Sistemas de referencia de coordenadas. Datum. Conceptos básicos.

Sistemas de referencia de coordenadas. Datum. Conceptos básicos.

El Datum es un sistema de referencia geodésico que se compone de un elipsoide, en el que se ha establecido un sistema de coordenadas que permita la localización de cualquier punto sobre su superficie y su posición en relación a la Tierra.

Punto fundamental

Para poder establecer este sistema de referencia de coordenadas es necesario establecer previamente una relación clara entre las posiciones relativas entre el elipsoide y el geoide de manera que el elipsoide se ajuste lo mejor posible a la región donde se utilizará. Para ello es necesario definir un punto común a ambos, donde ambos coincidan y que será un punto tangente al elipsoide y al geoide. A este punto se le denomina “punto fundamental”. El punto fundamental quedará definido por sus coordenadas geográficas de longitud y latitud.

Cuando comenzaron a elaborarse los Datums, debido a que las técnicas existentes para las mediciones necesitaban apoyarse sobre el terreno, los diferentes países o regiones buscaron puntos locales según sus zonas de influencia para definir el punto fundamental de su Datum, haciendo coincidir la superficie del geoide y del elipsoide, desplazando así el elipsoide según conveniencia. Esto ha provocado que existan diferentes datums para diferentes regiones. Progresivamente se ha ido llegado a acuerdos regionales para la adopción de sistemas de referencia comunes que ampliaron la cobertura geográfica de estos datums locales.

En la actualidad, los sistemas satelitales han permitido elaborar datums globales, donde lo habitual es que el origen de coordenadas se establezca en el centro de masas de la Tierra.

Datums locales o regionales y Datums globales

Por lo tanto, podemos distinguir entre Datums locales o regionales y Datums globales.

Datums locales

En los datums locales se define un origen y situación de un sistema de coordenadas válido para una determinada zona de la Tierra, aunque no para toda ella y se compone del elipsoide definido por sus ejes e índice de aplastamiento y por su “punto fundamental”.

Datums globales

En los Datums globales el centro geométrico del elipsoide coincide habitualmente con el centro de masas de la Tierra y no existe un “punto fundamental” como tal.

Un ejemplo de datum local sería el datum europeo ED 50 que emplea el Elipsoide Hayford con semieje mayor a = 6.378.388 metros y aplanamiento f = 1 / 297. Su origen para las longitudes es el meridiano de Greenwich y su Punto Fundamental está situado en Postdam (Alemania) en las coordenadas 52º22’51.446”N 13º03’58.741”E

Como ejemplo de datum global tendríamos el WGS84 que emplea el Elipsoide GRS_1980 con semieje mayor a = 6.378.137 metros y aplanamiento f = 1 / 298,25722356300003. Su origen de longitudes es el meridiano de Greenwich y no tiene punto fundamental al ser global.

Datum WGS84

Los sistemas GPS utilizan internamente el Datum WGS84 por lo que es conveniente configurar el Datum del dispositivo según la cartografía que estemos utilizando. El dispositivo se encargará de realizar las conversiones oportunas para que las coordenadas de cada punto coincidan sobre el mapa. Del mismo modo, los tracks en formato GPX que se generen mediante un dispositivo GPS siempre almacenarán las coordenadas conforme al Datum WGS84.

Datums verticales

Al igual que en el caso del Datum para coordenadas horizontales, en el caso de los sistemas de coordenadas verticales se establece un Datum vertical que será la superficie que se tomará como referencia con elevación o altitud cero. En la práctica normalmente se utilizarán datos de mediciones y cálculos almacenados en ficheros raster de elevaciones.

Altitud ortométrica y altitud elipsoidal

Las dos superficies que se emplearán serán el elipsoide y el geoide lo cual da lugar a dos definiciones de altitud o altura:

Altitud o altura ortométrica: Cuando la superficie de referencia es el geoide, equivalente a la altitud sobre el nivel medio del mar. La altura ortométrica será la distancia que exista entre el punto del terreno y el geoide en la dirección de la gravedad o “línea de plomada”. Esta distancia puede ser positiva o negativa según el punto esté por encima o por debajo de la superficie del geoide de referencia. Son utilizadas habitualmente para la elaboración de cartografía topográfica.

Altitud o altura elipsoidal: Cuando la superficie de referencia es el elipsoide. La altura elipsoidal será la distancia que exista entre el punto del terreno y una línea perpendicular al elipsoide. Esta distancia puede ser positiva o negativa según el punto esté por encima o por debajo de la superficie del elipsoide de referencia. Este modelo es el que emplean los sistemas GPS.

Relación entre la altitud ortométrica y elipsoidal

Si se dispone de los datos relativos a la ondulación del geoide en determinada zona, es posible obtener la altura ortométrica aproximada a partir de la altura elipsoidal aplicando la siguiente relación:

Ondulación del geoide = altura elipsoidal – altura ortométrica,

N = h - H

de donde:

Altura ortométrica = altura elipsoidal - ondulación del geoide,

H = h - N