Dirección Técnica de Geoamenazas

Grupo Investigaciones Geodésicas Espaciales

IMPLEMENTACIÓN RED NACIONAL DE ESTACIONES GEODÉSICAS SATELITALES CON PROPÓSITOS GEODINÁMICOS

Resumen Ejecutivo

Bogotá, Enero 2018

IMPLEMENTACIÓN RED NACIONAL DE ESTACIONES GEODÉSICAS SATELITALES CON PROPÓSITOS GEODINÁMICOS - GeoRED

Código BPIN 004300220000

GeoRED - Resumen Ejecutivo 2

1. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN

A raíz de la erupción del Volcán Nevado del Ruiz, el Gobierno Nacional expidió el Decreto 3815 de Diciembre 26 de 1985, mediante el cual se le asignaron funciones al entonces Instituto Nacional de Investigaciones Geológico- Mineras, en su artículo Primero: a) El estudio y prevención de toda clase de riesgos geológicos, lo cual adelantará mediante la aplicación de técnicas vulcanológicas, tectónicas, geofísicas, geomorfológicas, sismológicas y geodésicas; b) Los estudios relacionados con los aspectos de geología marina de los Océanos Atlántico y Pacífico tanto a nivel del litoral como del mar territorial y zona económica exclusiva, para lo cual utilizará técnicas geológicas, geofísicas y geoquímicas. Desde entonces, se inició en la entidad la geodesia aplicada, inicialmente para el estudio de deformación de la corteza terrestre, y luego para análisis de fallas y movimientos en masa. Colombia comenzó a incursionar en aplicaciones geodésicas espaciales a través del proyecto internacional CASA (Central And South America) GPS Project, (1988-1998), patrocinado por National Science Foundation-NSF, NASA y UNAVCO de Estados Unidos, contando con la participación de científicos y entidades de cinco países: Costa Rica, Panamá, Venezuela, Colombia y Ecuador (Mora et al, 2002). En dicho proyecto se participó en la coordinación y toma de información de campo, así como en el procesamiento de la información, contando con la asesoría de expertos internacionales. Los datos fueron tomados simultáneamente en los años 1998, 1991 (a excepción de Venezuela), 1994 y 1996, en la mayoría de las mismas estaciones; entre 1994 y 1996 se inició un proceso de densificación de estaciones en Colombia y Ecuador, además de una campaña en 1990 en este último país. En 1998 se efectuaron ocupaciones en algunas estaciones en Colombia, Ecuador y Venezuela. A partir de 1999, el entonces INGEOMINAS, con el propósito de dar continuidad a esta iniciativa, inició un trabajo sistemático de construcción de estaciones de campo y toma de datos bajo la modalidad de campañas, que abarcó también las zonas volcánicas del Nevado del Ruiz, Cerro Machín y Galeras. Bajo este nuevo esquema, se realizaron campañas de GPS en los años 1999, 2001, 2003 y 2004, 2005 y 2006; se destacan las campañas de 1999 y 2004 como parte de las actividades de asistencia técnica con posterioridad a la ocurrencia de los sismos de Armenia y Pizarro respectivamente, mientras que la campaña del 2003 estuvo orientada a suministrar información para el Estudio “Microzonificación Sísmica de la ciudad de Santiago de Cali. En el año 2006, se presentó a consideración del Gobierno Nacional la iniciativa “Red Nacional de Estaciones Geodésicas Satelitales GPS con Propósitos Geodinámicos” (Mora, 2006). El proyecto se inició en Enero de 2007, en el que se consideraron todas las fases de un proyecto de esta naturaleza: diseño de red, adquisición de instrumental apropiado, exploración y selección de sitios, construcción de infraestructura física, instalación y puesta en operación de la red activa (estaciones permanentes), instalación y toma de datos en estaciones de la red pasiva (estaciones de campo), acopio de datos, procesamiento de los datos, análisis e interpretación, generación de un sistema de información y difusión.

GeoRED - Resumen Ejecutivo 3

En el año 2007, el entonces INGEOMINAS inició la ejecución del proyecto mencionado, más conocido como GeoRED, proyecto de investigación, innovación y desarrollo tecnológico orientado a determinar el estado de deformación de la corteza terrestre basado en técnicas geodésicas espaciales. El artículo 3º. del Decreto Ley 4131 de 2011, mediante el cual se cambió la naturaleza jurídica del entonces Instituto Colombiano de Geología y Minería INGEOMINAS de establecimiento público a Instituto Científico y Técnico, con personería jurídica, autonomía administrativa, técnica, financiera y patrimonio independiente, señala que el SGC tiene como objeto, la realización de actividades de investigación científica básica y aplicada del potencial de recursos del subsuelo; seguimiento y monitoreo de amenazas de origen geológico, y administrar la información del subsuelo, entre otras. En cumplimiento de dicho objeto, el SGC debe ejecutar entre otras las siguientes funciones: "Generar e integrar conocimientos y levantar, compilar, validar, almacenar y suministrar, en forma automatizada y estandarizada, información sobre geología, recursos del subsuelo y amenazas geológicas, de conformidad con las políticas del Gobierno Nacional. A su vez, con el fin de ejecutar dicha función, el SGC a través del artículo 9 numeral 11 Decreto 2703 de 2013 asignó a la Dirección Técnica de Geoamenazas la función de “Diseñar, instalar, mantener, operar y actualizar la Red Sismológica Nacional de Colombia, la Red Nacional de Acelerógrafos, las Redes de los Observatorios Vulcanológicos y la Red de Estaciones Geodésicas”. La Ley 1753 de 2015 expide el Plan Nacional de Desarrollo 2014-2018 “Todos por un nuevo país”. En el Tomo 2 del documento del plan, Título X: Crecimiento verde se plantean tres objetivos a mediano plazo, entre ellos el No. 3, que dice “lograr un crecimiento resiliente y reducir la vulnerabilidad frente a los riesgos de desastres y al cambio climático”. Para ello se establecen unos Objetivos, estrategias y metas; asociado al Objetivo 3 señalado anteriormente, se establece la actividad “Fortalecer los procesos de la gestión del riesgo: conocimiento, reducción y manejo”. Dentro de esta actividad se hace énfasis en el Conocimiento del riesgo de desastre, señalándose que “con el fin de avanzar en el conocimiento del riesgo, se continuará con el fortalecimiento de los institutos que soportan la investigación, seguimiento y monitoreo de las amenazas de origen geológico, hidrometeorológico y marino, a partir de 1) incrementar la capacidad del SGC, para monitorear las amenazas sísmica y volcánica, a través del fortalecimiento de la Red Sismológica Nacional de Colombia (RSNC), la Red Nacional de Acelerógrafos (RNAC), los Observatorios Vulcanológicos y la Red Nacional de Estaciones Geodésicas Satelitales GPS con propósitos geodinámicos (GeoRED); 2)…………) ” El Grupo de Investigaciones Geodésicas Espaciales es parte integrante de la Dirección de Geoamenazas, y ejecuta el proyecto de investigación e innovación tecnológica denominado Red Nacional de Estaciones Geodésicas Espaciales GNSS con propósitos geodinámicos, más conocido como GeoRED, el cual es una aplicación específica de geodesia espacial con diversos propósitos tales como estudiar la geodinámica de la corteza en el territorio colombiano, entender la interacción de las placas tectónicas que convergen en la esquina noroccidental de Suramérica, establecer la cinemática a lo largo de fallas activas, realizar estudios y análisis de

GeoRED - Resumen Ejecutivo 4

fenómenos de subsidencia, diapirismo entre otros, pero que es al mismo tiempo, piedra angular para el desarrollo de otras investigaciones relacionadas con la Tierra Atmosférica y la Tierra líquida. En el Plan Estratégico Decenal del SGC, para el período 2013-2023, se indicó el papel esencial de la geodesia espacial en la entidad en el cumplimiento de su misión institucional, con líneas de trabajo definidas a 10 años. Por su parte, el Decreto 2442 de 2006 mediante el cual se crea la Comisión Colombiana del Espacio, considera que la utilización pacífica de las tecnologías espaciales constituye un factor importante para el desarrollo económico, social y cultural de los pueblos, por su contribución a la solución de problemas y a la satisfacción de necesidades en numerosos campos, tales como la educación, la salud, la preservación de la paz y la seguridad ciudadana, la vigilancia ambiental, la gestión de los recursos naturales, la prevención y atención de desastres, el monitoreo de los usos del suelo, las previsiones meteorológicas, el estudio de los cambios climáticos, el transporte terrestre, la navegación marítima, fluvial y aérea, y las telecomunicaciones. Así mismo, que la aplicación de las tecnologías espaciales contribuye a aumentar la productividad, la eficiencia y la competitividad en la agricultura, la industria, el comercio, el sector de los servicios y otros sectores, incluyendo las entidades del Gobierno. Cuando se trata de estudiar la dinámica de la corteza terrestre, la primera tarea de un proyecto de geodesia espacial GNSS es el despliegue de una red con buena cobertura espacial y temporal, que permita la obtención de datos de alta calidad y precisión, que permita la estimación confiable de las velocidades relativas no solo de las placas tectónicas que convergen en la esquina noroccidental de Suramérica sino también los movimientos de sub-bloques geológicos en la zona continental del país y a lo largo de fallas que se consideren como activas, razón por la cual se instalan estaciones permanentes así como estaciones de campo; por tanto, es un análisis de la tectónica activa actual, de lo que está ocurriendo en la actualidad, importante en términos de la doctrina geológica del uniformitarismo bajo la condición que “el presente es la clave del pasado”, lo cual significa que los procesos geológicos actuales, ocurriendo a las mismas tasas observadas hoy en día y de la misma manera, son responsables de todas las características geológicas de la tierra, aspecto fundamental para entender la evolución geológica del territorio colombiano. Así, una red geodésica espacial permite realizar la validación tectónica de modelos geológicos y estructurales, y mediante la integración de información multidisciplinaria, conocer no solo el estado de deformación sino el campo de esfuerzos regional actual, así como proporcionar información básica para otros estudios aplicados a la geología económica a partir del conocimiento de los ambientes geológicos. Además, dado el aumento creciente del espectro de aplicaciones de la tecnología GNSS en diversas ramas de las Geociencias, la red permite orientar diversas acciones al “estudio integral de las sinergias naturales y humanas en la interface Geosfera-Biosfera-Atmósfera”, lo que le da un valor agregado adicional por su potencial contribución a proyectos de importancia e impacto global.

GeoRED - Resumen Ejecutivo 5

Contar con una red de adecuado resolución espacial y temporal implica la instalación de estaciones permanentes GNSS de operación continua a lo largo y ancho del país, que permita obtener datos para poder estudiar diferentes tipos de fenómenos. Esto requiere por tanto la selección de sitios apropiados, siguiendo los lineamientos establecidos en el proyecto GeoRED, en especial criterios de orden geológico y geodésico, que garanticen que los datos obtenidos sean coherentes con la tectónica imperante en la zona correspondiente en virtud de la calidad de los datos. Por ello, es necesario contar con el apoyo de instituciones, tanto de orden gubernamental como privado, así como universidades y centros de investigación, que permitan la instalación de los mismos y cuenten con condiciones de seguridad favorables para la preservación de los equipos. En las Bases del Plan Nacional de Desarrollo 2014-2018 “Todos por un nuevo país: Paz, Equidad, Educación”, el proyecto está inmerso en lo concerniente a Estrategias transversales, con énfasis en Información confiable y acorde con las necesidades del país. Es importante señalar sin embargo, que los productos del proyecto de todos modos aportan información valiosa a ser tenida en cuenta en varios tipos de intervención que han sido considerados dentro de la propuesta del PND.

2. OBJETIVO DEL PROYECTO El objetivo principal del proyecto es “Mejorar la capacidad técnica, científica y operativa en Colombia para el análisis, interpretación y toma de decisiones de fenómenos asociados al estado de deformación de la corteza terrestre en el territorio colombiano, empleando tecnología satelital GPS/GNSS”. La Red Nacional de Estaciones Geodésicas Espaciales GNSS, con sus dos componentes, red activa de estaciones permanentes de operación continua, y red pasiva de estaciones de campo de ocupación episódica bajo la modalidad de campañas específicas, suministran datos e información asociada a la dinámica del territorio colombiano, en especial en lo concerniente a la deformación de la corteza terrestre, tanto interplaca como intraplaca, como resultado de la tectónica imperante en la esquina noroccidental de Suramérica, y su asociación con la ocurrencia de diversos fenómenos, algunos de ellos potencialmente desastrosos para la vida, bienes e infraestructura en el país.

3. DESCRIPCIÓN

GeoRED es un proyecto de investigación orientado al estudio de la dinámica terrestre empleando métodos, técnicas e instrumental asociados a la geodesia espacial GNSS, con énfasis en la deformación de la corteza y su relación con la ocurrencia de fenómenos naturales tales como sismos, volcanes, movimientos en masa, diapirismo de lodo, entre otros. El término GNSS, (Global Navigation Satellite System) es el nombre genérico que se ha dado a la constelación de satélites que proveen señales con datos de posicionamiento y tiempo. Los sistemas operacionales que constituyen en la actualidad el concepto de GNSS son NAVSTAR GPS de Estados Unidos y GLONASS de Rusia; en proceso de implementación están los sistemas

GeoRED - Resumen Ejecutivo 6

GALILEO de la Comunidad Europea, BEIDOU de la República Popular China; QZSS (Quazi-Zenith Satellite System) de Japón y el IRNSS (Indian Regional Navigation Satellite System) de la India.

Para la vigencia 2017, con recursos de PGN, se realizarán acciones en actividades, así: - Adquisición de instrumental geodésico espacial GNSS y complementario para adelantar

estudios de dinámica terrestre en Colombia. - Realizar estudios geodésicos y geológicos para la selección de sitios de instalación de

estaciones GPS/GNSS en el territorio colombiano. - Instalar estaciones geodésicas satelitales GPS/GNSS de la red activa con propósitos

geodinámicos. - Instalar estaciones GPS/GNSS bajo la modalidad de campañas de campo de la red pasiva - Instalar componente de transmisión y recepción de datos. - Procesar, analizar e interpretar información geodésica y temática complementaria asociada

a la dinámica terrestre. - Administrar información geodésica espacial GNSS mediante protocolo de distribución de

datos.

De esta forma, se tiene planteada la adquisición de instrumental geodésico y complementario, igualmente, dado que en la vigencia pasada se realizó la adquisición de Sistema Satelital de transmisión de datos en tiempo casi real utilizando la Banda Ka es necesario la contratación de los planes de datos para iniciar con la implementación de este sistema de comunicación. Así como la adquisición de imágenes de satélite con el objeto de continuar con el avance en ampliar el conocimiento de la dinámica terrestre empleando la geodesia de imágenes.

4. ESQUEMA FINANCIERO

El proyecto ha desarrollado sus actividades a partir de las siguientes asignaciones presupuestales, cuya información histórica de apropiación por el Presupuesto General de la Nación se muestra en la siguiente tabla así como el avance de ejecución en la vigencia actual con corte al mes de junio:

AÑO RECURSOS

ASIGNADOS RECURSOS

EJECUTADOS PORCENTAJE EJECUTADO

2007 1.121.254.240 1.000.614.333 89.24%

2008 1.470.000.000 1.419.629.841 96.57%

2009 1.000.000.000 962.699.296 96.27%

2010 1.040.000.000 989.946.381 95.19%

2011 1.095.617.530 944.170.196 86.18%

2012 485.059.760 466.285.252 96.13%

2013 1.500.000.000 1.372.884.081 91.53%

2014 1.600.000.000 1.598.380.802 99.90%

2015 1.175.000.000 1.156.535.564 98.43%

GeoRED - Resumen Ejecutivo 7

AÑO RECURSOS

ASIGNADOS RECURSOS

EJECUTADOS PORCENTAJE EJECUTADO

2016 800.000.000 799.684.655 99.96%

2017 925.000.000 901.842.333 97.50%

5. LOGROS Y METAS

Para la vigencia 2017 se estipularon las siguientes metas de acuerdo a cada objetivo específico y productos asociados, en el siguiente cuadro se muestra el avance con corte a 31 de diciembre.

Indicadores de Producto del Proyecto

Objetivo Especifico Producto

Meta Horizonte

Avance

Implementar una red nacional de estaciones geodésicas espaciales GNSS con propósitos geodinámicos con componentes red activa (operación continua y permanente) y red pasiva (ocupación episódica bajo la modalidad de campañas de campo)

Red estaciones GNSS

20 20

Establecer el campo regional de velocidades geodésicas y de tasas geodésicas de desplazamiento de fallas

Vectores de velocidad por

estación 170 170

Series geodésicas de tiempo

70 70

Generar modelos regionales de deformación de corteza del territorio colombiano mediante la integración de datos geodésicos, geológicos y geofísicos.

Modelo 2 2

Suministrar apoyo y promover el uso de geodesia espacial GNSS en investigación aplicada en Geociencias mediante la ejecución de proyectos multidisciplinarios nacionales y participación internacional.

Datos GNSS 18.000 18.000

Datos de estaciones GNSS

red global y proyectos

internacionales

23.000 23.000

Trabajos de investigación en

geodesia espacial 3 1

Es preciso indicar que se cuenta a la fecha con una red compuesta por 110 estaciones permanentes de operación continua en el territorio colombiano. Incluidas las estaciones

GeoRED - Resumen Ejecutivo 8

recibidas e instaladas de instituciones internacionales por el convenio suscrito con NASA de operación de estaciones permanentes bajo la red global, así como de UNAVCO del proyecto COCONet, y nacionales como la Universidad Nacional, Cenicaña. Las estaciones permanentes de operación continua son a su vez estaciones de referencia para el monitoreo de deformación volcánica desde los tres observatorios vulcanológicos de Manizales, Popayán y Pasto, empleando igualmente técnicas geodésicas espaciales GNSS. Para la instalación de estas estaciones se ha contado con el valioso aporte de instituciones gubernamentales y privadas. Se destaca la valiosa colaboración de entidades tales como La Unidad Administrativa Especial Aeronáutica Civil, Armada Nacional. Dirección General Marítima – DIMAR, Fuerza Aérea Colombiana, INVEMAR, Universidad Nacional, Área Metropolitana del Valle de Aburrá, Empresa Hidroeléctrica de Urrá, Empresas Públicas de Medellín, Municipio de Guicán, Gobernación de Boyacá, Municipio de Puerto Inírida (Guainía), INFICALDAS, Gobernación de Caldas, Observatorio Astronómico Nacional, Parques Nacionales Naturales, Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá, Observatorio Astronómico Muisca de Villa de Leyva, Museo Arqueológico Muisca de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia entre otras entidades del Estado, tanto a nivel departamental como municipal. Igualmente se ha contado con el valioso concurso de entidades privadas tales como el Centro Internacional de Agricultura Tropical-CIAT en Palmira, Empresa de Energía Eléctrica del Pacífico-EPSA, Cerrejón S.A., ARGOS, Salinas de Galerazamba, PROACTIVA Aguas de Tunja S.A. E.S.P., HOCOL S.A., Universidad Católica de Manizales y entidades del sector azucarero (Cenicaña e Ingenio Risaralda). Internacionalmente se ha contado con la colaboración internacional de NASA, UNAVCO, NSF-National Science Foundation, Universidades de Carolina del Sur, Colorado, Boston y Pensilvania, University Consortium for Atmospheric Research de Estados Unidos; IGS-International GNSS for Geodynamics, Autoridad del Canal de Panamá, Instituto Geofísico del Perú, Fundación Venezolana de Investigaciones Sismológicas, Escuela Politécnica de Quito y Universidad del Interior de Beira de Portugal. Por su parte, la red pasiva está compuesta por 402 estaciones distribuidas en el territorio colombiano, las cuales permiten además de apoyar el estudio de la deformación tectónica de la corteza terrestre, aportar al estudio de fenómenos regionales y locales. Los resultados del proyecto han sido objeto de presentaciones en escenarios y eventos del orden internacional y nacional, generando comentarios altamente favorables respecto a la red en sí, el papel del Servicio Geológico Colombiano y el esfuerzo del estado Colombiano, que permite afirmar que es una de las mejores redes existentes en Latinoamérica. Geodesia de imágenes El proyecto GeoRED ha instalado las herramientas ISCE. Sentinel-1 Toolbox (S1TBX). SNAPHU. GIANT las cuales soportan imágenes de las siguientes misiones ESA SAR: Sentinel-1. ERS-1 y 2 y Envisat, así como parte de datos SAR de ALOS PALSAR. TerraSAR-X, COSMO-SkyMed y

GeoRED - Resumen Ejecutivo 9

Radarsat-2. Se han creado interferogramas de las zonas de la Ciudad de Bogotá, orientados al estudio de la subsidencia en la Sabana de Bogotá de imágenes de fechas diferentes que poseen buena coherencia y permite ver zonas principales de deformación. Algunas imágenes de TERRASAR-X han sido aportadas por IDIGER de Bogotá y otras han sido adquiridas por procesos de contratación estatal por el SGC.

6. RESTRICCIONES Y LIMITACIONES

Las principales restricciones asociadas al proyecto vivenciadas en su desarrollo son de orden exógeno, porque la instalación de las estaciones depende de la obtención de permisos para su instalación. Así mismo, otros factores tales como vandalismo, tormentas, descargas atmosféricas, juegan un papel importante en la sostenibilidad de las estaciones y su operación.

7. MARCO LÓGICO

No se adjunta Matriz de marco lógico debido a que el proyecto fue formulado en el año 2006. y las condiciones actuales para establecer las variables en esta metodología son completamente diferentes a cuando se concibió el mismo.

8. CONTACTOS DEL PROYECTO

Servicio Geológico Colombiano Dirección de Amenazas Geológicas Proyecto GeoRED http://geored.sgc.gov.co Diagonal 53 # 34-53. Bogotá Héctor Mora Páez E-mail: hmora@ingeominas.gov.co Tel. 2200052