COMUNICACIONES CENTROS DE INVESTIGACIÓN DE CARRERAS

 

INFLUENCIA DE LA ADOPCIÓN DE UN NUEVO MARCO DE REFERENCIA GEODÉSICO NACIONAL EN EL CATASTRO URBANO DEL MUNICIPIO DE LA PAZ

 

 

Huber Augusto Mamani Gutiérrez*
(*), Licenciado en Topografía y Geodesia, MSc. en Ciencias
Geomáticas aplicadas a la gestión territorial, recursos naturales y medio ambiente, Docente Investigador CIAG, Carrera de Topografía y Geodesia, Facultad de Tecnología - UMSA.
History of the article: Received 30/06/2017. Style review 09/07/2017. Accepted 20/07/2017.

 

 

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RESUMEN

La norma técnica de densificación de la red geodésica del Gobierno Municipal de La Paz tiene como Datum al WGS 84 y elipsoide WGS84, que deberá adaptarse al nuevo sistema de referencia geodésico en sus tres componentes utilizando el elipsoide GRS80.

En consecuencia, la investigación efectuada, buscó responder si: ¿La adopción de un nuevo marco de referencia geodésico nacional influye en los resultados actuales y futuros del catastro urbano del municipio de La Paz en relación a posibles modificaciones en las coordenadas de su Red Geodésica?

Estableciendo como resultado preliminar de la investigación, que la adopción de un nuevo marco de referencia geodésico nacional que incluye la utilización de los parámetros del elipsoide GRS80, sí, generará variación de coordenadas respecto a las determinadas aplicando el elipsoide WGS84, afectando en las precisiones buscadas y reglamentadas por el municipio de La Paz, considerando que las variaciones oscilan entre 3 a 650 mm.

PALABRAS CLAVE: Sistema Geodésico de Referencia, proceso y ajuste de datos GPS, elipsoide de referencia.

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SUMMARY

The technical standard of densification of the geodesic network of the Gobierno Municipal de La Paz has as Datum the WGS 84 and ellipsoid WGS -84, which must be adapted to the new geodetic reference system in its three components using the GRS80 ellipsoid.

Consequently, the research carried out, sought to answer whether the adoption of a new national geodetic reference framework influences the current and future results of the urban cadastre of the municipality of La Paz in terms of possible modifications of the coordinates of its Geodetic Network?

Establishing as a result of the preliminar research, that the adoption of a new national geodetic reference framework that includes the use of the GRS80 ellipsoid parameters, if it will generate coordinate variation with respect to the determined ones considering the WGS84 ellipsoid, would therefore affect the Precisions sought and regulated by the municipality of La Paz, considering that the variations oscillate between 3 up to 650mm.

KEYWORDS: Geodetic Reference System, GPS data processing and adjustment, reference ellipsoid.

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RESUMO

A norma técnica da densificação da rede geodésica do Gobierno Municipal de La Paz tem o Datum WGS 84 eu elipsóide WGS84, que deve se adaptar ao novo sistema geodésico de referência em seus três componentes usando o elipsóide GRS80.

Consequentemente, a investigação realizada, procurou responder se ¿Será que a adopção de um novo influências quadro nacional de referência geodésico atuais e futuros resultados do cadastro urbano do município de La Paz sobre possíveis modificações para as coordenadas da rede geodésica?

Estabelecido como um resultado da investigação, que a adoção de um novo quadro de referência geodésico nacional que inclui o uso dos parâmetros da GRS80 elipsóide se gerar mudanças em coordenadas com respeito a determinados considerando o elipsóide WGS84, portanto, efeito sobre Precisões procuradas e reguladas pelo município de La Paz, considerando que as variações oscilam entre 3 e 650mm.

PALAVRAS-CHAVE: Sistema de referência geodésica, processamento e ajuste de dados GPS, elipsoide de referencia.

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INTRODUCCIÓN

Planteamiento del problema

En relación con el catastro¹, una de sus representaciones corresponde al catastro geométrico que se encarga de la medición, subdivisión, representación y ubicación del predio (geometría predial), información geográfica de un territorio, que actualmente se obtiene a través de un Sistema de Referencia Geodésico² SRG. Mundialmente se ha establecido el uso de dos sistemas de referencia:

•      ITRS Sistema Internacional de Referencia Terrestre (Geocéntrico global),

•      SIRGAS Sistema de Referencia Geocéntrico para las Américas-SIRGAS, (de uso regional).

Sistemas impulsados por la Organización de Naciones Unidas ONU, para su apropiación y uso por los países miembros de esta organización. Al respecto³, El año 2015 se resolvió adoptar el Sistema de Referencia Geodésico (SIRG-EPB) en sus tres componentes:

•       Horizontal: constituido por el Marco de Referencia Geodésico Nacional denominado MARGEN-SIRGAS referido al sistema de referencia WGS84.

•       Vertical: constituido por el Marco de Referencia Vertical, materializado físicamente en el territorio nacional a través de marcas terrestres y bancos de nivel.

•       Gravimétrico: constituido por la Red Gravimétrica Plurinacional (REGRAP) establecida en sus distintas categorías de precisión y materializada físicamente en el territorio nacional a través de marcas terrestres.

También se ha propuesto que todas las instituciones que manejen información geográfica, deberán adoptar gradualmente las normas y protocolos del SIRG-EPB y trabajar toda la nueva información en referencia con el elipsoide GRS80. Sin embargo, La norma técnica de densificación de la red geodésica del Gobierno Municipal de La Paz tiene como Datum⁴ al WG S84 y elipsoide⁵ WGS84, que deberá adaptarse al nuevo sistema de referencia geodésico en sus tres componentes utilizando el elipsoide GRS80.

En consecuencia, la investigación efectuada, buscó responder la siguiente interrogante: ¿La adopción de un nuevo marco de referencia geodésico nacional influye en los resultados actuales y futuros del catastro urbano del municipio de La Paz en cuanto a posibles modificaciones de las coordenadas de su Red Geodésica?

Planteándose los siguientes objetivos:

Objetivo General: Determinar la influencia de un nuevo marco de referencia geodésico nacional para el catastro urbano del municipio de La Paz.

Objetivos Específicos:

1.       Realizar la identificación de los puntos de la Red Geodésica del GAMLP⁶ a ser reobservados.

2.       Realizar la reocupación (reobservación) de vértices geodésicos de la Red Geodésica del GAMLP utilizando equipos geodésicos.

3.       Realizar el proceso y ajuste de datos GNSS⁷, utilizando los parámetros del Documento Base, aplicando los elipsoides WGS84 y GRS80.

4.       Analizar los resultados de las posiciones geográficas de los vértices mensurados.

 

DESARROLLO

Materiales y equipos⁸

Delimitación del área de estudio e identificación de puntos a observar

En reuniones con el personal que participó en las campañas de densificación (Red Geodésica del GMLP 2005, 2012-2103), se identificaron los vértices geodésicos más adecuados para la investigación, considerando que la situación actual de esta Red, presenta vértices desplazados, deteriorados y/o removidos. En este sentido, se procedió a identificar puntos para cada macro distrito logrando determinar 30 puntos a ser reobservados y 11 puntos opcionales que permitan realizar la observación GNSS y el posterior análisis de resultados del proceso y ajuste de datos GPS (inicialmente procesados con el elipsoide WGS84 y luego con GRS80). La figura 1 muestra los puntos para reobservación en el municipio de La Paz.

Planificación del trabajo de campo

Con los 41 puntos determinados para la reobservación (30 definitivos y 11 opcionales), se realizó la programación para el trabajo de campo correspondiente al día miércoles 16 de noviembre de 2016. Se conformaron siete brigadas de campo a ser distribuidas en las siete áreas referentes a los Macro distritos elegidos anteriormente. Como estaciones base se determinó utilizar dos estaciones de la Red MARGEN - ROC (Red de Operación Continua); la estación CGPS EMIB (La Paz - Alto Irpavi) y la estación CGPS BLPZ (La Paz) más conocida como INGA, las mismas que corresponden al Marco de Referencia Geodésico Nacional MARGEN -SIRGAS.

Observaciones de puntos de la Red Geodésica del GAMLP

El trabajo de campo correspondiente a las observaciones (reobservación), de los puntos seleccionados de la Red Geodésica del GAMLP, se realizó el día miércoles 16 de noviembre de 2016, de horas 07:00 a 18:30. Para las observaciones de la Red Geodésica del GAMLP, se usó equipos GNSS de Doble Frecuencia para líneas base hasta 80 km, aplicando para este procedimiento el método de medición GPS Diferencial en modo estático, de acuerdo a las siguientes condiciones: Cuatro sesiones conjuntas de tres receptores GPS (Dos Bases y un Rover), con tiempo de medición de una hora y treinta minutos (10:00 a 11:30, 12:00 a 13:30, 14:00 a 15:30 y 16:25 a 17:55).

Los parámetros básicos para la observación de datos GPS fueron: 1) Mínimo cinco satélites observados, 2) PDOP y GDOP < 4, 3) Intervalo para el grabado de datos 15 segundos. 4) Máscara de elevación 15 grados (ángulo de corte).

Las observaciones GPS, se registraron en planillas GPS por cada punto observado considerando: datos de proyecto, operador, fecha, nombre de la estación, día juliano, semana GPS, sesión, ubicación geográfica, datos de la antena y del receptor, características de la estación observada, diagrama de obstrucciones, croquis y la cronología de eventos. Dos fotografías: punto de observación identificado con el nombre, y el punto en una toma panorámica. Ver fotografías 1 y 2.

Proceso y ajuste de datos GPS

Para realizar el proceso y ajuste de los datos GPS se procedió de la siguiente manera: Estructuración de todos los archivos de las observaciones realizadas:

•       Día juliano 321 -ajustes,
•       Coordenadas geodésicas-UTM,
•       Crudos-base-ROVER,
•       RINEX-base-ROVER.

•       Trasformación de datos Crudos a datos RINEX, aplicando el programa RINEX Converter 4.2.5 para el caso de datos provenientes de los equipos GPS Magellan ProMark500 y el programa Convert To RINEX - TBC utility Versión 2.2.1.0 para datos de los GPS Trimble R4 Modelo 3. En este proceso de 27 puntos sesionados en cuatro sesiones conjuntas, diez presentaron dificultades y reducción del tiempo de sesión, por lo que no fueron considerados para el proceso de ajuste final.

•       Para el proceso y ajuste de datos, se usó el programa GNSS Solutions, generando dos proyectos uno con la configuración de sistema de referencia WGS84 - Elipsoide WGS84 y el otro con elipsoide GRS80, obteniendo coordenadas geodésicas y UTM.

•       Generación de los reportes de proceso y ajuste, para ambos proyectos WGS84 y GRS80, en coordenadas geodésicas como en UTM. Figura 3.

Análisis de resultados: Se procedió a realizar la comparación de coordenadas proyectadas tanto con el elipsoide WGS84⁹ como con el GRS80¹⁰. Ver tabla 1.

En el caso de las coordenadas Norte, la variación va de 0,006 m (6 milímetros) hasta 0,273 m (27 centímetros), sin embargo, similar que en las coordenadas Este, se observa que la mayoría de los valores se encuentran concentrados entre los rangos de 0 a 20 centímetros. Para el caso de la diferencia de alturas elipsoidales, se mantiene el patrón de diferencias de las coordenadas Este y Norte, teniendo variaciones que van desde 0,029 m (29 milímetros) hasta 0,729 m (72 centímetros), concentrando la mayoría de diferencias en rangos de 0 a 30 centímetros. Similar que en las coordenadas Este, se observa que la mayoría de los valores se encuentran concentrados entre los rangos de 0 a 20 centímetros. Para el caso de la diferencia de alturas elipsoidales, se mantiene el patrón de diferencias de las coordenadas Este y Norte, teniendo variaciones que van desde 0,029 m (29 milímetros) hasta 0,729 m (72 centímetros), concentrando la mayoría de diferencias en rangos de 0 a 30 centímetros.

Por lo indicado anteriormente, se observa que las variaciones de coordenadas entre WGS84 y GRS80 guardan un patrón aproximado de diferencias, dando a entender que generan "desplazamientos" de coordenada en un solo sentido. Para un mejor análisis, se procedió a graficar las coordenadas tanto en WGS84 como en GRS80, en ArcGIS. Del análisis visual de la posición de los puntos que se encuentran referidos al elipsoide GRS80, se observa que la mayoría tiende a tener un "desplazamiento" hacia las partes superiores izquierdas respecto a sus respectivas coordenadas pero referidas al WGS84, con desplazamientos de distancias que van de 0,021 a 0,711 metros.

Para un mejor análisis, se procesaron y ajustaron los datos GPS de los puntos reobservados (Red Geodésica del GAMLP), considerando como estaciones Base a los puntos: CORS GEO 1 (estación continua) de la empresa GEO Soluciones y LPAZ (estación continua) de la empresa GEOSYSTEMS, quienes proporcionaron la información una vez realizadas las gestiones ante sus representantes, obteniendo las siguientes diferencias en coordenadas referidas al WGS84 y GRS80. Observándose que las diferencias entre estas coordenadas se asemejan a las determinadas en el anterior proceso con las estaciones continuas del Instituto Geográfico Militar (IGM). Ver tabla 2.

Verificación coordenadas Red Geodésica del GAMLP

Contando con los datos de las coordenadas de la Red Geodésica del GAMLP, se procedió a realizar una comparación de coordenadas obtenidas considerando al elipsoide WGS84, resultando tener grandes diferencias en especial en el punto M2 15. Ver tabla 3.

 

CONCLUSIONES

De los 27 puntos correspondientes a la Red Geodésica del GAMLP (reobservación), 17 fueron utilizados para realizar el proceso y ajuste de datos GPS, debido a problemas en el momento de su transformación a datos RINEX. El proceso y ajuste de datos GPS en referencia a los elipsoides WGS84 y GRS80 aplicó información de las estaciones continuas del Instituto Geográfico Militar (EMIB y BLPZ), de empresas distribuidoras de equipos como GEOSoluciones y Geosystems, además de los datos extra oficiales proporcionados por las estaciones continuas GEO1 y LPAZ. De la comparación de coordenadas se evidencia que existe variación entre aquellas determinadas con el elipsoide WGS84 y con el GRS80, las cuales oscilan entre 3 mm y 650 mm aproximadamente, además representando los puntos en el sistema coordenado ArcGIS, se logró verificar que la mayoría de los puntos determinados con GRS 80, tienden a desplazarse hacia la parte superior izquierda respecto a la coordenada determinada en WG S84, constituyéndose en un patrón a considerar.

Respecto a las coordenadas de la actual Red Geodésica del GAMLP, existen diferencias de valores, respecto a las coordenadas determinadas en dos procesos referidos a diferentes estaciones bases utilizadas.

Finalmente respondiendo a la pregunta de investigación, se puede establecer que: La adopción de un nuevo marco de referencia geodésico nacional que incluye la utilización de los parámetros del elipsoide GRS80, si generará variación de coordenadas respecto a las determinadas considerando al elipsoide WGS84, por lo tanto, afectaría en las precisiones buscadas y reglamentadas por el municipio de La Paz, considerando que las variaciones oscilan entre 3 mm hasta 650 mm. Sin embargo habrá que considerar que estas variaciones pueden ser efecto de las limitaciones en cuanto a precisión de los equipos y software utilizados.

 

RECOMENDACIONES

•      Para tener certeza de las coordenadas y la situación de los puntos de la Red Geodésica del GAMLP, es importante la participación de funcionarios encargados del mantenimiento de la Red que proporcionen información oficial.

•      En el caso del proceso y ajuste de datos GPS, se podría utilizar otros programas que permita un mejor análisis comparativo, pese a que algunos de estos programas requieren de llaves físicas para su uso.

 

NOTAS

1 Registro de utilidad tributaria sobre características: físicas (catastro geométrico), económicas (catastro económico) y legales (catastro legal) de bienes raíces, situados en una determinada jurisdicción territorial.
2 Materialización sobre la superficie topográfica de un sistema de referencia geodésico (mapeo), que permite establecer, en el caso del catastro, la geometría del predio con la mayor precisión posible.
3 Resolución 009/2015 del Sistema Geodésico de Referencia del Estado Plurinacional de Bolivia SIRG-EPB, programa GeoBolivia, Vicepresidencia EPB, Comité Interinstitucional infraestructura de Datos Espaciales del Estado Plurinacional de Bolivia (IDE-EPB), grupo 6.
4 Conjunto de puntos de referencia en la superficie terrestre que sirven para medir una posición terrestre (coordenadas geográficas) a partir de un elipsoide de referencia o modelo que describe la forma de la Tierra.
5 Forma de tres dimensiones a partir de una elipse de dos dimensiones, eje mayor y un eje menor.
6 Gobierno Autónomo Municipal de La Paz.
7 Centro de Procesamiento y Análisis GNSS. Instituto Geográfico Militar (CEPAG – Bolivia)
8 Equipos de mensura: 6 GPS de doble frecuencia, Marca Trimble R4 Modelo 3. 2 GPS de doble frecuencia, Marca Magellan. 12 Baterías secas Trimble. 2 Baterías secas Magellan.8 Flexómetros. 7 Bases nivelantes. 4 Trípodes de madera. 3 Trípodes de aluminio. GPS navegadores. Programas (Software): GNSS Solutions 3.50.02 (Ashtech). Trimble Business Center 3.03 (Trimble Navigation Limited). RINEX Converter 4.2.5 (Spectra Trimble Navigation Limited). Convert To RINEX – TBC utility V. 2.2.1.0 (Trimble Navigation Limited). ArcGIS 10.0 – ArcMap (ESRI). Información recopilada: Red Geodésica Municipal de la Ciudad de La Paz 2005. Red Geodésica La Paz 2012 – 2013 (Fortalecimiento y actualización de la base catastral y geodésica del municipio). Documento Base sobre el Sistema Geodésico de Referencia del Estado Plurinacional de Bolivia.
9 Sistema de coordenadas que permite localizar cualquier punto de la Tierra por medio de tres unidades: semieje mayor a = 6378137,0 m; semieje menor b = 6356752,31424 m. Achatamiento f: 1/298,257223563.
10 Coordenadas geográficas: Latitud, Longitud y Altura, referidas al elipsoide GRS80 tiene de eje semi mayor a = 6378137,0 m, f = aplastamiento1/298,257222101. El sistema de referencia GRS80 fue originalmente usado por el Sistema Geodésico Internacional 1984 (WGS84). El elipsoide de referencia de WGS84, actualmente difiere ligeramente debido a sus refinamientos posteriores.

 

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