Irene Cecilia Rodríguez
i Transformación del sistema de referencia
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Transformación del sistema de referencia
Cómo realizar el cambio de sistema de referencia a la información geográfica.
Al inicio de un proyecto podemos disponer de bases cartográficas muy variadas, de fuentes diversas y con diferentes sistemas de referencia, siendo preciso unificar la información cartográfica disponible en un único fichero y en el mismo sistema de referencia. También puede ocurrir que haya que transformar todo el proyecto por un cambio legislativo que modifica el sistema de referencia oficial.
En la mayoría de los programas de trazado, la relevancia de los sistemas de coordenadas ha hecho que se implementen módulos específicos con las órdenes que permiten trabajar e intercambiar sistemas de referencia.
Contenido:
Cambio teórico entre sistemas de referencia ►
Aplicación práctica en el cambio del sistema de coordenadas en una cartografía y un proyecto ►
Cambio teórico entre sistemas de referencia
En la mayoría de los casos, la transformación entre sistemas geodésicos de referencia será entre uno de referencia local y otro de referencia global. Si no son compatibles, será necesario realizar una transformación Helmert 3D de 7 parámetros, 3 translaciones (TX, TY, TZ), 3 giros (gX, gY, gZ) y un factor de escala (e) o aplicar modelos de distorsión como el NTv2 o el R2009v9. Estos parámetros pueden ser publicados por el organismo oficial encargado, pero su aplicación estará supeditada a la precisión o escala de la información a transformar, siendo necesario en ocasiones realizar el cálculo de estos parámetros a partir de la comparación de puntos (un mínimo de 3 para obtener las 7 incógnitas) de coordenadas conocidas en los dos sistemas, (X,Y,X) de un elipsoide, con las (X,Y,X) del otro elipsoide.
Una vez calculados los parámetros de transformación, el cambio de sistema de referencia sería:
A continuación se va a exponer cómo resolver la transformación de información geográfica entre el sistema local ED50 y los sistemas globales WGS84 o ETRS89, utilizando las herramientas publicadas por el IGN para España, siendo estos conceptos extrapolables a transformaciones entre sistemas similares en otros países.
O si se dispone de un modelo de distorsión, por ejemplo el NTv2 entre los sistemas de referencia españoles ED50 – ETRS89:
Actualmente existe gran cantidad de cartografía en ED-50 de escalas mayores de 1/5.000 como base de proyectos constructivos, siendo necesaria su transformación a ETRS89. Para valorar si se debe aplicar el modelo cuadrícula en la transformación, hay que tener en cuenta el origen de la cartografía. El proceso de creación de la cartografía pudo haber sido según el siguiente proceso:
En función del apoyo topográfico realizado, las coordenadas ED50 resultantes de la cartografía pueden ser diferentes:
En la mayoría de los casos, se desconoce el origen de la cartografía, por tanto, al aplicar unos parámetros de transformación calculados para la zona o uno de los modelos NTv2 o R2009v9 para pasar de ED50 a ETRS89, producirá como resultado un producto cartográfico próximo al sistema ETRS89, pero si se levanta la realidad en ETRS89 es muy posible que no coincidan con los puntos de la cartografía transformados, por tanto la cartografía resultante no se puede considerar que esté en ETRS89 o al menos no con la precisión del Sistema Geodésico de Referencia ETRS89.
Las herramientas de trazado analítico-gráfico permiten la aplicación de los modelos cuadrícula para transformar los proyectos lineales entre sistemas de referencia. El proceso que aplican, por ejemplo en la transformación de ED50 a ETRS89 es:
● Transformación con el modelo punto a punto, de cada elemento que forma la cartografía.
● Transformación con el modelo de los puntos singulares o de tangencia de las alineaciones.
● Adaptación de radios y parámetros de curvas de transición para cumplir las tangencias.
Este proceso ocasiona la deformación del proyecto, pudiendo provocar diferencias en las mediciones, ocasionado por:
● Cambio del desarrollo de las alineaciones al cambiar los radios y las curvas de transición, provocando que la rasante y las tablas de peralte, sobre ancho y sección, estén mal asignadas.
● Cambio de distancias o gálibos entre la cartografía y las alineaciones.
Es recomendable para la transformación de un proyecto lineal inferior a 10 km entre los sistemas ETRS89 y ED50, que se realice utilizando una transformación Helmert 2D, con las oportunas comprobaciones que garanticen que el resultado final sea muy próximo al ETRS89. De este modo, no se pierde la relación entre los elementos que forman el trazado y la relación cartografía-trazado.
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Aplicación práctica en el cambio del sistema de coordenadas en una cartografía y un proyecto
Icono de Autodesk.
Vamos a transformar la cartografía y la planta de un proyecto entre dos sistemas de coordenadas diferentes. Utilizaremos un ejemplo muy común de cambio de sistemas de referencia en la zona peninsular de España. Leer más ▼
En cada programa el método y manera de realizar los cambios de sistemas de referencia son diferentes, pero en todos los casos el resultado final debe ser el mismo.
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Contenidos del vídeo: Cambio sistema de coordenadas de ED50 a ETRS89 con el modelo NTv2 de la cartografía y del proyecto lineal.
Icono de TOOL.
Clip ha mejorado en los últimos años el módulo de sistemas de referencia para poder dar respuesta con sus herramientas a las necesidades cambiantes del mercado cada vez más universalizado. Leer más ▼
Clip tiene un tratamiento diferenciado a la hora de hacer un cambio de sistema de referencia para los elementos de cartografía, utilizada como base para un proyecto y para proyecto lineal.
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Contenidos del vídeo: Sistemas de Coordenadas; Cartografía; Ortofotos; Mapas WMS.
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i Georreferenciación de la información en las aplicaciones
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Georreferenciación de la información en las aplicaciones
Cómo georreferenciar información geográfica importada en las aplicaciones.
Contenido:
Proceso de georrefereciación ►
Información geográfica en imágenes ►
Georreferenciación en AutoCAD ►
Georreferenciación en AutoCAD RASTER DESIGN ►
Georreferenciación en AutoCAD CIVIL 3D y AutoCAD MAP ►
Georreferenciación en Global Mapper ►
Georreferenciación en Leica Geo Office ►
Proceso de georrefereciación
Toda información geográfica tiene un sistema de coordenadas oficial o particular, siendo necesario georreferenciarla para poder relacionarla, compararla o realizar consultas sobre la información geográfica en las aplicaciones. El proceso de georeferenciación puede ser mediante:
● Importación en la aplicaciones del sistema de coordenadas y parámetros de georreferenciación que están especificados en la información importada.
● Especificando los parámetros de transformación entre el sistema de referencia de la información importada y el sistema de referencia establecido en la aplicación.
● Calculando la posición, giro y escala de la información dentro de las aplicaciones, a partir de la correspondencia entre puntos ubicados en elementos de la información a georreferenciar y elementos de coordenadas conocidas.
Existen muchos sistemas de referencia, incluso bajo una misma nomenclatura, por ejemplo ED50 pueden ser diferentes. Se puede considerar que existen diferentes subsistemas de referencia en función de qué origen y precisión tenga la información geográfica, por tanto cabe la posibilidad que incluso identificando correctamente la información del sistema de referencia en las aplicaciones, cuando se solape la información, ésta no coincida.
Las coordenadas de los puntos de destino tienen que tener la precisión requerida o se estará provocando errores.
Si la aplicación sólo permite le georeferenciación mediante dos puntos conocidos, estos tendrán que ser los más extremos posible y se comprobará la georeferenciación con otros puntos conocidos.
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Información geográfica en imágenes
Una imagen de tramas es todo objeto donde la definición de su contenido es mediante un formato RÁSTER (imagen definida por una matriz de píxeles que a cada uno de ellos se le asigna unos valores que pueden corresponder a gamas de colores).
● Resolución
Es la relación entre el tamaño de la imagen y el numero de pixels por unidad de medida. Por ejemplo:
110.120 pixel / 4,000 pixels/metro = 27.530,000 m de ancho
75.760 pixel / 4,000 pixels/metro = 18.940,000 m de alto
1 in (pulgadas) = 0,0254 metros.
● Formatos de guardado de imágenes
Dependiendo del uso de la imagen hay que utilizar el formato más adecuado, puesto que algunos generan perdida de información (dependiendo del uso a realizar puede ser admisible) para conseguir por ejemplo la máxima compresión.
Información obtenida de www.bluemarblegeo.com.
○ ERMapper Formato de compresión Wavelet (ECW):
El formato ECW utiliza un método de compresión basado en wavelet para lograr tasas de compresión muy altas en fotografías aéreas y mapas topográficos escaneados. Las relaciones de compresión típicas oscilan entre 20:01 y 100:1, mantenimiento un nivel muy alto de calidad.
○ Archivos GeoPDF ®:
GeoPDF ® es una extensión publicada (OGC 08-139r1) al formato de archivo Adobe PDF. Se utiliza para presentar los datos de SIG y cartografía en un estándar de Adobe Systems PDF. Esta extensión añade una matriz de transformación de coordenadas y otros metadatos para permitir la transformación de coordenadas PDF a un sistema de coordenadas cartesianas proyectada. GeoPDFs amenudo incluyen otras características avanzadas de PDF, como capas y datos de objetos que pueden añadir funcionalidad significativa SIG para el archivo.
○ JPEG2000:
JPEG2000 es relativamente un nuevo formato para almacenar las imágenes de alta calidad con muy alta compresión, similar a la ECW y formatos MrSID. También se puede exportar rejilla de elevación, ofreciendo muy alta compresión en este tipo de datos.
Opciones de compresión de AutoCAD RASTER DESIGN en JPEG2000
■ Lossless: sin pérdida de datos de imagen.
■ Low, Medium o High: Bajo, medio y alta compresión del archivo. Cuanto mayor sea la compresión, mayor será la pérdida de datos de imagen a cambio de tamaños de archivo más pequeños.
○ JPEG:
Del inglés Joint Photographic Experts Group (Conjunto de Expertos en Fotografía) es el nombre de un comité de expertos que creó un estándar de compresión y codificación de archivos de imágenes fijas.
El formato JPEG utiliza habitualmente un algoritmo de compresión con pérdida para reducir el tamaño de los archivos de imágenes. Esto significa que al descomprimir o visualizar la imagen no se obtiene exactamente la misma imagen de la que se partía antes de la compresión. La variante estándar JPEG que comprimen la imagen sin pérdida de datos es JPEG2000.
○ TIFF:
Es un formato de archivo informático para imágenes. La compresión aplicada a cada imagen, que puede ser:
■ Sin compresión
■ PackBits. La compresión RLE o Run-length encoding es una forma muy simple de compresión de datos en la que secuencias de datos con el mismo valor consecutivas son almacenadas como un único valor más su recuento. Esto es más útil en datos que contienen muchas de estas "secuencias"; por ejemplo, gráficos sencillos con áreas de color plano, como iconos y logotipos
■ Compresión Huffman modificado, el mismo que las imágenes de fax (UIT grupo III y IV anteriormente CCITT).
■ LZW, compresión sin pérdida.
■ JPEG
Otras opciones de AutoCAD RASTER DESIGN:
■ Tiled o Stripped: (mosaico o despojado) proporcionan el acceso más eficiente a los datos de imagen. Es recomendable para el mosaico de imágenes grandes.
■ Monolithic: sólo hay que utilizar esta compresión si la imagen es pequeña o el lector objetivo sólo admite monolítico. En el caso de duda, es recomendable aceptar el valor predeterminado.
○ Formatos KML / KMZ
El formato KML es el formato utilizado por Google Earth para añadir datos para su visualización. El formato KMZ es sólo la forma comprimida del formato KML.
Información obtenida de es.wikipedia.org
○ PNG:
Siglas en inglés de Gráficos de Red Portátiles, pronunciadas "ping", es un formato gráfico basado en un algoritmo de compresión sin pérdida para bitmaps no sujeto a patentes. Este formato fue desarrollado en buena parte para solventar las deficiencias del formato GIF y permite almacenar imágenes con una mayor profundidad de contraste y otros importantes datos
○ Windows bitmap (.BMP):
Es el formato propio del programa que viene con el sistema operativo Windows. Puede guardar imágenes de 24 bits (16,7 millones de colores), 8 bits (256 colores) y menos. Puede darse a estos archivos una compresión sin pérdida de calidad: la compresión RLE (Run-length encoding).
Dependiendo de la profundidad de color que tenga la imagen cada píxel puede ocupar 1 o varios bytes. Generalmente se suelen transformar en otros formatos, como JPEG (fotografías), GIF o PNG (dibujos y esquemas), los cuales utilizan otros algoritmos para conseguir una mayor compresión.
Si la imagen no dispone de información de georeferenciación, el modo de calcular la posición, giro y escala de una imagen dentro de las aplicaciones puede ser mediante:
Una imagen desde su origen puede ser obtenida a partir de varios medios y tratada por varios programas hasta su inserción definitiva en nuestra aplicación, provocando la modificación y/o deformación de ésta.
Es importante que para poder georreferenciar una imagen que posteriormente va a ser utilizada como base de digitalización, ésta debe estar generada como ortoimagen, puesto que una imagen obtenida directamente de la cámara no se puede utilizar para este fin, al ser ésta una perspectiva cónica.
● Coordenadas conocidas de puntos o elementos contenidos en ésta.
● Mediciones in situ sobre ésta y conociendo la distancia real entre los elementos medidos.
● Mediante mediciones in situ y el conocimiento de la escala de la imagen.
● Mediante elementos comunes entre la imagen y el dibujo.
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Georreferenciación en AutoCAD
Icono de AutoDesk.
Referencias externas y bloques
Referencia externa es todo aquel objeto que se incorpora en otro dibujo mediante un vínculo. Realizando un símil con delineación tradicional, es como superponer varios dibujos realizados en papel vegetal uno sobre otro.
Esta herramienta permite incorporar la información de varios DWG, otros formatos (DXF, DGN, etc.) e imágenes (PDF, JPG, etc.) en otro DWG sin necesidad de que estén dentro del propio dibujo.
Los bloques son entidades del propio DWG agrupadas, éstas pueden ser dibujadas en el mismo DWG o al importar otros DWG como bloque.
El principio inicial de las referencias externas (REFX), es que toda información repetida y/o común a varios ficheros, sea realizada en otro DWG y posteriormente éste sea incorporado como REFX en los DWG que sea necesario.
Para facilitar las explicaciones siguientes, se denomina (MADRE) al fichero DWG que recibe mediante un vínculo el fichero (ORIGEN) como una REFX.
Ventajas de las Referencias externas (REFX):
● Los tamaños de los ficheros son menores al no repetir información común existente en varios ficheros.
● La modificación y/o actualización de la información del ORIGEN es representada en todos los MADRE.
● Permite el compartir información contenida en el ORIGEN entre varios usuarios, sin que éstos tengan problemas de acceso restringido por estar abierto por otro usuario a la vez. Un ORIGEN puede estar abierto en tantos MADRE como sea necesario.
● Es posible es gestionar las REFX (ORIGEN) de modo que en cualquier momento se pueden encender ‘Recargar’ o apagar ‘Descargar’, sin necesidad de repetir el vínculo, permitiendo una gran versatilidad de control de la visualización de los elementos del dibujo.
● Las capas de las REFX están identificadas y pueden ser filtradas y modificadas sus propiedades sin que se modifiquen en el fichero ORIGEN, al no mezclarse con las del dibujo madre. Estas pueden tener el mismo nombre que las capas del MADRE y no se mezclan.
● Un mismo ORIGEN se puede insertar varias veces en MADRE con un único vínculo.
Enlazar una REFX
Es el proceso se realiza estableciendo posición, escala y giro del ORIGEN respecto al MADRE. El proceso es similar a insertar un bloque, con la diferencia que los elementos de éste no son incluidos en el MADRE.
Crea una capa donde importar las REFX.
[Insertar / Referencia externa]
después de seleccionar el fichero ORIGEN, en cuadro de diálogo hay que tener en cuenta:
● Tener bien configurada la ‘Escala de inserción’ en [UNIDADES] antes de importar/insertar en ORIGEN y MADRE para controlar la conversión de unidades.
El cambio de las unidades sólo tiene efecto cuando se insertan unos DWG en otros, no teniendo ningún efecto sobre el DWG donde se espcifica. Para conocer más sobre las escalas en AutoCAD, accede a | Itinerario | I. Representando la realidad | 4. La base es la cartografía | Confección de la cartografía | Trabajo con escalas en AutoCAD ► |
● ‘Tipo de referencia’ establece el método de anidamiento. El utilizar ‘Enlazar’ o ‘Superponer’ se obtiene los siguientes resultados según esquema siguiente
● ‘Tipo de ruta’ estable el modo que AutoCAD va a buscar la REFX la próxima vez que se abra MADRE.
○ Ruta completa. Será necesario que los ficheros siempre tengan la misma estructura de unidad, directorio y subdirectorios.
○ Ruta relativa. Se estable el vínculo a partir de los directorios comunes entre los ORIGEN y MADRE.
Ejemplo:
C:\Proyecto\Edificio\MADRE.DWG
C:\Proyecto\Edficio\Arquitectura\ORIGEN.DWG
La guardada es ‘\Arquitectura\ORIGEN.DWG’
○ Sin ruta. Es necesario que el ORIGEN y MADRE estén en el mismo directorio.
Propiedades de los elementos insertados
Es posible incorporar ORIGEN a MADRE mediante el cuadro administrador, seleccionando la REFX deseada y con el botón derecho ‘Unir’.
Existen dos posibilidades de unir:
● ‘Unir’ el ORIGEN se fusiona con MADRE y a los nombres de los elementos (Capas, Bloques, Estilos de cota, Estilos de texto, Estilos de tabla, etc.) los crea con el siguiente formato ‘NOMBRE DE LA REFX’ + ‘$0$’ + ‘NOMBRE DE LA CAPA’, manteniendo las propiedades de ORIGEN en MADRE.
Se pueden renombrar todos los nombres [_RENAME].
● ‘Insertar’ el ORIGEN se mezcla con MADRE de forma que todos los elementos con el mismo nombre en ORIGEN que en MADRE, adquieren las propiedades de MADRE sin duplicar dichos nombres. ORIGEN queda como un bloque dentro de MADRE. Esto mismo ocurre cuando se incorporas un DWG como bloque.
Gestión de las capas de las REFX
Automáticamente se generan una clasificación en el árbol del administrador de capas, de modo que en el aparado ‘Refx’ se pueden tratar las capas de cada REFX de forma independiente.
Las modificaciones de las propiedades de las capas de ORIGEN que se realicen desde MADRE, nunca son realizadas en ORIGEN, sino que es independiente por cada MADRE.
Hay dos modos de mantener las modificaciones de las propiedades de las capas de ORIGEN dentro de MADRE:
● Cuando MADRE de cierra al volver abrirlo las capas recuperen las propiedades originales de ORIGEN.
● Cuando MADRE de cierra al volver abrirlo las capas no recuperen las propiedades originales de ORIGEN y permanezcan del mismo modo como se modificó dentro de MADRE.
En el comando ‘Opciones’ en la lengüeta de ‘Abrir y guardar’
Bloques y las propiedades de las capas
En función de cómo se dibuje con las propiedades de capa, las capas de los bloques insertados realizan las siguientes acciones:
Quitar exageración vertical en perfiles
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Alinear objetos
Permite encajar un elemento ‘en’ o ‘sobre’ otro.
El resultado de este comando viene definido por el número de puntos comunes que se especifiquen.
Con esta herramienta se puede georreferenciar elementos si se dispone de las coordenadas de destino en el sistema de coordenadas deseado.
Hay que tener mucho cuidado con la Z de los puntos comunes, puesto que influye en el resultado de forma directa. Alinea con la Z y el factor de escala lo calcula con la diferencia de las distancias geométricas.
● Con dos puntos comunes
El resultado es sin aplicar factor de escala:
○ Una traslación. Del ‘Precise el primer punto de origen:’ al ‘Precise el primer punto de mira:’
○ Más un giro definido por el ángulo necesario para pasar de alineación establecida a partir de ‘Precise el primer punto de origen:’ y ‘Precise el segundo punto de origen:’ con la alineación definida por ‘Precise el primer punto de mira:’ y ‘Precise el segundo punto de mira:’
El resultado es aplicando el factor de escala:
○ Más una escala definido por el factor necesario para pasar de alineación establecida a partir de ‘Precise el primer punto de origen:’ y ‘Precise el segundo punto de origen:’ con la alineación definida por ‘Precise el primer punto de mira:’ y ‘Precise el segundo punto de mira:’
● Con tres puntos comunes
El resultado es:
○ Tres puntos en el espacio definen un plano, con esta opción se obtiene el elemento seleccionado contenido en el plano definido por los tres puntos.
Imágenes en AutoCAD
Enlazar una imagen
Una imagen de tramas puede ser insertada en AutoCAD de tres formas:
● Pegando una imagen que esté en el portapapeles con ‘Edición / Pegar’. Esta opción no es recomendada, debido a que se introduce información RÁSTER en el fichero DWG que es vectorial, aumentando el tamaño de éste de forma innecesaria y no permite utilizar las herramientas específicas de manejo de imágenes.
● ‘Insertar / Imágenes ráster’ de este modo se introduce la imagen mediante un vínculo a un fichero (similar a una REFX) que puede tener varios formatos.
● Con las herramientas de AutoCAD RASTER DESIGN, obteniendo como resultado imágenes referenciadas como en el punto anterior.
Para facilitar las explicaciones siguientes, se denomina (MADRE) al fichero DWG que recibe mediante un vínculo el fichero (FOTO) como una imagen de tramas.
Desde el Administrador de referencias externas, [_IMAGEATTACH]. Es el proceso que permite insertar una imagen, estableciendo posición (esquina inferior izquierda), escala y giro de la FOTO respecto a MADRE.
Para calcular estos parámetros de inserción una posibilidad es a partir del conocimiento de las coordenadas de puntos de las imágenes insertadas. Una vez insertada la imagen, con el comando alinear (descrito anteriormente) se identificarán puntos sobre la imagen como origen y los puntos conocidos como mira, utilizando sólo dos puntos conocidos (los más extremos posible) y comprobando la georeferenciación con el resto de puntos conocidos.
La imagen siempre estará al final establecida con una escala de 1/1000, puesto que es así como dibujamos en AutoCAD
La imagen se va a importar en el DWG como una REFX imagen.
La conversión de PDF a JPG con Adobe Acrobat no crea una imagen con la misma escala en X e Y provocando que muchas de las herramientas RASTER Design no funcionen.
Hay errores en la cuadrícula impresa en PDF a partir del visor del SigPac.
Puedes bajar la calidad de visualización de la imagen para agilizar los trabajos [_IMAGEQUALITY = Borrador].
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| Georreferenciación en AutoCAD ▲ | Inicio ▲ |
Georreferenciación en AutoCAD RASTER DESIGN
Icono de AutoDesk.
Una vez importadas las imágenes con los comandos de AutoCAD RASTER DESIGN éstas se convierten en una REFX imagen en AutoCAD, tal y como se descrito en el apartado anterior | Imágenes en AutoCAD ► |
Importar imágenes georeferenciadas
Las imágenes se importarán según la información de georeferenciación que tengan, permitiendo variaciones de dichos parámetros en la inserción:
● Punto de inserción.
● Escala
● Rotación
Hay que tener configurada la ‘Escala de inserción’ en [UNIDADES] igual a las unidades de la imagen antes de importar las imágenes georreferenciadas o definir las mismas en el cuadro de diálogo.
La imagen se importa en el DWG como una REFX imagen.
Crea una capa donde importar las imágenes.
Herramientas de transformación o Georeferenciación
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| Georreferenciación en AutoCAD RASTER DESIGN ▲ | Inicio ▲ |
Georreferenciación en AutoCAD CIVIL 3D y AutoCAD MAP
Iconos de AutoDesk.
Una vez importadas las imágenes con los comandos de AutoCAD CIVIL 3D o MAP, éstas se convierten en una REFX imagen en AutoCAD, tal y como se descrito anteriormente en el apartado | Imágenes en AutoCAD ► |
El proceso de importación de imágenes con información de georreferenciación en AutoCAD CIVIL 3D, está descrito en el apartado | Itinerario | I. Representando la realidad | 2. En la red hay mucha geografía | Descarga e importación de WMS con las aplicaciones | AutoCAD CIVIL 3D ► |
| Georreferenciación en AutoCAD CIVIL 3D y AutoCAD MAP ▲ | Inicio ▲ |
Georreferenciación en Global Mapper
Icono de Global Mapper.
Importación de imágenes/documentos georeferenciados
En el menú [File / Open Data File(s)…] importa todos los elementos que reconoce el formato, georeferenciándolos automáticamente si dispone información de sistema de referencia o solicitándolos si sólo dispone de las coordenadas de inserción, escala y/o giro.
Es muy importante definir correctamente el sistema de coordenadas (sistema de referencia y proyección), porque a partir de esa información Global Mapper transforma los elementos importados al sistema WGS84, realizando las herramientas de la aplicación todos los procesos en este sistema de referencia.
Para documentos sin sistema de referencia definido (por ejemplo un DWG en coordenadas LOCALES con X=1000, Y=2000) utilizar la siguiente configuración
En la importación de DWG/DXF los elementos que estén definidos a partir de Estilos (textos, tipo de líneas, etc.) perderán sus propiedades, obtenido visualizaciones diferentes de dichos elementos, incluso perdiendo elementos como las acotaciones.
Georeferenciación
En el menú [File / Rectify (Georeference) Imagery…] cuando la imagen no tiene información de georeferenciación es posible el uso del rectificador de imágenes:
Para evitar deformar la imagen,mes recomendable trasformar sólo con dos puntos lo más extremos posible. A partir de 3 puntos aplica una corrección por mmcc (ajuste por mínimos cuadrados) de la imagen.
Hay que definir correctamente el sistema de coordenadas en la importación.
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Georreferenciación en Leica Geo Office
Icono de Leica Geosystems.
Vamos a ver cómo georreferenciar una imagen en la aplicación para poder visualizarla debajo de nuestros proyectos.
Contenidos del vídeo: Georeferenciación de imágenes en Leica Geo Office; registro del proyecto; asignación del Sistema de Coordenadas; administrador -> Referenciar imagen; asignación de la imagen; armonizar imagen.
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i Sistemas de referencia altimétricos
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Sistemas de referencia altimétricos
Definición y procesos de trabajo con las alturas.
Contenido:
Sistema de referencia altimétrico local ►
Origen de alturas. Red de alturas ortométricas ►
Paso de altura elipsoidal medida a altura ortométrica ►
Comprobación y aplicación de los modelos de geoide ►
Tipos de alturas
En función de la Superficie de Referencia Altimétrica (Sistema Geodésico), se puede hablar de diferentes tipos de alturas:
H: Altura ortométrica: es la distancia medida en dirección de la gravedad existente entre un punto y el geoide.
h: Altura elipsoidal: es la distancia medida entre un punto y la perpendicular al elipsoide.
N: Ondulación del Geoide: es la diferencia de distancia entre el geoide y el elipsoide en un punto concreto.
h = H + N
Cuando se proporciona la altura de un punto es necesario indicar a qué tipo de altura se refiere. Como ejemplos podemos mencionar el Mapa Topográfico Nacional, a escalas 1/25.000 y 1/50.000, que toma como referencia para sus alturas el nivel medio del mar en Alicante.
Los sistemas GNSS miden alturas elipsoidales WGS84i, sin embargo tenemos la necesidad de medir respecto al Geoide.
● Cota o nivel
Es la distancia medida ortogonalmente desde un punto a una superficie de comparación. Si esta distancia coincide con la dirección de la gravedad las cotas son ortométricas.
La cota puede ser positiva, si está por encima de la superficie de comparación o negativa, si está por debajo de ésta.
COTA ABSOLUTA: Se denomina así cuando se toma como superficie de comparación para una determinada región o lugar, la superficie definida por el organismo estatal competente.
En España, el Sistema Geodésico es el referido a los niveles medios de los mares en los puertos establecidos y en este caso particular la cota se llama altitud.
COTA RELATIVA: En este caso el origen de la superficie de comparación se fija en un punto concreto con un valor determinado, elegido normalmente por el proyectista. (Como ejemplo se establece como cota ±0.000 el suelo terminado de la entrada de un edificio y a partir de ese punto se calculan las demás cotas del proyecto).
● Desnivel
Es la distancia medida en dirección de la gravedad desde un punto a la superficie paralela al Geoide que pasa por otro punto, es decir, la diferencia de cotas entre dos puntos.
Si la zona de trabajo no es muy extensa, la superficie de comparación se puede considerar plana.
El desnivel será positivo si el punto inicial tiene una cota más baja que el final y negativo si ocurre lo contrario.
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Los siguientes contenidos se basan en la aplicación del sistema de referencia en España, si bien, estos conceptos pueden ser aplicados para otros países que usen el mismo sistema o para otros sistemas de referencia locales.
Sistema de referencia altimétrico local
El sistema de referencia altimétrico en España es el RE-50 (Red de Europa Occidental, 1950) definido por el Instituto Geográfico Nacional (Organismo de la Administración del Estado responsable según Ley 7/1986 de 24 de enero).
Las altitudes geodésicas de los vértices están referidas al nivel medio del mar definido por:
● Mareógrafo fundamental de Alicante para la península.
● Mareógrafos ubicados en diferentes puertos para el territorio insular y ciudades de Ceuta y Melilla.
El geoide que pasa por el nivel medio de los mares de los mareógrafos indicados es la superficie de referencia para la altimetría.
Ponencia ITALCyL. “El marco de referencia internacional y europeo. El papel de las estaciones de referencia permanentes”. Loão Agria Torres
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Origen de alturas. Red de alturas ortométricas
El sistema de referencia altimétrico en España RE-50 está materializado mediante:
● REDNAP Nivelación de Alta Precisión de la Red Geodésica Nacional. Está constituida por unas 25.000 señales dispuestos a lo largo de líneas, con una separación media entre los puntos de 1000 metros, configurando una red de unos 18000 kilómetros. La red ha sido observada con técnicas de nivelación de alta precisión en cuanto a la medición de desniveles geométricos, según unas estrictas prescripciones. Se han realizado medidas de gravedad con gravímetros Lacoste & Romberg partiendo de bases cercanas con itinerarios cerrados para ajuste de la deriva instrumental. Desde 2008 se están llevando a cabo campañas de densificación de REDNAP, con 34 nuevas líneas (unos 3200 km más) con el objetivo de que ningún polígono supere los 400 km de perímetro (proyecto ampliación REDNAP).
● Vértices ROI y REGENTE. La altitud ortométrica puede ser:
○ REDNAP Nivelación de Alta Precisión de la Red Geodésica Nacional.
○ Mediante el cálculo realizado en 2010, con la ayuda de la ondulación del geoide dada por el nuevo modelo de geoide EGM08-REDNAP, realizando un ajuste en altitudes ortométricas, con constreñimiento a REGENTE, que mejora la precisión de las altitudes anteriores cifradas en 30 cm, en un valor de desviación estándar promedio es de 4,5 cm en los 8700 vértices con observaciones cenitales. En el caso de los 1222 vértices observados con los GNSS, la desviación estándar promedio resultante es de 1,2 cm y la elipse de error promedio de 2,3 cm.
Pincha sobre el icono para descargar el ajuste de las alturas ortométricas de los ROI realizado por el IGN.
www.ign.es
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Paso de altura elipsoidal medida a altura ortométrica
Existe el mito que los sistemas GNSS miden mal la Z. Si bien la altura elipsoidal h (en una medición por método diferencial RTK o Estático) suele ser menos precisa (en torno 1,2 veces que la precisión de planimetría), el mayor error suele ser provocado por la superficie de comparación asignada o ajustada que se le aplica a las observaciones GNSS para obtener la altura local ortométrica. En este contenido y en el siguiente, se van a explicar las herramientas para obtener las alturas LOCALES próximas a las ortométricas a partir de las observaciones de los sistemas GNSS, indicando aquellos actos que se deben evitar para no provocar errores graves.
Métodos de obtención alturas próximas a las ortométricas a partir de alturas elipsoidales:
● Cálculo de unos parámetros de transformación:
A partir de puntos observados con GNSS y sus coordenadas LOCALES (a ser posible con alturas ortométricas obtenidas mediante nivelación geométrica) se calculan los parámetros de transformación que permiten obtener una altura próxima a la ortométrica dada. Estos ajustes, se van a estudiar con detalle en el siguiente Contenido, pero en grandes rasgos, consiste en desplazar y girar el elipsoide local de forma que se ajuste al Geoide a partir de los puntos comunes. Dependiendo del tipo y extensión del trabajo, los resultados serán más o menos satisfactorios.
● Modelos de Geoide:
Como el geoide es una superficie compleja y difícil de definir matemáticamente con precisión respecto a los elipsoides de referencia, utilizamos como aproximación los Modelos de Geoide. Estos modelos son una cuadrícula de (l, j, N ‘Ondulación del Geoide’) sobre un elipsoide de referencia, normalmente el WGS84.
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Modelos de Geoide
La cuadrícula (l, j, N ‘Ondulación del Geoide’) es como un Modelo Digital de Terreno donde en lugar de tener Z, utilizamos N. Conocidas las coordenadas (l, j) de un punto, es interpolado en el modelo, obteniendo N interpolada y según la altura conocida:
● Conocida h (Altura elipsoidal), H = h - N’
● Conocida H (Altura ortométrica), h = H + N’
Desde que se empezaron a emplear los Modelos de Geoide en las observaciones GNSS, se han ido generando diferentes modelos y evoluciones de éstos, con el objetivo de aproximarse lo máximo posible a la definición del Geoide respecto al elipsoide.
Estos modelos son una gran herramienta que facilitan los trabajos necesarios para obtener alturas ortométricas o próximas a éstas con los sistemas GNSS, sin embargo no hay que olvidar, que los Modelos de Geoide son una aproximación y como tal tienen una incertidumbre, que dependiendo de los trabajos a realizar, será preciso realizar algunas comprobaciones antes de utilizarlos.
A continuación se van a describir algunos de los Modelos de Geoide más utilizados:
● Modelo de Geoide EGM96.
Bibliografía: http://cddisa.gsf.nasa.goc/926/egm96/egm96.html y CD Leica
Ámbito de actuación: Global
Creado: NASA, Agencia Nacional de Imágenes y mapas (EEUU) e Universidad de Ohio
Elipsoide de referencia: WGS84
DTM: 15’ x 15’ (Tamaño de la cuadrícula de N conocidas en minutos de arco de meridiano y paralelo)
Precisión en 16 EUVM: 0.105 m (Error obtenido en 16 clavos de altura ortométrica conocida distribuidos en la Unión Europea)
Desviación estándar: 0.337 m (Incertidumbre esperada en la obtención de la N interpolada en el Modelo de Geoide)
● Modelo de Geoide IBERGEO95. Aunque este modelo estaba creado para la península y Baleares, inicialmente tenía una desviación estándar mayor.
Bibliografía: CD Leica
Ámbito de actuación: 35 a 45 grados latitud y -10.5 a 5.5 grados longitud
Creado: Sevilla y Rodríguez Velasco (1994)
Elipsoide de referencia: GRS80 (262144 puntos)
Cálculo: Modelo de interpolación bicuadrático
DTM: 1 km x 1 km
Precisión en 16 EUVM:-0.128 m
Desviación estándar: 0.590 m
● Modelo de IGG2005. Modelo creado para la península y Baleares, con una desviación estándar mejor que los anteriores.
Bibliografía: The high-resolution gravimetric geoid of Iberia: IGG2005 (V. Corchete, M. Chourak and D. Khattach)
Ámbito de actuación: 35 a 44 grados latitud y -10.0 a 4 grados longitud
Creado:Sevilla y Rodríguez Velasco (1994)
Elipsoide de referencia: GRS80 (202521 puntos)
Cálculo: Integración por Stokes (método convolución)
DTM: 1,5’ x 1,5’
Precisión en 16 EUVM: 0.006 m
Desviación estándar: 0.278 m
● Modelo de IBERGEO2006. Según el artículo de la revista Topografía y cartografía (Revista del Ilustre Colegio Oficial de Ingenieros Técnicos en Topografía, ISSN) 0212-9280, Vol. 23, Nº 135, 2006 , pag. 3-11, Autores: Miguel Jesús Sevilla de Lerma, el modelo calculado matemáticamente podría llegar a tener una precisión en torno a 3 cm. Cuando estuviera terminada la nueva Nivelación de Alta Precisión, se le daría escala al modelo. No ha sido posible detallar más información como en los anteriores, pero ha sido un modelo muy usado por algunas marcas comerciales y según sus usuarios, con resultados muy aceptables.
● Modelo de EGM08-REDNAP.
Ámbito de actuación: Incluye los datos de la zona geográfica comprendida entre los paralelos 44ºN y 35ºN y los meridianos 9º30'W y 4º30'E y por tanto es aplicable en la península, Islas Baleares, Ceuta y Melilla.
Creado: Por el IGN a partir del National Geospatial-Intelligence Agency (NGA) EGM Development Team, el Earth Gravitational Model 2008, EGM2008 (Pavlis et al, 2008)
Elipsoide de referencia: GRS80
DTM: 1' x 1'
Método de interpolación: Bilineal
Tipo de Coordenadas: Geodésicas
Elipsoide: WGS84 / GRS80
Precisión estimada: ±3,8 cm + 2ppm (Según IGN)
Pincha sobre el icono para acceder a la ftp://ftp.geodesia.ign.es/geoide/ y poder descargar el Modelo de Geoide EGM08-REDNAP en el formato de diferentes casa comerciales.
Pincha sobre el icono para descargar el informe publicado por el IGN.
Si aplicamos a una misma zona (por ejemplo la red en Albacete con una longitud media de la traza de 33 km) los diferentes Modelos de Geoide y curvamos las ondulaciones, obtenemos las siguientes representaciones:
Cada Modelo de Geoide tiene direcciones de máxima pendiente diferentes y la N’ interpolada también arroja valores diferentes para la misma zona. Por tanto en función de la tipología del trabajo habrá que comprobar qué Modelo se adapta mejor al geoide del lugar.
Si aplicamos los Modelos de Geoide a un levantamiento realizado con GNSS de una extensión de 360 m de largo. Cada Modelo exporta unas alturas ortométricas diferentes (H’ = h - N’), debido a que no tienen el mismo origen. Sin embargo observando el curvado de las ondulaciones, prácticamente tienen la misma equidistancia (en la zona probada) y dirección de la máxima pendiente.
Por tanto se puede establecer:
● Para trabajos con extensiones inferiores a 5 km:
○ Si el trabajo no es de tipo hidráulico, se puede aplicar el Modelo de Geoide para corregir la diferencia de pendiente con el elipsoide.
○ Para obras con carácter hidráulico, siempre habrá que comprobar el Modelo de Geoide antes de aplicarlo.
○ Si se desea una altitud determinada, habrá que aplicar un DH, calculado en un punto de H conocido y observado con los GNSS.
● Para trabajos con extensiones superiores a 5 km:
○ Siempre habrá que comprobar el Modelo de Geoide antes de aplicarlo.
○ Si se desea una altitud determinada, habrá que aplicar un DH, calculado en un punto de H conocido y observado con los GNSS.
En función de la tipología de la obra, será preciso realizar un estudio de la repercusión que puede ocasionar el uso de estos modelos.
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Comprobación y aplicación de los modelos de geoide
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i Proyecciones cartográficas
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Proyecciones cartográficas
Definición y procesos de trabajo con las proyecciones cartográficas. Coordenadas UTM.
Contenido:
Características de las proyecciones cartográficas ►
Proyección UTM (Universal Transversa de Mercator) ►
Origen de las coordenadas UTM ►
Coeficientes UTM en las distancias (k) ►
Características de las proyecciones cartográficas
Una proyección cartográfica es un sistema que traslada los puntos de un sitio a otro de una manera ordenada y siguiendo ciertas reglas. En este caso, el objetivo es pasar una red puntos identificados mediante sus coordenadas de del elipsoide l (longitud sobre un meridianos) y j (latitud sobre un paralelo), que son líneas curvas sobre una superficie curva, a una superficie plana.
Explicándolo de forma básica, si consideramos el centro del elipsoide como un foco y envolvemos el elipsoide con un papel sin arrugar (formando figuras desarrollables como cilindros, conos o planos), al dibujar sobre el papel lo que proyecta el foco al pasar por los puntos que se encuentran en el elipsoide y deshaciendo la figura del papel, se obtienen los puntos sobre una superficie plana.
Las proyecciones se pueden clasificar entre otros criterios según a la forma y a la colocación de la figura desarrollable:
Otra clasificación es en función de la propiedad que conservan:
● Proyección conforme. Conserva los ángulos entre las alineaciones, medidas sobre el elipsoide o sobre la proyección.
● Proyección equivalente. Conserva las superficies.
● Proyección equidistante. Conserva la distancia solo entre dos puntos.
Como en topografía las mediciones se basaban sobre todo en medidas angulares, los cartógrafos se decantaron por las proyecciones conformes, siendo una de ella la proyección Universal Transversa de Mercator UTM que se suele aplicar para escalas mayores de 1/50.000.
Muy pronto otras proyecciones: 3TM, ..
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Proyección UTM (Universal Transversa de Mercator)
Para explicar la aplicación de la UTM se ha realizado sobre sistemas geodésicos de España, si bien estos conceptos pueden ser aplicados para otros países o sistemas de referencia que usen la misma proyección.
Está basada en el desarrollo de la proyección Mercator que utilizaba un cilindro como figura desarrollable, pero transverso en lugar de vertical que es como la definió originalmente Mercator.
Como se pueden crear tantas proyecciones Mercator como cilindros situados en posiciones diferentes sobre el elipsoide, se establecen los siguientes parámetros bajo las siglas Universal.
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Parámetros de la UTM
Normas universales de la UTM:
● Se utiliza proyección Transversa para hacer que línea de tangencia coincida con un meridiano (automecoico), de forma que el meridiano central no sufre ninguna deformación.
● Se limita el cilindro cada 6 grados de meridiano, para minimizar las deformaciones que aumentan según nos alejamos de la línea de tangencia entre el cilindro y el elipsoide. Por tanto la proyección UTM divide al elipsoide en 60 zonas o husos de 6 grados cada de ancho cada uno.
● Cada huso se divide en 20 bandas nombradas con una letra.
● Para las zonas de los polos se usan otro tipo de proyecciones para representarlas, limitando los husos de la UTM desde los 84º N hasta los 80º S.
● En el Sistema Geodésico de Referencia ETRS89 y ED50 el meridiano de Greenwich es el cambio entre el huso 30-31.
El territorio de España queda dividido en 5 husos, desde el huso 27 que coge parte de la isla de El Hierro, hasta el huso 31 que coge Catalunya, Baleares y parte de Valencia.
Una vez desarrollado cada huso, inicialmente se obtienen los puntos sobre una superficie plana afectados por un factor de escala creciente según se separan del meridiano central, entre las distancias medidas sobre el elipsoide y las distancias medidas sobre la proyección.
Artificio de Tissot. Es un factor de escala ko=0,9996 que se aplica al cilindro para hacerlo más pequeño, generando dos líneas de contacto al cortar el cilindro al elipsoide. De esta forma se generan cuatro bandas de deformación, que crecen desde las líneas de contacto hacia en centro y extremos del huso.
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Origen de las coordenadas UTM
El papel obtenido por cada huso se le dota de un origen de coordenadas Este (X) y Norte (Y).
● Origen de coordenadas Este (X). Denominado falso Este, se establece que el meridiano central del cada huso tiene la coordenada X = 500.000,00 m, siendo la X creciente hacia el Este.
● Origen de coordenadas Norte (Y). Se establece que Ecuador tiene Y = 0,00 m, creciendo hacia el Norte. Para evitar coordenadas negativas en el hemisferio Sur, se establece el falso Norte, sumando a la Y +10.000.000,00 m.
No hay continuidad de coordenada Este (X) entre husos contiguos y no hay continuidad de coordenadas Norte (Y) entre los hemisferios.
Un mismo punto en dos Sistemas Geodésicos de Referencia diferentes, que tienen coordenadas elipsoidales diferentes (según el tamaño y posición del elipsoide en cada sistema), las coordenadas UTM son diferentes.
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Coeficientes UTM en las distancias (k)
El factor de escala k, es el factor existente para cada par de puntos, entre la distancia reducida medida en el campo y la distancia medida sobre la proyección. Este factor de escala varía en función de la posición de los puntos en el huso (factor de anamorfosis) y de la altura del terreno respecto al elipsoide. Con los GNSS vamos a poder trabajar directamente en la proyección, porque al medir sobre el elipsoide genera todos los cálculos por cada punto hasta llegar a la proyección (levantamiento), calculando para cada punto la k que le corresponde. Y también a la inversa, al pasar de la proyección a las coordenadas elipsoidales (replanteo).
La definición de la proyección UTM en las aplicaciones está descrita en el apartado | Coordenadas en el sistema de referencia ▲ |
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