Nuevo Sistema Geodésico Para Colombia Magna

8/17/2019 Nuevo Sistema Geodésico Para Colombia Magna

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NUEVO SISTEMA GEODÉSICO PARA COLOMBIA

β

α

λ

X

Y

Z

z

y

x

∆X

∆

∆

Z

Y

ϕ

γ

MAGNAMARCO GEOCÉNTRICO DE REFERENCIA NACIONAL

REPÚBLICA DE COLOMBIAMINISTERIO DE HACIENDA Y CRÉDITO PÚBLICO

INSTITUTO GEOGRÁFICO AGUSTÍN CODAZZI SUBDIRECCIÓN DE C ARTOGRAFÍA

DIVISIÓN DE GEODESIA

S ANTAFÉ DE BOGOTÁ , D.C., ENERO DE 1999


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PRESENTACIÓN

El Instituto Geográfico Agustín Codazzi -IGAC-, instancia rectorade la producción de información georreferenciada en Colombia,

está en la obligación de proporcionar un marco de referencia parael país acorde con los estándares internacionales vigentes. Para elefecto, el Instituto ha decidido definir, instrumentar y adoptar unsistema geodésico moderno como respuesta a la actual ubicaciónespacial de los datos geográficos y los crecientes niveles deprecisión impuestos por los Sistemas de Información.

Dentro de este marco, en las siguientes líneas se exponen losfactores que definen la obsolescencia del sistema geodésico actualy que imponen la necesidad de su renovación total. Asimismo, sepresentan las propiedades de la nueva plataforma de referencia,las implicaciones técnicas de su instrumentación, las ventajas de

su utilización y las medidas transitorias necesarias para suadopción definitiva a nivel nacional.

El IGAC siempre ha tenido como objetivo principal la satisfacciónde las necesidades de sus usuarios. Por este motivo, mediante elpresente documento, nos permitimos difundir las diversasconsideraciones tenidas en cuenta para el desarrollo del nuevomarco de referencia nacional; esperando como retribución,hacernos partícipes de las opiniones y comentarios de laspersonas que por la naturaleza de sus actividades, tienen comoinsumo básico la información geodésica o cartográfica generadapor el IGAC y que, por tanto, serán los directos beneficiados con el

cambio.La vigencia de cualquier sistema de referencia está marcada porsu utilización. De este modo, es necesario que el IGAC y lascomunidades geodésica y cartográfica del país, promuevan laadopción del nuevo marco nacional para que sea puesto enoperación de la manera más eficiente y provechosa posible.


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CONTENIDO

Introducción 4

1. Situación geodésica actual 51.1 Sistema geodésico vigente: Dátum Bogotá1.2 Incompatibilidad entre la tecnología GPS y

el Dátum Bogotá

2. Nuevo sistema geodésico: MAGNA,Marco Geocéntrico de Referencia Nacional 92.1 Red geodésica nacional permanente y activa2.2 Red básica GPS2.3 Red de densificación GPS

3. Medidas transitorias para la compatibilidadentre los levantamientos GPS y lacartografía existente 13

4. Ventajas del nuevo sistemageodésico de referencia 144.1 Soporte a la automatización catastral4.2 Simplificación en el manejo digital de

datos espaciales4.3 Soporte a la descentralización administrativa4.4 Reducción de riesgos para el Estado.

5. Nuestros usuarios y el nuevo sistemade referencia 15

Conclusiones 16


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4 Instituto Geográfico Agustín CodazziSubdirección de CartografíaDivisión de Geodesia

Nuevo Sistema Geodésico para ColombiaMAGNA: Marco Geocéntrico de Referencia Nacional

INTRODUCCIÓN .

El Instituto Geográfico Agustín Codazzi -IGAC- es el organismo del GobiernoNacional encargado de producir, analizar ydivulgar la información georreferenciadanecesaria para el desarrollo integral del país.Esta información es indispensable en laformulación y ejecución de proyectos de lossectores público y privado, por lo que debe

caracterizarse por su vigencia técnica y laoportunidad de su producción.

Para el efecto, el IGAC, a través de laSubdirección de Cartografía - División deGeodesia, se ocupa de la determinación, laadministración y el mantenimiento delSistema de Referencia Geodésico Nacional,el cual proporciona los puntos de controlhorizontal y vertical necesarios para laubicación y representación cartográfica delos diversos rasgos topográficos del territoriocolombiano.

Desde la creación en 1902 de la Oficina deLongitudes y Fronteras, precursora delIGAC, una de nuestras principalesactividades ha sido la generación deinformación geodésica confiable conpropósitos cartográficos principalmente.Como resultado, el país cuenta actualmentecon planchas topográficas de cubrimientonacional a diferentes escalas, referidosespacialmente al Dátum Bogotá (ElipsoideInternacional de Hayford, 1924) y a la RedGeodésica Clásica (ARENA). Afortunadamente, los objetivos iniciales hansido desbordados y numerosas institucionesde tipo gubernamental, académico y privado,han utilizado nuestra información comopunto de apoyo para el adecuadodesempeño de sus actividades,demostrándonos una vez más, los altosniveles de calidad que ha mantenido el IGACen la información geodésica generada

durante los últimos 60 años.

No obstante, con la creciente utilización detécnicas de posicionamiento por satélite,especialmente del GPS (Global PositioningSystem), se han presentado ciertasincompatibilidades entre la cartografíaexistente y las posiciones nuevas, lo cualevidencia deformaciones tanto, en la basecartográfica nacional como en la plataformageodésica vigente. Estas distorsionesobedecen principalmente a las condicionestécnicas que rigieron el establecimiento delsistema de referencia nacional y sus efectos

deben ser, en consecuencia, explicados yresueltos por el IGAC.

Por otra parte, los avances en laadministración digital de datosgeorreferenciados exigen niveles deprecisión que no pueden ser satisfechos porlas condiciones geodésicas actuales,haciendo necesario que la plataforma dereferencia evolucione hacia la integraciónmás dinámica y efectiva de las diferentesvariables terrestres.

De acuerdo con lo expuesto, nuestraintención consiste en establecer un sistemageodésico renovado y compatible en elámbito internacional que facilite laactualización de la cartografía nacional yproporcione la calidad demandada pornuestros usuarios. Su adopción debehacerse con la mayor brevedad posible,considerando un período de transiciónrazonable, durante el cual pondremos adisposición los algoritmos adecuados detransformación y los servicios de asesoríatécnica que se requieran para hacer posiblela compatibilidad entre los levantamientosGPS y la cartografía actual. Así, el IGACcontinuará proporcionando el soportegeodésico que el desarrollo nacional exige,teniendo como objetivo principal lasatisfacción de las necesidades de nuestrosusuarios, de quienes esperamos lanecesaria cooperación que facilite laadopción oficial y puesta en marcha del


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nuevo sistema geodésico nacional dereferencia: MAGNA (Marco Geocéntrico de

Referencia Nacional).

1. SITUACIÓN GEODÉSICA ACTUAL

Las planchas topográficas son el resultadode representar la superficie terrestre en unplano, mediante la proyección de diferentespuntos ubicados sobre la topografía; dicharepresentación puede hacerse directamentesobre un plano (Proyección Azimutal) odentro de un cono o un cilindro (Proyección

Cónica o Cilíndrica). Independientemente delmétodo utilizado, debe definirse un sistemacoordenado que sirva como referenciacomún de los diferentes puntos a proyectar,garantizándose la concordancia entre susposiciones. Para el efecto, se hadesarrollado una figura geométrica regular,muy cercana a la forma y dimensiones de laTierra, que permite, mediante un sistemacoordenado en su superficie, ubicarespacialmente los diferentes detallestopográficos. Esta figura se conoce como

elipsoide y su cuadrícula superficial(meridianos y paralelos) genera lascoordenadas elipsoidales: latitud y longitudgeodésicas.

La latitud es el ángulo entre el planoecuatorial del elipsoide y la líneaperpendicular a éste, que pasa por el puntode análisis, mientras que la longitud, es ladistancia angular entre el meridiano quepasa por el lugar de observación y el dereferencia (Figura 1a). Existe una definición

alterna de coordenadas geodésicas que sedenominan cartesianas. Éstas equivalen a laproyección del punto correspondiente sobrelos ejes X, Y, Z, que definen al elipsoide ycuyo origen se ubica en el centro del mismo(Figura 1b). Si dicho origen coincide con elcentro de masas terrestre, las coordenadasse denominan Geocéntricas. Éstas sonutilizadas, principalmente, en navegaciónaérea, satelital y espacial.

a. Latitud ( ϕ ) y longitud ( λ ) geodésicas

b. Coordenadas geocéntricas (X, Y, Z)

Figura 1. Coordenadas elipsoidales

En Colombia, las posiciones geodésicas sedefinen sobre el Elipsoide Internacional de1924 o de Hayford, cuyas dimensiones son:

a= 6 378 388 m (semieje mayor) y f=1/297(aplanamiento). Estas posiciones han sidoestablecidas en el país tomando como puntode partida el Observatorio Astronómico deBogotá, cuyas coordenadas astronómicas seasumieron como elipsoidales, suponiendoque en este sitio el elipsoide y el geoide(forma real de la Tierra) coincidenperfectamente. Este punto junto con la red ARENA (Antigua Red Geodésica Nacional),

ϕ λ

Línea perpendicularal elipsoide

Meridianolocal

Plano ecuatorial

P

Meridiano dereferencia

λX

P

Z

Meridiano dereferencia

Plano ecuatorial

Meridianolocal

Línea perpendicularal elipsoide

x

z


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dieron origen al Dátum Bogotá, el cual no esmás que la materialización del Elipsoide

Internacional en el territorio colombiano.

1.1 Sistema geodésico vigente: DátumBogotá.

De acuerdo con lo expuesto, el IGAC inició,hace 60 años, la determinación de la red decontrol horizontal ARENA, la cual estáconformada por cerca de once mil puntos,que constituyen los vértices geodésicos deprimer, segundo y tercer orden. La red de

primer orden (2000 vértices) (Figura 2) fuedeterminada mediante arcos de triangulacióndistribuidos sobre las cumbres másprominentes del territorio nacional y fueronajustados independientemente a partir de 33estaciones astronómicas, similares a laestablecida en el Observatorio Astronómico.

La red de primer orden dio apoyo a losvértices de segundo orden y éstos a su vez alos de tercer orden, empleando métodosgeodésicos de precisión (triangulación,

bisección, trilateriación y poligonación) parasu determinación.

A pesar de que el Dátum Bogotá fue definidosiguiendo las recomendaciones de la Asociación Internacional de Geodesia y que,además, éste ha dado el soporte adecuadoal desempeño de la Geodesia y de laCartografía en el país durante las últimasdécadas; con la utilización delposicionamiento GPS, se han hechoevidentes sus deficiencias y las de la redgeodésica clásica.

1.2 Incompatibilidad entre la tecnología GPSy el Dátum Bogotá

La tecnología GPS, además, de ser una delas herramientas más avanzadas para ladeterminación de coordenadas sobre lasuperficie terrestre, proporciona posicionesgeodésicas muy precisas a bajos costos y en

cortos intervalos de tiempo, lo que garantizala continuidad y ampliación de su utilización.

Figura 2. ARENA: Antigua red de referencia nacional

El inconveniente que surge con los sistemaspreexistentes es que, las posicionesobtenidas por GPS están referidas aelipsoides geocéntricos y no a los locales,generándose diferencias considerables entrelas coordenadas GPS y las clásicas de unmismo punto. Esta situación, existente nosolo en Colombia sino a nivel mundial,provoca circunstancias adversas para lanavegación, las aplicaciones científicas y lasdisciplinas técnicas comprometidas con la

georreferenciación. En consecuencia, sivarían las coordenadas geodésicas de unpunto, habrá cambios en su representacióncartográfica e incompatibilidades entre losmapas actuales y los obtenidos a partir de latécnica GPS.

Las principales causas de obsolescencia dela cartografía actual y del dátum clásico seresumen en:


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A. Dátum Local vs Dátum Global

La definición clásica de los sistemas dereferencia se hacía mediante la selecciónarbitraria de valores de latitud y longitud deun punto sobre la superficie terrestre, el cualera definido como origen o dátum local y suposición con respecto al centro de la Tierravariaba considerablemente de un lugar aotro. Es así como el Dátum Bogotá estádesplazado 530 m del geocentro.

El desarrollo de la Geodesia Espacial, hapermitido cualificar la definición de los

elipsoides y ha complementado suscaracterísticas geométricas con atributosfísicos que los acerca más alcomportamiento terrestre. De este modo, sehan convertido en dátum globales o sistemasinternacionales de referencia, cuyasprincipales características son:

- La masa elipsoidal es equivalente ala masa terrestre

- La velocidad angular de rotación delelipsoide es igual a la terrestre

- El origen del sistema cartesiano

elipsoidal corresponde con el centrode masas terrestre- El eje Z del sistema cartesiano

elipsoidal, coincide con el eje derotación terrestre.

Estas condiciones permiten que un elipsoidesea definido no solo por el radio ecuatorial yel aplanamiento, sino también por otrascantidades físicas. Para el efecto, sepresentan los parámetros correspondientesal Elipsoide WGS84 (World Geodetic System – 1984) que es el que soporta la tecnologíaGPS:

Semieje mayor:a = 6 378 137,00 m

Cte. Gravitacional Geocéntrica:GM = 3 986 005 x 108 m3 s-2

Factor dinámico de deformación:J2 = 108 263 x 10-8

Velocidad angular:ω=7 292 115 x 10-11 rad s-1

A partir de estos valores es posible derivarlas demás constantes físicas y geométricas

necesarias para el desarrollo de los cálculosgeodésicos.

Si el tamaño y la posición de los elipsoidesde referencia varían, las coordenadasgeodésicas para un mismo punto tambiénvarían (Figura 3). Por esto, al quererrepresentar un levantamiento GPS sobrecartografía IGAC, se encuentran diferenciasde, aproximadamente, 200 m en sentidoNorte Sur y 300 m en sentido Este Oeste.

Figura 3. Dátum global vs dátum local.

B. Deformación y ajuste parcial de la redclásica ARENA

ARENA fue construida mediante medicionesópticas relativas de ángulos y distancias, apartir de puntos de control cuyascoordenadas fueron asumidas como fijas. Deesta forma, los errores sistemáticospresentes en las coordenadas geodésicasiniciales fueron compensados como erroresaccidentales y distribuidos entre los nuevosvértices. De igual manera, en aquellas zonasdespobladas del país, dónde no existíanpuntos de control (estaciones astronómicaso vértices de primer orden), lastriangulaciones fueron ajustadasparcialmente, generándose undesplazamiento relativo de las estaciones.

Elipsoidegeocéntrico

Elipsoidelocal

Línea perpendicularal elipsoide local

Línea perpendicular

al elipsoide geocéntrico

ϕ

ϕ

Superficietopográfica


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Es decir que las distancias, los ángulos y lascoordenadas clásicas, son diferentes para

un mismo punto si éste es derivado a partirde vértices distintos.

Las técnicas posteriores de levantamientosgeodésicos como los sistemas de mediciónelectrónica de distancias, posicionamientoDoppler, interferometría y, másrecientemente, el sistema GPS, hanpermitido hacer una evaluación de laconsistencia interna de ARENA. Comoresultado del análisis se establece que lasmayores deformaciones (entre 25 y 30 m) se

encuentran al norte del Departamento delVichada, sobre la frontera con Venezuela.Siguen en magnitud (entre 10 y 20 m) laspresentes en el Departamento del Chocó y,en menor proporción (en torno a los 5 m), lasexistentes entre los Departamentos de Antioquia y Córdoba, el suroeste delDepartamento del Tolima y alrededor de laCiudad de Cúcuta. En la mayoría delterritorio nacional, las discrepancias oscilanentre 0 y 2 m, siendo las menores las delDistrito Capital, algunas zonas de la Costa

Atlántica y áreas sobre la Cordillera de Los Andes.

C. Baja definición del modelo geoidalutilizado en la determinación del DátumBogotá.

Las mediciones geodésicas se realizansobre la superficie terrestre. Sin embargo,las coordenadas de los puntos ocupados sedefinen sobre el elipsoide; es decir, queestos son desplazados desde la topografíahasta la superficie elipsoidal. Esto se hacemediante la utilización del geoide, que puedeimaginarse como la prolongación del nivelmedio del mar en calma bajo los continentes.Desafortunadamente, debido a lascondiciones de la época en que fueestablecida la red, las alturas geoidalesempleadas en la reducción de los datospresentan imprecisiones hasta de 80 m.Estas deformaciones en la posición verticalde los puntos se traducen en

desplazamientos horizontales que puedenalcanzar varias decenas de milímetros.

D. Geodinámica

La corteza terrestre está fracturada endiversas porciones denominadas placastectónicas. Por la naturaleza de la Tierra,estas placas están moviéndosecontinuamente en diferentes proporciones ydirecciones, de acuerdo con la zona en queestán ubicadas. Si se conocen lascaracterísticas (magnitud y dirección) delmovimiento tectónico, es posible establecer

cuánto pueden variar las coordenadas delos puntos geodésicos ubicados sobre ellas.Colombia se encuentra en el área deconvergencia de cuatro placas (Figura 4),esto hace que la mayoría del territorionacional yazca sobre una zona dedeformación cortical pronunciada que noobedece a ningún patrón homogéneo demovimiento. De esta forma y, considerandoque las posiciones geodésicas vigentesfueron determinadas hace más de 50 años,fácilmente, se presentan cambios de varios

metros en las coordenadas de los puntos decontrol actuales.

BARRANQUILLA

CARTAGENA

TUNJA

MANIZALES

VALLEDUPAR

SANTAFEDEBOGOTA

S.J.DEL GUAVIARE

NEIVA

RIOHACHA

SANTAMARTA

VILLAVICENCIO

BUCARAMANGA

SINCELEJO

IBAGUE

ARAUCA

YOPAL

CUCUTA

MITU

MEDELLIN

FLORENCIA

POPAYAN

QUIBDO

MONTERIA

PAST O MOCOA

ARMENIA

PEREIRA

CALI

INIRIDA

PUERTO CARREÑO

LETICIA

SANANDRES

PROVIDENCIAYSANTACATALINA

PLACASURAMERICA

PLACACARIBE

PLACACOCOS

PLACANAZCA

QUITO

S i s

t e m a

d e f a l l a

s R o m e r a

l C a u c a

S i s t

e m a d e

fa lla

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B o

c o n ó

F a l l a S a n t a M a r t a

F alla O ca

S i s t e

m a d e f a l l a s fr o

n t a l

C in t

u ro n d e

d e f o r

m a c i ó n

d e l

C a r i b

e

COLOMBIA

ECUADOR

PERU

VENEZUELA

PANAMA

COSTA RICA

BRASIL

NICARAGUA

71mm/año

88mm/año

11mm/año

7mm/año

ESQUEMA TECTÓNICO DE COLOMBIA(Drewes, 1998)

Figura 4. Esquema tectónico de Colombia.

Si bien, a medida que avanza elconocimiento de la Tierra, los elipsoidesconstruidos para representarla mejoranostensiblemente sus dimensiones y


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características físicas; estos modelos nopueden ser caracterizados con el

movimiento interno terrestre y exigen que lavariable temporal sea incluida como la cuartadimensión geodésica. En otras palabras, lageodinámica hace que la posición geodésicade un punto dependa de la época en quedicha información es requerida.

Los cuatro aspectos anteriores generan,conjuntamente, las variaciones en lascoordenadas de los puntos representados enla cartografía. Por esto, las divergenciasentre los mapas actuales y los

levantamientos realizados con GPS no sonconstantes; varían de acuerdo con laubicación de la zona estudiada.

El país se ha caracterizado por manteneraltos estándares de calidad y competitividaden la producción de información geográfica ycartográfica. No obstante, es necesarioabordar una política de modernización de labase geodésica que reconozca la excelenciade la información clásica y que, además,comprenda su obsolescencia y la necesidad

de una renovación total.El IGAC, ente rector de la Cartografía enColombia, ha encontrado como la mejoralternativa la definición de un nuevo marcode referencia que: actualiza larepresentación cartográfica del país, soportala tecnología GPS, satisface las exigenciasde precisión requeridas por sus usuarios yes compatible internacionalmente. Talplataforma ha sido denominada MAGNA:Marco Geocéntrico de Referencia Nacional.

2. NUEVO SISTEMA GEODÉSICO:MAGNA (MARCO GEOCÉNTRICODE REFERENCIA NACIONAL)

Con base en lo anterior, el nuevo dátumdebe permitir la referenciación decoordenadas en cualquier parte del mundo,debe considerar la variación temporal de

éstas y debe facilitar su modificación deacuerdo con la dinámica terrestre.

El último elipsoide calculado y el másutilizado a nivel mundial en la definición deplataformas de referencia es el GRS80(Geodetic Reference System, 1980), el cualen sentido práctico, es el mismo WGS84.Éste fue determinado, por los EstadoUnidos, a partir del GRS80 para el cálculo delas órbitas satelitales del Sistema TRANSIT(Navy Navigation Satellite System) y de laconstelación NAVSTAR (Navigation Systemwith Time and Ranging). Las constantes de

estos dos elipsoides son idénticas, conexcepción de una pequeña variación en elfactor dinámico de deformación (J2). Sinembargo, las longitudes geodésicascalculadas sobre ellos son iguales y lasdiferencias máximas que se presentan entrelas latitudes correspondientes alcanzan los0,00003 segundos de arco (0,1 mm).

A pesar de que el elipsoide GRS80 es elmejor definido hasta ahora, las posicionesgeodésicas referidas a éste deben ser

refinadas mediante la inclusión de lavariación temporal de las coordenadasgenerada por la dinámica terrestre. En estesentido, un dátum geodésico estácompuesto por dos aspectos: el primero serelaciona con un modelo matemático(elipsoide) de ejes coordenados (X, Y, Z)cuyo origen coincide con el centro de masasterrestre y es conocido como ITRS(International Terrestrial Reference System)y, el segundo, está asociado con lamaterialización del primero mediante elestablecimiento de una red de puntosgeodésicos con coordenadastridimensionales referidas al ITRS, éste esdefinido como ITRF (International TerrestrialReference Frame). Como las coordenadasde los puntos sobre la superficie terrestrevarían en función del tiempo, es necesarioredefinir periódicamente sus valores; portanto, el ITRF va acompañado por las dosúltimas cifras del año en que se hadeterminado (v. gr. ITRF94).


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11Instituto Geográfico Agustín CodazziSubdirección de CartografíaDivisión de Geodesia


levantamientos GPS desarrollados en elpaís, se determinó el modelo geoidal

GEOCOL98 (Figura 7). La técnica utilizadaen su cálculo, relaciona las característicasregionales (longitudes de onda larga) delcampo gravitacional, expresadas en elModelo EGM96 (Earth Geopotential Model,1996), y sus detalles (longitudes de ondacorta), obtenidos a través de la evaluaciónde anomalías gravimétricas medias (10’x10’)con el modelo físicomatemático de Stokes.Las alturas geoidales obtenidas oscilan entre-24 y 27 m, y sus precisiones relativas estánentre 0,18 y 0,30 m. La principal aplicación

práctica de GEOCOL98 está en ladeterminación, con buenos índices deprecisión, de alturas sobre el nivel medio delmar a partir de información GPS.

5°

4°

3°

2°

1°

0°

1°

2°

3°

4°

5°

6°

7°

8°

9°

10°

11°

12°

13°

14°

15°

82° 81° 80° 79° 78° 77° 7 6 ° 75° 7 4 ° 73° 72° 71° 70° 69° 68° 67° 66°

81.41° 81.39° 81.37° 81.35°13.32°

13.34°

13.36°

13.38°

13.40°

SANANDRES

PROVIDENCIAY STA.CATALINA

8 1 . 7 5 ° 8 1 . 7 3 ° 8 1 . 7 1 ° 8 1 . 6 9 °12.48°

12.50°

12.52°

12.54°

12.56°

12.58°

12.60°

INTERVALODELOSCONTORNOS: 1m

NET (IGSN71)

DÁTUMGEODÉSICO:GEODETICREFERENCESYSTEM1980(GRS80)

PROYECCIÓN:CONFORMEDEGAUSS

REPÚBLICA DE COLOMBIAMINISTERIODEHACIENDAYCRÉDITOPÚBLICO INSTITUTOGEOGRÁFICOAGUSTÍNCODAZZI

MAPA GEOIDAL PARA COLOMBIA

GEOCOL98ESCALA: 1:3000000

Instituto Geográfico Agustín Codazzi, 1998.

3°

6°

9°

12°

15°

18°

84° 81° 78° 75° 72°

ARCHIPIELAGO DESAN ANDRES,

PROVIDENCIAYSANTACATALINA

COLOMBIA

CENTROAMÉRICA

JAMAICA

MARCARIBE

LOCALIZACIÓNTERRITORIOSINSULARESDECOLOMBIA

ESCALA:1:200000

-30 m

-25 m

-20 m

-15 m

-10 m

-5m

0 m

5 m

10 m

15 m

20 m

25 m

30 m

DISPONIBLEENFORMAT ODIGITAL

hH

N

h H N= +

Elipsoide

G eoide

SuperficieTopográfica

h:AlturaelipsoidalH:Alturasobreelnivelmediodelmar

N:Altura geoidal

Figura 7. Modelo geoidal para Colombia.

(GEOCOL98)

El nuevo marco de referencia ha sido elsoporte para la utilización de la tecnologíaGPS en Colombia. No obstante, debe serperfeccionado permanentemente. Sucualificación conducirá a una plataforma dereferencia que absorba los cambios

generados por el dinamismo terrestre sinprovocar traumatismos en su utilización. En

este sentido, el nuevo Sistema GeodésicoNacional de Referencia deberá estarconformado por tres elementos: primero, unared permanente y activa que permita calcularcontinuamente coordenadas sobre lasuperficie terrestre para observar de maneraconstante la deformación del marco dereferencia; segundo, una red básica queproporcione variaciones periódicas de suscoordenadas, facilitando la zonificación delos desplazamientos del marco de referenciay, finalmente, una red de densificación con la

cantidad necesaria y adecuada distribuciónde estaciones para que sea accesible encualquier lugar del país.

2.1 Red Geodésica Nacional Permanente y Activa.

Esta red estará conformada por 12estaciones GPS fijas de operación continua(Figura 8) referidas al Dátum SIRGAS. Lasestaciones transmitirán los datos observados

en tiempo real a la Sede Central del Instituto,donde serán procesados y puestos adisposición de nuestros usuarios. Sufuncionamiento también permitirá establecerlos vectores de deformación cortical enColombia; esto se traducirá en algoritmos deinterpolación que cuantifiquen la variacióntemporal de las coordenadas del sistemageodésico de referencia y, a partir de losresultados, se pueda proporcionar a losusuarios un marco constantementeactualizado.

Normalmente, los usuarios de GPS debencontar con al menos dos receptores para eldesarrollo de sus levantamientosdiferenciales: uno que se utiliza como basesobre un punto con coordenadas conocidasy otro que se emplea como móvil paraocupar los puntos nuevos a referir. Con lainstalación de estaciones activas estamosofreciendo el servicio de base, garantizandoa nuestros usuarios altos niveles de


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de la red de primer orden. En realidad, laúnica diferencia radicará en que la

reocupación de éstas será más distanciadaen el tiempo.

80° 79° 78° 77° 76° 75° 74° 73° 72° 71° 70° 69° 68° 67° 66°

5°

4°

3°

2°

1°

0°

1°

2°

3°

4°

5°

6°

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8°

9°

10°

11°

12°

13°

MALPELO

GORGONA

81.41° 81. 39° 81.37° 81.35°13.32°

13.34°

13.36°

13.38°

13.40°

81. 75° 81. 73° 81.71° 81. 69°12.48°

12.50°

12.52°

12.54°

12.56°

12.58°

12.60°

RED DE DENSIFICACIÓN GPS

MAGNA

Figura 10. MAGNA: Red de densificación GPS.

3. MEDIDAS TRANSITORIAS PARA LACOMPATIBILIDAD ENTRE LOS LEVANTAMIENTOS GPS Y LACARTOGRAFÍA EXISTENTE

El sistema de referencia definido por las tresredes expuestas, satisface los estándares

internacionales vigentes para lageorreferenciación de datos. Sin embargo,mientras que se establece y adopta MAGNAdefinitivamente, es necesario mantener lavigencia de la cartografía impresa y digitalexistente. Con este fin, la División deGeodesia ha desarrollado metodologías parael cálculo y aplicación de parámetros detransformación, que son un puente entredicha cartografía y los levantamientos GPS.

De acuerdo con esto, se formulan las

siguientes alternativas:

A. Cartografía impresa: dibujar unagratícula adicional que muestre laposición de los meridianos y paraleloscalculados sobre MAGNA. En aquéllaszonas, donde los productos cartográficosanálogos están totalmentedesactualizados o no existen losoriginales en papel de seguridad, esconveniente compilar la informacióncorrespondiente utilizando el nuevo

dátum.

B. Cartografía digital: La actualización deeste tipo de información es más rápida,en su conversión pueden utilizarse losalgoritmos computacionales detransformación diseñados en el IGAC, opueden aplicarse valores dedesplazamiento promedio consistentes yprecisos, de modo que los productosfinales siempre estén referidos aMAGNA.

C. Cartografía alternativa: Considerandodentro de este grupo la representacióngráfica derivada de imágenes de radar ytécnicas ópticas (fotografía aéreas oimágenes de satélite), tales como losortofotomapas y los espaciomapas, esconveniente que la referencia absoluta(control geodésico en campo) de éstasse haga sobre el sistema MAGNA. Si lareferencia es relativa (control a partir decartografía existente) se recomienda quese utilice la nueva gratícula puesta sobrelos productos análogos, o se utilicenarchivos digitales referidos al nuevomarco.

Finalmente, es necesario considerar otrofactor vital para el IGAC: los usuarios. Enrealidad, lo que determina la vigencia decualquier sistema de referencia es suutilización; por tal motivo, es indispensablepromover la aceptación de MAGNA por parte


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de aquellos que fundamentan su labor en lainformación georreferenciada. En este

sentido, la Subdirección de Cartografía hadiseñado una serie de programas deasistencia técnica que permitan la difusión,la comprensión y la adopción del nuevosistema sin causar mayores traumatismos.

3 VENTAJAS DEL NUEVO SISTEMAGEODÉSICO DE REFERENCIA

El nuevo marco de referencia geodésicopara Colombia constituirá una redhomogénea y operacional, compatibleinternacionalmente que facilitará la definiciónde un nuevo sistema de representacióncartográfica acorde con los estándaresglobales. El nuevo dátum permitirá asimilarlos avances científicos y tecnológicos,ofrecerá posiciones georreferenciadas másprecisas, más rápidas, menos costosas yfáciles de determinar. Asimismo, alcanzarálos niveles de precisión exigidos por los

Sistemas de Información Geográfica.

Dentro del proceso de modernización delEstado Colombiano, que compromete a susdiferentes entidades con el desarrollo deservicios de información flexibles, la nuevaplataforma permitirá la fácil manipulación dediferentes variables, entre las que sedestacan: el sistema catastral, la titulación yvaluación de tierras, el relieve, la hidrografía,la cobertura vegetal, la distribución política yla ubicación de zonas de riesgo natural en

general; elementos ligados al sistemageodésico nacional vigente. En el casoparticular del inventario predial, se podrácomplementar el plan de desarrolloeconómico nacional, el control fiscal sobre latenencia de la tierra, la formulación masivade estrategias agropecuarias y lainstrumentación definitiva de la política dedescentralización administrativa formuladapor el Gobierno Central.

El nuevo marco de referencia geodésico,

facilitará la ejecución de las actividadesrelacionadas con el desarrollo sostenible,modernizará los levantamientostopográficos, fotogramétricos y catastrales,proporcionará mayor precisión en la basecartográfica para el diseño y construcción deobras civiles y permitirá el mejor desempeñode la navegación. Esto último, se traduciráen mejores condiciones de los terminales afin satisfacer las especificacionesinternacionales, mayor eficacia en ladefinición de rutas fluviales, aéreas,

marítimas y terrestres y mejores condicionesde los sistemas de comunicación.

Si bien, el nuevo sistema de referenciaalcanzará objetivos de diversa índole, losprincipales beneficios pueden resumirse en:

3.1 Soporte a la automatización catastral.

Este proceso no puede realizarsesatisfactoriamente con las condiciones

actuales. La formación y la actualizacióncatastrales están representadas sobre unabase cartográfica distorsionada que alteralas formas y las áreas de los predios ydificulta la elaboración de sistemas deinformación catastral. Con la precisión delnuevo dátum se facilita la ejecución de lasetapas del proceso catastral, se hace másconfiable la determinación de zonashomogéneas geoeconómicas y la liquidaciónautomática de los avalúos catastrales.

3.2 Simplificación del manejo digital de datosespaciales.

Las distorsiones existentes en lascoordenadas geográficas y la basecartográfica actual dificultan la combinaciónde los diferentes sistemas de informacióndesarrollados en el país y no permiten sucompatibilidad con las nuevas técnicas degeorreferenciación. Por otra parte, las


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nuevas aplicaciones de manipulación de lossistemas de información y la generación de

cartografía alternativa obligan, cada vezmás, a la utilización de elipsoides globales.El nuevo dátum responde favorablemente aestas condiciones: elimina las distorsionesgeodésicas o cartográficas y proporcionaniveles de precisión acordes con lasexigencias de los algoritmos actuales.

3.3 Soporte a la descentralizaciónadministrativa.

El sistema geodésico actual no puedeofrecer una referencia adecuada a estapolítica estatal, puesto que, con los sistemasclásicos no era posible extender el controlsobre todo el territorio nacional. El nuevodátum supera los obstáculos naturales yofrece un cubrimiento homogéneo en losterritorios insulares, las áreas selváticas y lazona más desarrollada del país; permite quecada municipio conozca detalladamente su jurisdicción, sus riquezas naturales y lasfuentes potenciales de generación de

recursos. Sobre esta base, lainstrumentación de planes de desarrollo yprogramas de ordenamiento territorial, serámás ágil, precisa y efectiva.

3.4 Reducción de riesgos para el Estado.

El nuevo sistema de referencia proporcionamayores índices de precisión en lasposiciones geodésicas y es compatible conlas coordenadas determinadas por lospaíses vecinos, minimiza la ocurrencia deerrores y cualifica, entre otros, los siguientesaspectos:

- La definición de linderos de prediosestatales, departamentales y municipales

- La demarcación de líneas fronterizas- La delineación de las áreas marinas

colombianas- La adopción y satisfacción de los

estándares internacionales en

navegación aérea y marítima- La participación del país en proyectos

internacionales de desarrollo regional.

4 NUESTROS USUARIOS Y EL NUEVOSISTEMA DE REFERENCIA.

Dentro de un contexto general, se puedeplantear una categorización de diferentestipos de usuarios, entre los que estaríancomprometidos:

4.1 Los geodestas, ingenieros y topógrafosque se apoyan en el marco de referencianacional para efectos de planeación yrealización de proyectos de agrimensuray la confirmación de sus resultados. Estegrupo será el directo beneficiario delcambio. El nuevo dátum satisface losrequerimientos de la tecnología queactualmente están utilizando y suslevantamientos de georreferenciación

serán más rápidos, más precisos ymenos costosos.

4.2 Los cartógrafos y las unidades deproducción cartográfica serán los másafectados con el cambio dado que, ensu disciplina, los efectos serán másnotorios e inmediatos. Sin embargo,como ya se mencionó, el soporte técnicoque proporciona el IGAC facilitará, conpremura, la adopción del nuevo dátum y

la actualización de los mapas existentes(impresos y digitales)

4.3 Los organismos estatales y privados dediversa índole dedicados a codificarinformación para los efectos degeneración de cartografía automatizada,administración de bases de datosgeorreferenciados y generación


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Sistemas de Información Geográfica,podrán asumir con facilidad el cambio

dada la naturaleza de la información quemanipulan. Al igual que los gruposanteriores, contarán con la asistenciatécnica del IGAC para la adopción delnuevo dátum.

4.4 Finalmente, se encuentran usuarios dediversa naturaleza que puedenbeneficiarse del cambio indirectamente,entre éstos se mencionan a losprofesores de geociencias, los

consultores privados y losinvestigadores, los cuales,independientemente de las labores quedesarrollen, la utilización del nuevodátum los ubicará en la vanguardia de latecnología.

A lo anterior puede agregarse el notableincremento de usuarios, de la más ampliagama, que ha tenido la informacióngeorreferenciada en Colombia. Ésta ya no

solo es requerida por las comunidadesgeodésica y cartográfica, también essolicitada por los organismos que estánvinculados con el Ordenamiento Territorial,Planeación regional y urbana, Desarrollo yadministración de Recursos Naturales,Programas de reducción de riesgosambientales, Sistemas de informacióncatastral, Sistemas de transporte,Navegación y comunicaciones, entre otros,que en el contexto de la planeación y deldesarrollo económico y social requieren, enestos tiempos, de información más precisa,que MAGNA estará en condiciones desatisfacer plenamente.

CONCLUSIONES

La actualización del marco de referencia y,por consiguiente, de la base cartográficanacional, es una tarea inevitable que debe

abordarse a corto plazo. Si bien, lasexigencias técnicas y económicas para su

establecimiento y puesta en marcha, son degran envergadura, los beneficios que traerebosarán ampliamente los objetivospropuestos y permitirán entrar al nuevomilenio con paso firme en lageorreferenciación de datos.

No obstante lo expuesto a lo largo de estedocumento, el cambio de sistema dereferencia no puede ser abrupto, ésterequiere de un período de transiciónrazonable asociado a la aceptación y

adopción por parte de los usuarios. En estesentido, es importante observar que no todosellos tendrán iguales posibilidades deadaptación, bien sea por carencia detecnología, por limitaciones o conveniencia. A pesar de esto, en la medida que avance eltiempo, tendrán que migrar al nuevo SistemaMAGNA. Vale la pena mencionar, que no esconveniente agregar nuevos levantamientosal Dátum Bogotá y a la red ARENA, por elcontrario, se espera que su uso disminuyagradualmente a medida que la información

georreferenciada se vaya publicando ydistribuyendo dentro del nuevo sistema. Enrealidad, lo que se pretende es que todonuevo levantamiento que se realice en elpaís esté referido a MAGNA.

Los esfuerzos del IGAC, en el área deGeodesia, se centran en proporcionar lamejor referencia para el país. Su diseño yprincipios obedecen a las ventajas queresultan de su aplicación por parte de losusuarios; sin embargo, somos conscientesde la diversidad de requerimientos queexisten y que siempre habrá una peticiónmás por satisfacer. Frente a esto nos restamanifestar, sin cejar en nuestro esfuerzo porel desarrollo de la Geodesia en el país, laintención de fortalecer los vínculos decooperación entre los usuarios de lainformación georreferenciada y el IGAC.


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NUEVO SISTEMA GEODÉSICO PARA COLOMBIAMAGNA

MARCO GEOCÉNTRICO DE REFERENCIA NACIONAL

REPÚBLICA DE COLOMBIAMINISTERIO DE HACIENDA Y CRÉDIT O PÚBLICO

Instituto Geográfico Agustín CodazziSubdirección de Cartografía

División de Geodesia

Carrera 30 No. 48 – 51 Oficina 401Teléfonos: 368 1040 - 368 3666 Ext. 267 – 550Fax: 368 0991

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Nuevo Sistema Geodésico Para Colombia Magna

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