Sistemas de referencia de coordenadas. Elipsoide y geoide.

Sistemas de referencia de coordenadas. Elipsoide y geoide. Conceptos básicos.

Para la representación de un dato geográfico es necesario disponer de una referencia espacial que lo posicione sobre la superficie de la Tierra, es decir, de un sistema de referencia de coordenadas. Estos datos geográficos en la actualidad están en forma de fichero digital, según dos modelos, el modelo vectorial que está compuesto por puntos, líneas y polígonos y el modelo raster, que consiste en celdas de una matriz o “grid”.

El modelo vectorial es apropiado para objetos o fenómenos discretos y con límites claros (parcelas, edificios, catastro, etc), mientras que el modelo raster o de estructura matricial, al permitir que cada unidad de la matriz tenga asignado un valor diferente, es más apropiado para variables cuantitativas, como temperaturas, precipitaciones, etc. que varíen según la posición x e y, así como en la posición vertical.

Sea cual sea el modelo, éste debe incorporar un sistema de referencia de coordenadas tanto horizontales como verticales, indicando la posición vertical respecto a algún sistema de referencia.

Forma de la Tierra, el elipsoide.

La forma de la tierra es aproximadamente esférica. Aunque se acepta mayoritariamente que la forma geométrica regular que mejor se ajusta a la forma real es el elipsoide de revolución.

Un elipsoide de revolución se genera cuando se hace rotar en el espacio una elipse alrededor de uno de sus ejes. La elipse queda definida por dos ejes, uno horizontal "a", otro vertical "b" y un índice de aplanamiento "f" siendo: f = (a-b)/a

Por tanto, para definir el elipsoide terráqueo será necesario conocer su semieje mayor, que corresponderá al radio ecuatorial (en el ecuador) y su semieje menor, que corresponderá al radio polar (de centro a polos norte y sur). Además, será necesario conocer el índice de aplanamiento o achatamiento.

El modelo de elipsoide será el que servirá como base para los sistemas de referencia de coordenadas horizontales.

Pero desde el punto de vista geométrico, la forma real de la Tierra no es regular. Como tampoco lo es la distribución de las masas y materiales en su interior. Si tomamos como referencia el potencial gravimétrico de cada punto de la superficie, obtendremos una figura irregular llamada geoide.

El geoide es una superficie teórica de igual potencial (equipotencial) del campo gravitatorio de la tierra, que coincide aproximadamente con el nivel medio del mar y que une todos los puntos que tienen el mismo potencial gravimétrico, es decir que son atraídos con la misma intensidad gravitatoria hacia el centro de la tierra. Se parte del nivel medio de los océanos y mediante diferentes técnicas se obtienen valores de igual potencial gravimétrico en las zonas emergidas.

Para definir el geoide se compara su superficie con la del elipsoide regular, obteniendo la diferencia para cada punto de la Tierra. Esta información se suele almacenar en ficheros rasters.

A la diferencia de altura en cualquier punto entre la altura del elipsoide y la altura del geoide se la conoce como altura ortométrica y a la variación entre el geoide y el elipsoide se la conoce como ondulación del geoidal.

h = distancia vertical entre el punto del terreno y el elipsoide o altura elipsoidal

H = distancia vertical entre el punto del terreno y el geoide o altura ortométrica

N = distancia vertical entre el geoide y el elipsoide u ondulación geoidal

Si dijimos anteriormente que el elipsoide sería la base para los sistemas de referencia de coordenadas horizontales, el Geoide será la base para los sistemas de referencia de coordenadas verticales

Las posiciones calculadas por los dispositivos GPS son de tipo elipsoidal y el sistema de referencia asociado, conocido como World Geodetic System WGS, se refiere a un elipsoide global de referencia que se estableció por primera vez en 1960 y ha sido mejorado en ocasiones posteriores, siendo la versión actual la WGS84, definida en el año 1984.

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