Sistemas de Coordenadas de Referencia

Jairo Eduardo Vargas

Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI

0

[email protected]

Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS

Aplicaciones en Georeferenciación

Universidad Distrital Francisco José de Caldas

III Seminario de Geomática Sociedad Colombiana de Ingenieros

29.10.2010

Jairo Eduardo Vargas Echavarría

mailto:[email protected]



1

Objetivo

•Redefinir y aclarar los conceptos básicos de los

sistemas de Coordenadas de referencia CRS.

•Preparar los elementos conceptuales para el

entendimiento de la Normativa ISO 19111 CTN 028

•Presentación de algunas de las tendencias en el

Manejo de la Información de los CRS



2

Contenido

1. Definiciones•Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS

•Datum

2. Estándares y especificaciones•Estándar ISO 19111 CRS

•Especificación ESRI/ArcGIS

3. Operaciones espaciales entre CRS•Transformación

•Conversión

•Concatenación

4. Aplicaciones y manejo de CRS

2



3

CRS

Definiciones

3



Sistemas de Coordenadas:

Los sistemas de coordenadas comprenden elconjunto de reglas para la determinación deCoordenadas conjunto de valores (numéricos)que definen la posición en un sistema.

Para los profesionales de las ciencias de latierra un sistema de coordenadas es una formamatemática de representar el espacio físico

para describirlo y simularlo.

4



Sistemas de Coordenadas

1-2

Matemáticamente

Cartesianas 2D Cartesianas 3D

Espacio Plano

Cilíndricas Esféricas Elipsoidales

Espacio Curvo

5



ISO Comité técnico 211Información Geográfica/ Geomática, brinda los elementos

conceptuales y metodológicos para el manejo de la

información espacial, entre otras tareas el comité técnico

211, ha generado estándares y normativa aplicable para:

•Características de acceso a la información geográfica

•Sistemas de Referencia y Coordenadas

•Esquemas espacio temporales

•Localización Basada en Servicios LBS

•Metadatos

•Servicios de mapas en la Web

•imágenes de satélite

6



ISO 19111

Referenciación espacial por coordenadas

Esta Norma Internacional define el esquema conceptual

para la descripción de la referenciación espacial por

coordenadas.

Describe el mínimo de datos necesarios para definir

Sistemas de Coordenadas de Referencia (Coordinate

Reference Systems, CRS) 2D-3D

También proporciona la descripción de las operaciones

entre CRS

7



Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS

Sistemas de Coordenadas (concepto matemático)

referidos o ligados a la tierra, mediante un elemento

llamado datum

Sistema de Coordenadas

Datum

―Superficie Terrestre‖

8



9

Datum



Datum (ISO 19111)

10

Datum: Parámetro o conjunto de parámetros que sirven como

referencia o base para el cálculo de otros parámetros.NOTA.- Un datum define la posición del origen, la escala y la orientación

de los ejes del sistema de coordenadas.

Datum geodésico: Datum que describe la relación de un sistema de

coordenadas con la Tierra (Asociado a un elipsoide)

Datum para ingeniería; datum local: Datum que describe la relación

de un sistema de coordenadas con una referencia local.

Datum vertical: Datum que describe la relación de las altitudes

relacionadas con la gravedad con la Tierra, casi siempre referidos a

un nivel medio del mar.



Datum (ISO 19111)Un datum define la posición del origen, la escala y la

orientación de los ejes del sistema de coordenadas.

11

Punto de enganche del SR

Definido Convencionalmente

La ubicación del punto, genera un

desplazamiento del elipsoide asociado.



Z

Y

X

[t0]

ECEF

N,E

∆Y

∆X

∆Z

Punto Datum

F,l

Datum como conjunto de Parámetros que permiten

vincular un Elipsoide Biaxial (2D) respecto a un sistema

de Referencia geocéntrico

En la practica



Datum (Punto)Ejemplo: Datum Bogotá

Observatorio Astronómico

Datum (Conjunto)Elipsoide

Parámetros ( 3P, 7P, 10P)

Método

13

Lat: 4º 35’ 56,57‖ N

Long: 74º 04º 51.30‖W

Elipsoide Int Hayford



Sistema de Coordenadas Proyectado

Componente Geográfico

Elipsoide

Latitud Origen

Longitud Origen

Componente Plano

Tipo Proyección

Falso Norte

Falso Este

Factor Escala

Unidades

ZONA

N,E

Punto

Datum

fl



15

CRS

Estándares y Especificaciones

15



16

Estándares y Especificaciones en CRS

ISO 19111

OGP (EPSG) OGC

Tipo Descripción

Geográfico 3D Es un sistema 3D con ejes de Latitud Longitud y altura elipsoidal

Geográfico 2D Es un sistema 2D con ejes de Latitud Longitud

Proyectado Es un sistema de georeferenciación por coordenadas en un sistema

2D definidos por Norte y Este

Vertical Es un Sistema 1D con un eje llamado Altura orthométrica, Elevación

o depresión, se mide en referencia al campo de gravedad local

Compuesto Un sistema de Coordenadas geográfico 2D combinado con uno

Vertical 1D pero que actúan independientemente

Ingeniería Un sistema de referencia en 1D, 2D o 3D que no está basado en los

geográficos ni en verticales, sistemas locales o grillas en 3D para

ingeniería o sísmica



1-317

ISO 19111: Sistemas de Coordenadas de Referencia

Datum Sistema de Coordenadas

Sistema de Coordenadas de Referencia CRS

Geodésico Vertical Ingeniería

Cartesiano

Esférico

Elipsoidal

Vertical



1-3

Simple

18

Compuesto

Datum Sistema de Coordenadas

Sistema de Coordenadas de Referencia CRS Simple

Sistema de Coordenadas de

Referencia 1

Sistema de Coordenadas de Referencia CRS Compuesto

Datum 1 Sistema de Coordenadas 1

Sistema de Coordenadas de

Referencia 2 (vertical)

Datum 2 Sistema de Coordenadas 2

ISO 19111: Clasificación de los CRS



19

Especificación ESRI (ArcGIS)

Sistemas de Coordenadas

Geográfico

Proyectado

Vertical

Especificación ESRI:

Sistemas de Coordenadas -ArcGIS



20

Especificación de ESRI: Coordinate System

Sistema de Coordenadas ArcGIS

SCG

Geográfico

SCP

Proyectado

SCV

Vertical



1-3

Especificación ESRI

SCG Sistema de Coordenadas Geográficos

DATUM

•Elipsoide

•Primer Meridiano

•Unidades

21

GEOGCS["GCS_WGS_1984―

DATUM["D_WGS_1984―

SPHEROID["WGS_1984― 6378137,298.257223563]]

PRIMEM["Greenwich",0],

UNIT["Degree",0.017453292519943295]]



DATUM

•Nombre

•Elipsoide

•Primer Meridiano

•Unidades

22


SCP Sistema de Coordenadas Proyectados

PROJCS["Colombia_West_West_Zone",

GEOGCS["GCS_Bogota",DATUM["D_Bogota―

SPHEROID["International_1924",6378388.0,297.0]]

PRIMEM["Greenwich",0.0]

UNIT["Degree",0.0174532925199433]]

PROJECTION["Transverse_Mercator"]

PARAMETER["False_Easting",1000000.0]

PARAMETER["False_Northing",1000000.0]

PARAMETER["Central_Meridian",-80.08091666666667]

PARAMETER["Scale_Factor",1.0]

PARAMETER["Latitude_Of_Origin",4.599047222222222]

UNIT["Meter",1.0]]

Tipo Proyección:

•ZonaOrigen l0, f0

Falso Norte, Falso Este

Factor Escala

Unidades



23


SCV Sistema de Coordenadas Vertical

VERTCS["WGS_1984―

DATUM["D_WGS_1984‖

SPHEROID["WGS_1984",6378137.0,298.257223563]]

PARAMETER["Vertical_Shift",0.0]

PARAMETER["Direction",1.0]

UNIT["Meter",1.0]]



24

Operaciones Espaciales entre CRS

24



1-3

Operaciones entre CRS: Transformación

25

• Una Operación entre dos sistemas de coordenadas dereferencia CRS (geográfico-proyectado) siempre sobre elmismo datum, involucra el cambio del formato decoordenadas ejemplo: grados, minutos, segundos ametros.

Conversión

• Consiste en el traslado de coordenadas entre dossistemas de referencia, los cuales tienen asociadosdatum diferentes.

Transformación

• Es un procedimiento de conversión y/o transformaciónejecutado secuencialmente para la operación de dossistemas de coordenadas de referencia asociadas a diosdatum diferentes.

Concatenación



1-3

Operaciones entre CRS: Transformación

Transformación: Trasladar desde un SCG (Datum) a otro, NO implica

el cambio del formato de coordenadas(GG MM SS.SSS)

26

SCP1 SCP2

DATUM A DATUM B

Lat, Long, h

N,E

Lat, Long, h

N,E

Transformación

Afinidad Bidimensional

Transformación

Geocéntrica 3P

Molodensky Badekas 3P

Coordinate Frame 7P




1-3

Operaciones entre CRS: Conversión

Conversión: Una Operación entre dos sistemas de coordenadas de

referencia (geográfico-proyectado) siempre sobre el mismo datum,

involucra el cambio del formato

27

SCR P1

DATUM A

Lat, Long, h

N,E

Co

nve

rsió

n

Gauss-Kruger ó

Planas Locales

A Geodésicas



Inconvenientes en la Conversión

Factor de Escala: es proporcional a la Elevación (H) de la zona del

proyecto, determina la relación entre la Dist. en Terreno y la Dist. en

el calculada por coordenadas.

28

SCP1

DATUM A

Co

nvers

ión

Lat, Long, h

N,EA

B

Plano hA

Plano hB

Plano hm

S

Dist Horz

Hm

F Esc = RM + Hm

RM



1-3

Operaciones entre CRS: Concatenación

Concatenación: Es un procedimiento de conversión y/o

transformación ejecutado secuencialmente entre dos CRS.

29

SCP1 SCP2

DATUM A DATUM B

Lat, Long, h

N,E

Lat, Long, h

N,E

Geocéntrica 3P


Coordinate Frame 7P


Transformación

Co

nve

rsió

n

Gauss-Kruger ó

Planas Locales

A Geodésicas

Co

nve

rsió

n

Geodésicas a

Gauss-Kruger ó

Planas Locales



Datum en Colombia

30

1940 1990 2005

Cartografía Cartografía

GPS

MAGNA

Cartografía

GPS

Definición del Datum Bogotá

para el desarrollo de la

cartografía

Llegada a Colombia de la

Tecnología GNSS- GPS

Adopción del ITRS

MAGNA-SIRGAS



z

x

y

z

x

y

Datum BogotáZ

Y

X

ECEF

Z

Y

X

[t]

ECEF

Z

Y

X

[t0]

ECEF

MAGNA-SIRGAS

Transformación

3P DMA

•Geocéntrica

•Molodensky Stand/abrev

Datum WGS84

Transformación

7P-10P

Similitud

Molodensky-Badekas

No hay Transformación

Actualizar Época a [t0]



Datum vs Origen

32



33

Aplicaciones y manejo de los CRS

33



34

Estándares y Especificaciones en CRS

ISO 19111

OGC

Open Geoespatial Consorcium

OPEN GIS

Grass

GVSig

WCTS

Web Cordinate Transformation

Services

EPSG/OGP

Implementaciones



35

OGP: international Association of Oil and Gas Producers

http://www.epsg.org

(1986-2005) EPSG (European Petroleum Survey Group), formado por

especialistas en el campo de la Geodesia, Topografía y Cartografia

adscrito al sector de los hidrocarburos en Europa.

(2005) Organismo científico de la Asociación Internacional de

Productores de Petróleo y Gas, retoma los trabajos del EPSG.

Como Grupo de especialistas diseñó un Dataset (BD) con las

disposiciones de la norma ISO 19111 y compilo los parámetros de los

CRS a nivel mundial.



36

OGP:international Association of Oil and Gas Producers

http://www.epsg.org



37

DATASET EPSG http://www.epsg.org



38

Aplicaciones en Open GIS y commercial GIS

GVSIG, GRASS, MAPINFO



39

Web Coordinate Transformation Service (WCTS)



40

ISO/FDIS 19111:2002(E) Geographic information — Spatial referencing by coordinates

ANALISIS GEOGRAFICOPS ISSN 0120-8551 Instituto Geográfica o Agustín Codazzi IGAC 2007 Numero 37 1-148/-2007

OGP Surveying and Positioning Guidance Note number 7, part 1 – November 2009

Datums and Map Projections, Illiffe and Lott, Whittles Publishing 2007

ISO 19111-2:2009 Geographic information -- Spatial referencing by coordinates -- Part 2: Extension for parametric values

ISO 19111:2007 Geographic information -- Spatial referencing by coordinates

ISO/TS 19101-2:2008 Geographic information -- Reference model -- Part 2: Imagery

ICONTEC, Instituto Colombiano de normas técnicas y certificación, 2002 NTC 4611 - INFORMACION GEOGRAFICA. METADATO

GEOGRAFICO.

ICONTEC, Instituto Colombiano de normas técnicas y certificación, 2003 NTC 5204 - PRECISION DE REDES GEODESICAS.

ICONTEC, Instituto Colombiano de normas técnicas y certificación, 2003 NTC 5205 - PRECISION DE DATOS ESPACIALES (PDE)

http://portales.puj.edu.co/objetosdeaprendizaje/Online/OA04/Imagenes/Sistemas%20de%20coordenadas/09.jpg

http://www.genciencia.com/quiz-genciencia/quiz-genciencia-distancia-entre-dos-puntos

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Volume_element_spherical_coordinates.JPG

http://www.monlau.es/btecnologico/fisica/magnitudes/mag3.htm

http://www.augi.com/publications/hotnews.asp?page=1241

http://www.rab3d.com/tutorial_started.html

http://opencts.org/guidedwcts.php

Otros Gráficos: Derechos reservados del autor

Referencias:

Fuentes:

http://www.iso.org/iso/rss.xml?csnumber=39983&rss=detail

http://portales.puj.edu.co/objetosdeaprendizaje/Online/OA04/Imagenes/Sistemas de coordenadas/09.jpg
















http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Volume_element_spherical_coordinates.JPG

http://www.monlau.es/btecnologico/fisica/magnitudes/mag3.htm

http://www.augi.com/publications/hotnews.asp?page=1241

http://www.rab3d.com/tutorial_started.html

http://opencts.org/guidedwcts.php



41

Preguntas

Gracias

Sistemas de Coordenadas de Referencia

Education

Transcript of Sistemas de Coordenadas de Referencia