CONCEPTOS BÁSICOS DE CARTOGRAFÍA

Profesor:

Sergio Andrés Blanco Londoño

Diseño Gráfico por ComputadorUniversidad Militar Nueva Granada

Bogotá D.C, Enero de 2014

Cartografía

Es la ciencia de representar en formaconvencional la superficie terrestre sobre unplano, utilizando un sistema de proyección yuna relación de proporcionalidad (Escala)entre el terreno y el mapa.

La cartografía incluye ramas como:geodesia, geografía, fotogrametría ypercepción remota.

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Mapa

Es la representación convencional gráfica, defenómenos concretos o abstractos, localizadosen la tierra o en cualquier parte delUniverso, conservando la posición relativa desu localización (Asociación Internacional deCartografía ICA)

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Tipos de mapas

• Ortofotomapas: Fotografías aéreas que luego decorregirse las deformaciones son usadas comofondo con textos y algunos símbolos.

• Espaciomapas: Imágenes de satélitegeoreferenciadas, generalmente con toponimia(nombres de rasgos predominantes) y leyendasexplicativas.

• Ortofotomosaicos: Ensamble sistemático devarias fotografías aéreas para cubrir una ampliaregión.

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Tipos de mapas

Fotografía aérea de Coello - Tolima

Espaciomapa de la Universidad Militar

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Tipos de mapas

• Mapas topográficos: Muestran objetos naturales o artificialesde un territorio ej.: colinas, ríos, bosques, vías, puentes, etc.Se dividen según su uso, tamaño y escala en:

USO ESCALA

Mapas municipales > 1:10.000

Mapas departamentales 1:25.000 – 1:100.000

Mapas regionales 1:250.000 – 1:1’000.000

Mapas nacionales < 1:1’000.000

TAMAÑO ESCALA

Mapa escala muy grande 1:1.000 – 1:5.000

Mapa escala grande 1:10.000 – 1:25.000

Mapa escala media 1:50. 000 – 1:100.000

Mapa escala pequeña 1:250.000 – 1’000.0006

Mapa topográfico 1:500.000 7

Tipos de mapas

• Mapas temáticos: se dedica atención a unfenómeno geográfico determinado ej.:distribución de habitantes , composición de unsuelo. Para elaborar un mapa temático serequiere un mapa topográfico como base.

• Se clasifican según:Contenido: suelos, geologíaUso: planeación, explotaciónForma de representación: puntos, isolíneas oisopletas, coropletas, líneas de flujo.

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Mapas temáticos

Climas del mundo

Temperatura del mar (coropletas)

Temperatura (isopletas)

Transporte público

Migración de cigüeñas

(líneas de flujo)

Turístico

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Proyecciones cartográficas

Es una transformación matemática de lasuperficie curva de la tierra (tridimensional)en una superficie plana (bidimensional)

La tierra es un cuerpo irregular y es imposiblerepresentar sus partes sin distorsiones.

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Clasificación de las proyecciones

Según figura

Según posición

Normal Transversal Oblicua

Según deformación

Conforme

A1

A2

A1=A2

Equivalente

Circulo en la Tierra

Meridianos

Paralelos

Equidistante

Azimutal Cilíndrica Cónica

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Proyección azimutal

Es tangente en los polos

El cartógrafo selecciona el polo sur o el polo

norte

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Proyección cilíndricaEl meridiano central

es seleccionado por el cartógrafo

Gran distorsión en las altas altitudes

El Ecuador toca el cilindro si este es

tangente

Las formas y distancias son razonablemente iguales entre los 15 grados y el Ecuador

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Proyección cónicaParalelos estándar

seleccionados por el cartógrafo

Las áreas se conservan y las formas se

distorsionan entre los paralelos estándar

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Proyección conforme

• Representan la esferarespetando la formapero no el tamaño

• No hay variación delos contornos de losterritorios

• No existe deformaciónangular, por tanto losmeridianos y paralelosse cortan a 90°

Los círculos cambian de tamaño pero no

de forma

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Proyección equivalente

• Se respetan lasdimensiones de las áreaspero no sus formas

• Los rasgos sondeformados excepto en elpunto o línea detangencia

A1

A2

A1=A2

Círculo en la Tierra

El círculo luego se transforma

en elipse

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Proyección equidistante

Circulo en la Tierra

Meridianos

Paralelos

• No presenta distorsióna lo largo de líneas enla que la proyecciónhace tangencia

• Mantiene la distanciareal entre los distintospuntos del mapa

Proyección conforme

Dirección verdadera

Proyección equidistante 18

Proyecciones según fuente de luz

19

Proyecciones según fuente de luz

Proyección ortográfica

• Ortográfica: Los paralelos sonlíneas rectas y los meridianosson arcos de elipse.

• Estereográfica: Todo el círculose proyecta como un círculoy no tiene deformacionesangulares

• Gnomónica: El ecuador sedivide en partes iguales porlos paralelos y los meridianosestán divididos de forma igualpor los paralelos

Proyección estereográfica

Proyección gnomónica 20

Selección del tipo de proyección

Depende de la posición del país en el globoterráqueo, la forma del área y el propósito del mapa.

• Según la posición y forma del área:

Posición Mejor proyección

Territorios de los polos Azimutal

Países septentrionales y australes

Cónica

Cercanos al ecuador Cilíndrica

Forma Mejor proyección

Sentido este-oeste (ej. USA,) Cónica normal

Sentido norte-sur (ej. Chile) Cónica transversal

Áreas pequeñas (ej. Islas) Azimutal

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Selección del tipo de proyección

• Según el propósito del mapa:

• Proyección conforme: Los ángulos en el mapa soniguales a los del terreno, es óptima para lageodesia, topografía e ingeniería.

• Proyección equivalente: Permite una comparaciónestadística apropiada entre diferentes áreas, esútil para mapas temáticos comparativos en áreas.

• Proyección equidistante: Es ideal para cartasaeronáuticas donde se requiere conocer ladistancia y dirección correcta entre un punto yotro.

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Elipsoide

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Es una figura geométrica generada por la rotación de un disco ovalado o una elipse

entorno a su eje más corto

a = semieje mayor b = semieje menor

PP = eje de revoluciónA = achatamiento polar

A = a - b / a

El elipsoide se emplea para hacer unaaproximación a la forma de la Tierra, usadacomo base para la definición de unacuadrícula de coordenadas de acuerdo conuna proyección cartográfica

Elipsoide de referencia

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Elipsoide AñoLongitud (metros)

Achatamiento Uso localSemieje a Semieje b

WGS 84 1984 6.378.137 6.356.752,3 1/298,257 Universal

GRS 80 1980 6.378.137 6.356.752,3 1/298,257 USA

WGS 72 1972 6.378.135 6.356.750,5 1/298,260 USA

Krasousky 1940 6.378.245 6.356.863,0 1/298,300 Rusia

Internacional 1924 6.378.388 6.356.911,9 1/297,000 Colombia, Europa

Clarke 80 1880 6.378.249 6.356.514,9 1/293,460 Norte América

Clarke 66 1866 6.378.206,4 6.356.514,8 1/294,980 África

Bessel 1841 6.377.392,2 6.356.079,0 1/299,150 Asia

Elipsoides más empleados

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Geoide

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• Es una figura en la cual el potencial degravedad es constante en cada uno delos puntos

• Es una superficie imaginaria quecoincide con la superficie de losocéanos y con respecto a loscontinentes depende de la fuerza degravedad

• Está sujeta a la fuerza de atracción demasas y rotación.

• Como la densidad de los materialesque componen los continentes esdiversa el geoide tiene una superficie

irregular

Eje de rotación

Plano del Ecuador

Centro de la Tierra

N

S

Plano del meridiano del punto P

Geoide

28Mapa de la superficie del geoide

Modelo geoidal de Colombia

El geoide y dos elipsoides

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Norte América

Sur América

Europa

África

Dátum

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• Punto de origen con coordenadas geográficas, ligado a losparámetros que conectan las mediciones con el sistema dereferencia. Se puede entender mejor este conceptoempleando la siguiente ecuación:

• El primer dato depende del tamaño y forma delelipsoide, usado para dibujar la grilla en la proyección de unmapa.

• La red geodésica es local y se compone de una serie de puntosde control cuyas coordenadas: latitud, longitud y altura sedeterminan de forma muy precisa.

DÁTUM = elipsoide de referencia + red geodésica

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Red Geodésica Nacional

• El antiguo dátum Colombianotenia origen en Bogotá

• A partir de 2005 se estamigrando al datum MAGNASIRGAS (Marco Geocéntrico deReferencia Nacional)

• La red MAGNA SIRGAS estácompuesta por más de 170estaciones, 50 pertenecen a lared global

Dátum MAGNA SIRGAS = Elipsoide WGS-84 + MAGNA

Sistema de coordenadas geográficas

• Se compone por una red de líneas imaginariastrazadas sobre la superficie de la Tierra, meridianos yparalelos.

• El Ecuador es una línea de referencia perpendicularal eje de rotación, la cual divide la Tierra enhemisferio norte y sur.

• El meridiano de Greenwich es una línea vertical quedivide la Tierra en hemisferio oriental y occidental.

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Paralelos

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La latitud es la distancia angular entre un punto de la superficie terrestre y el Ecuador. Se mide en dirección norte o sur de 0 hasta 90°

CONVERSIONES1° = 111.1 km1’ = 1.852 km

1” = 30.8 m

Meridianos

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La longitud es la distancia angular entre un punto de la superficie terrestre y el meridiano de Greenwich. Se mide en dirección este u oeste de 0 hasta 180°

CONVERSIONES1° = 111.1 km1’ = 1.852 km

1” = 30.8 m

Sistema de coordenadas planas UTM

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• Fue desarrollada por el Cuerpo de Ingenieros deUS ARMY en 1940

• Este sistema se basa en la Proyección Transversa deMercator conocida como UTM.

• Esta proyección es utilizada por un 85% del mundopues sus distorsiones son limitadas.

• Es una proyección cilíndrica conforme tangente a losmeridianos

• Las magnitudes se expresan en metros.

Proyección UTM

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Husos y bandas UTM

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HUSOS

• La Tierra se divide en 60 husos de 6° delongitud.

• Cada huso se numera con númerosentre 1 y 60

BANDAS

• La Tierra se divide en 20 bandas de 8° delatitud.

• Cada banda se numera con letras desdela C hasta la X excluyendo la I y O

Características de las zonas UTM

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Este de Greenwich

Oeste de Greenwich

Este de Greenwich

Hemisferio norte

Hemisferio sur

Características fundamentales de las coordenadas UTM

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• Emplea el sistema centesimal para sus mediciones,por lo tanto sus coordenadas se trabajan como planocartesiano.

• Las cuadrículas se componen de líneas verticalesdenominadas estes (E) y las líneas horizontalesdenominadas nortes (N).

• En este sistema cada zona tiene su propio sistema decoordenadas.

• El origen de cada zona tiene su origen en el puntodonde el Ecuador se intersecta con el meridianocentral.

Características fundamentales de las coordenadas UTM

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• Las líneas verticales estes (E) tienen su origen encada zona del meridiano central y su valor es de500.000 m.

• Las líneas nortes: para el hemisferio sur se asigna alEcuador un valor de 10’000.000 m y para elhemisferio norte comienza en 0 metros.

• UTM considera los elipsoides: Internacional, Clark1866 y 1880, Everest y WGS 84.

Grilla de coordenadas UTM

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C

o

o

r

d

e

n

a

d

a

s

p

l

a

n

a

s

20

0.0

00

m E

30

0.0

00

m E

40

0.0

00

m E

50

0.0

00

m E

60

0.0

00

m E

70

0.0

00

m E

80

0.0

00

m E

300.000 m N

200.000 m N

100.000 m N

0 m N

10.000.000 m N

9.900.000 m N

9.800.000 m N

9.700.000 m N

ECUADOR

Me

rid

ian

o

cen

tral

Sistemas de coordenadas empleados en Colombia

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• En Colombia el IGAC utiliza las proyección conformede Gauss.

• La proyección conforme de Gauss es similar a latransversal de Mercator, ya que se trata de uncilindro orientado de manera horizontal (transversal).

• La diferencia radica en que para reducir más lasdeformaciones se utilizan cinco husos de 3° delongitud, mientras que en Mercator éstos son de 6°.

Sistemas de coordenadas empleados en Colombia

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• Se establecieron 5 puntos de origen en losmeridianos centrales de estas zonas.

• Para las coordenadas planas del país, los 5 puntos deorigen se sitúan sobre la misma latitud de Bogotá4°35’56.57’’N y con diferencia de 3° en la longitud aleste o al oeste, de la longitud de Bogotá74°04’51.3’’W (en el caso de la cartografía antigua).

• Las coordenadas planas tanto en el sentido de lasestes como en los nortes tienen una asignación de1’000.000m E y 1’000.000m N.

Proyección conforme de Gauss

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79

°04

’51

.30

’’W

77

°04

’51

.30

’’W

74

°04

’51

.30

’’W

71

°04

’51

.30

’’W

68

°04

’51

.30

’’W

4°35’56.57’’N

BOGOTÁ

Zonas de 3° de amplitud

Proyección cilíndrica transversal

Oeste-Oeste Oeste Centro Este Este-Este

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Orígenes de la cartografía colombiana

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Fals

a Es

te

Falsa Norte

Es importante tener presenteque el hecho de migrar deldátum Bogotá al dátumMAGNA SIRGAS, implicacambiar el valor de lascoordenadas geográficas delos puntos de origen.

Orígenes de la cartografía colombiana

48Dátum Bogotá Dátum MAGNA SIRGAS

Escala

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• La escala se puede definir como la relación existenteentre la dimensión lineal de un elemento de un objeto talcomo se representa en el dibujo y la dimensión real delmismo elemento.

• E = Módulo escalar que indica las veces que se ha reducido una distancia.

• D = Distancia real en el terreno

• d = Distancia correspondiente en el mapa

• A medida que el denominador es mayor la escala decrecey el nivel de detalle disminuye.

• Una escala 1 : 100.000 < 1 : 25.000

ESCALA = 1 / E = d / D

Escala numérica y gráfica

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Ampliación

10:1 20:1 50:1

2:1 5:1

Reducción

1:2 1:5 1:10

1:20 1:50 1:100

1:200 1:500 1:1000

1:2000 1:5000 1:10000

Natural

1:1

Norma ISO 5455:1979Norma NTC 1580:1988

La escala gráfica tiene laventaja de no sufrirdeformación al realizarprocesos de ampliaciones y/oreducciones del mapa.

Elementos básicos de un mapa

Coordenadas

- Geográficas

Latitud 4°56’ N

Longitud 74°25’ W

- Planas

X = 1.500.000m N

Y = 835.000m E

Escala

1:25.000

1:100.000

1:1’000.000

Símbolos Toponímia

Río Magdalena

Cerro Majuy

Vereda El Tapaz

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Símbolos geométricos y pictóricos

Geométrico Pictórico

Símbolo puntual

Símbolo lineal

Símbolo zonal o de área

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Estructura del mapa

• El cuerpo del mapa: Corresponde al área reservadapara colocar la información del mapa propiamentedicha.

• El marco interno: Es el recuadro que separa lainformación espacial de la información detextos, referentes a coordenadas.

• El marco externo: es el que produce un espacio de 0.5hasta 2 cm al bordear el marco interno

• Información marginal: Se halla fuera del marco externoy corresponde al título, leyenda, dirección delnorte, coordenadas, escala, autores y fecha deelaboración

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Información marginal

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Tamaño de los mapas

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• El tamaño de los mapas esta sujetoa las dimensiones de las hojas depapel.

• El formato estándar empleado encartografía colombiana y avaladopor la Organización Internacionalpara la Normalización es elISO 216.

• Este formato divide sucesivamentela plancha de papel AO (841x1189mm) en dos partes con el fin deobtener los formatos A1, A2, A3,etc.

Formatos norma ISO 216:2007