las tareas para el porvenir próximo de la Geodesia se encuentra la determinación del geoide como superficie equipotencial arriba y abajo de la superficie física de la tierra (W=0) y la Geodesia dinámica para determinar la variación de la figura terrestre con el tiempo para fines teóricos (datos de observación para la comprobación de la teoría de Wegener) y prácticos (determinación de terremotos, etc.).

En América del Sur existen facultades de Geodesia en varios países. En Bolivia está el Instituto Geográfico Militar (IGM) .En Brasil, la Geodesia está representada en los cursos de Ingeniería Cartográfica en las universidades públicas de Curitiba (UFPR), Presidente Prudente (UNESP), Recife (UFPE), Río de Janeiro (UERJ y IME / Instituto Militar de Ingeniería). En la Argentina(Buenos Aires, La Plata, Córdoba, Rosario, Santa Fe, Corrientes, Tucumán, San Juan), en Venezuela (Escuela de Ingeniería Civil de la Universidad Central de Venezuela en Caracas), Escuela de Ingeniería Geodésica (Facultad de Ingeniería de la Universidad del Zulia en Maracaibo).En Perú (Puno).en Colombia (Ingeniería Catastral y Geodesia en la Universidad Distrital "Francisco José de Caldas", en Bogotá).en Ecuador en el departamento de Ciencias de la Tierra y la Construcciòn con la Carrera de Ingenierìa Geogràfica y del Medio Ambiente de la Escuela Politécnica del Ejército (Sangolquí-Prov. de Pichincha).en el Uruguay (Montevideo). En Chile, el título del profesional en Geodesia es Geomensor o Geomatico, que puede ser obtenido en las universidadesTecnológica Metropolitana de Chile, de Santiago, Antofagasta y Universidad De Concepción

AMERICA DEL SUR

LA ARQUEOGEODESIA

La arqueogeodesia se define como el área de estudio que incluye la determinación de la posición de lugares y puntos, la navegación, la astronomía y la medición y representación de la Tierra; en tiempos prehistóricos o antiguos.

Combinando astronomía fundamental, geodesia, matemáticas aplicadas, datos precisos de posicionamientos y arqueología; la arqueogeodesa presenta una metodología para investigar los lugares, interrelaciones, propiedades espaciales, distribuciones y arquitectura de lugares y monumentos prehistóricos.

Como nueva área de estudio la arqueogeodesia presenta formas únicas para la comprensión de la geografía, la Tierra y el universo como los describen las evidencias arqueológicos.

GEODESTAS IMPORTANTES

Agustín Pixel

Eratóstenes

Johann Jakob Baeyer

Friedrich Wilhelm Bessel

Ernst Heinrich BrunsRoland Eötvös

Carl Friedrich Gauss

J. F. Hayford

Weikko A. Heiskanen

Friedrich Robert Helmert

W. Jordan

Pierre - Simon Laplace

Adrien Marie Legendre

Helmut Moritz

Hellmut H. Schmid

Julio Garavito Armero

Johann Georg von Soldner

George Gabriel StokesMijail Molodensky

Carlos Ibáñez de Ibero

Pierre Bouguer

SISTEMAS DE

REFERENCIA GEODÉSICA

Desde el lanzamiento de los primeros satélites artificiales para los primitivos sistemas de navegación y posicionamiento (TRANSIT, LORAN, etc.) hasta llegar a los Sistemas de Navegación por Satélite (GNSS), como el GPS, el GLONASS y el futuro Galileo, han ido desarrollándose los modernos sistemas de referencia geodésicos globales, que permiten alta precisión y homogeneidad para el posicionamiento y la navegación. Algunos de los más conocidos son:

• WGS84 (World Geodetic System) Elipsoide de 1984

• ED50 (European Datum 1950)• ETRS89 (European Terrestrial Reference System 1989)

• SIRGAS (Sistema de referencia geocéntrico para las Américas)

• SAD69 (South American Datum) de 1969•PZ90 (Parametry Zemli 1990), Elipsoide de GLONASS

METODOS Y

ACTIVIDADES GEODÉSICAS

La geodesia se encarga de establecer los sistema de referencia (planimetria, altimetría, modelo de observación) y presentarlos accesibles a los usuarios por medio de los marcos de referencia. La geodesia proporciona el esqueleto sobre el que se van a apoyar otras actividades, por ejemplo la georreferenciación de imágenes de satélite, la determinación del nivel medio del mar, en definitiva cualquier actividad que tenga que ver con el territorio.

INSTRUMENTOS GEODÉSICOS

BRUJULA BRUNTONUna Brújula Brunton, también conocida como Brújula de geólogo, o tránsito de bolsillo Brunton, es un tipo de brújula de precisión hecha originalmente por la compañía Brunton, Inc. de Riverton, Wyoming. El instrumento fue patentado en 1894 por un geólogocanadiense llamado David W. Brunton. Este instrumento posee una aguja imantada que se dispone en la dirección de las líneas de magnetismo natural de la Tierra. A diferencia de la mayoría de las brújulas modernas, el tránsito de bolsillo Brunton utiliza amortiguación de inducción magnética en lugar de líquido para amortiguar la oscilación de la aguja orientadora. Se usa principalmente para medir orientaciones geográficas, triangular una ubicación, medir lineaciones estructurales, planos y lugares geométricos de estructuras geológicas

CINTA METRICAUna cinta métrica o un flexómetro es un instrumento de medida que consiste en una cinta flexible graduada y se puede enrollar, haciendo que el transporte sea más fácil. También se pueden medir líneas y superficies curvas.

EL DISTANCIOMETROEl distanciómetro, también conocido en como 'medidor láser' o por sus siglas en inglés como EDM, es un instrumento electrónico de medición que calcula la distancia desde el mismo dispositivo hasta el siguiente punto al que se apunte con el mismo. Existen 2 tipos de acuerdo a su método de medición, sonicos y laser, donde los primeros utilizan ultrasonido para calcular la distancia y los segundos un rayo laser visible.El distanciómetro se creó para facilitar las mediciones donde un flexómetro no podía llegar. Si la distancia era muy larga y no había soporte este se doblaba o no era lo suficientemente largo.

ESTACION TOTALSe denomina estación total a un aparato electro-óptico utilizado en topografía, cuyo funcionamiento se apoya en la tecnología electrónica. Consiste en la incorporación de un distanciómetro y un microprocesador a un teodolito electrónico.Algunas de las características que incorpora, y con las cuales no cuentan los teodolitos, son una pantalla alfanumérica de cristal líquido (LCD), leds de avisos, iluminación independiente de la luz solar, calculadora, distanciómetro, trackeador (seguidor de trayectoria) y en formato electrónico, lo cual permite utilizarla posteriormente en ordenadores personales. Vienen provistas de diversos programas sencillos que permiten, entre otras capacidades, el cálculo de coordenadas en campo, replanteo de puntos de manera sencilla y eficaz y cálculo de acimutes y distancias.

TEODOLITOEl teodolito también es una herramienta muy sencilla de transportar es por eso que es una herramienta que tiene muchas garantias y ventajas en su utilización es su precisión en el campo lo que la hace importante y necesaria para la construcción.

El teodolito es un instrumento de medición mecánico-óptico que se utiliza para obtener ángulos verticales y, en el mayor de los casos, horizontales, ámbito en el cual tiene una precisión elevada. Con otras herramientas auxiliares puede medir distancias y desniveles.Es portátil y manual; está hecho con fines topográficos e ingenieriles, sobre todo en las triangulaciones. Con ayuda de una mira y mediante lataquimetría, puede medir distancias. Un equipo más moderno y sofisticado es el teodolito electrónico,y otro instrumento más sofisticado es otro tipo de teodolito más conocido como estación total.

GIROTEODOLITO

El giroteodolito o teodolito giroscópico, es un instrumento de medición compuesto por un giroscopio montado en un teodolito. Se utiliza para determinar la orientación de norte verdadero mediante la localización de la dirección de los meridianos. Es el principal instrumento en una mina, para orientar en la medición1 y en la ingeniería del túnel, y en los lugares donde las estrellas no sonastronómicamente visibles.

EL MAREOMETROMareómetro o mareógrafo es el aparato que sirve para medir o registrar las mareas, se suele situar en las entradas de los puertos para orientar e informar a los barcos de la disposición de calado existente. Forman parte de las redes de meteorología y oceanografía para la ayuda a la navegación marítima.

PLOMADAUna plomada es una plomada de plomo normalmente de metal de forma cilíndrica o prismática, la parte inferior de forma cónica, que mediante la cuerda de la que pende marca una línea vertical; de hecho la vertical se define por este instrumento.También recibe este nombre una sonda náutica, usada para medir la profundidad del agua. Tanto en arquitectura como en náutica se trata de un instrumento muy importante.

PRISMAEn óptica, un prisma es un objeto capaz de refractar, reflejar y descomponer la luz en los colores del arco iris. Generalmente, estos objetos tienen la forma de un prisma triangular, de ahí su nombre. En geometría, un prisma es un poliedro limitado por dos polígonos iguales y paralelos llamados bases y varios paralelogramos llamados caras laterales.

SEXTANTEEl sextante es un instrumento que permite medir ángulos entre dos objetos tales como dos puntos de una costa o un astro, generalmente en el Sol, y el horizonte. Conociendo la elevación del Sol y la hora del día se puede determinar la latitud a la que se encuentra el observador. Esta determinación se efectúa con bastante precisión mediante cálculos matemáticos sencillos a partir de las lecturas obtenidas con el sextante.Este instrumento, que reemplazó al astrolabio por tener mayor precisión, ha sido durante varios siglos de gran importancia en la navegación marítima, y también en la navegación aérea, hasta que, en los últimos decenios del siglo XX, se han impuesto sistemas más modernos como la determinación de la posición mediante satélites. El nombre sextante proviene de la escala del instrumento, que abarca un ángulo de 60 grados, o sea, un sexto de un círculo completo.

Es una mira especial -también llamada Mira horizontal- para uso exclusivo en mediciones paralácticas, su longitud es de 2 m entre las marcas que se hallan cercanas a sus extremos, generalmente construida en aluminio; tiene en su interior un ánima de invar que le da su estabilidad térmica.

ESTADIA DE INVAREl INVAR es una aleación metálica de acero y níquel (64% de acero y 36% de Ni), cuyo nombre es la contracción de la palabra INVARIABLE, en alusión directa a su invariabilidad ante las condiciones térmicas.

NIVELEl nivel topográfico, también llamado nivel óptico o equialtímetro es un instrumento que tiene como finalidad la medición de desniveles entre puntos que se hallan a distintas alturas o el traslado de cotas de un punto conocido a otro desconocido