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SIRGAS
SISTEMA DE REFERENCIA GEOCÉNTRICO PARA AMÉRICA DEL SUR
Rubén C. Rodríguez++++ y Claudio A. Brunini••••
Representantes Nacionales en el Comité Ejecutivo del Proyecto SIRGAS
1. Introducción
SIRGAS es el acrónimo que identifica al Sistema de Referencia Geocéntrico para la América del Surque estableció un marco de referencia único para el continente sudamericano, en conexión con elMarco de Referencia Terrestre Internacional (ITRF). El proyecto fue generado en Asunción, en 1993,bajo los auspicios de la Asociación Internacional de Geodesia (IAG), el Instituto Panamericano deGeografía e Historia (IPGH) y la Agencia Nacional de Mapas e Imágenes de los Estados Unidos deAmérica (NIMA).
La primera campaña de medición se realizó en 1995, mediante observaciones GPS en 58 estacionesdistribuidas en 11 países. El procesamiento de los datos se llevó a cabo en el Instituto Alemán de In-vestigaciones Geodésicas (DGFI) con el software Bernese y en la NIMA con el software GIPSY. Lasolución final fue presentada en septiembre de 1997, durante la Asamblea de la IAG en Río deJaneiro, y consistió en una combinación de las soluciones de los dos centros de procesamientomencionados. En esa mismo oportunidad se decidió ampliar el proyecto para incluir el problema deldatum vertical sudamericano, trabajando en cooperación con la Subcomisión del Geoide paraSudamérica de la IAG.
Entre el 10 y el 19 de mayo de 2000 tuvo lugar la segunda campaña, denominada SIRGAS 2000, en lacual el número de puntos se ha visto incrementado, particularmente por la inclusión de estacionesGPS en los mareógrafos que definen los datums verticales de los distintos países. Además derelacionar el datum vertical con el marco de referencia geométrico, esta segunda campaña tiene porobjeto aportar datos que permitan, a mediano plazo, evaluar las velocidades tectónicas de los puntosque definen el marco de referencia, las que resultan indispensables para el mantenimiento de unsistema geodésico de alta precisión.
Además de la experiencia adquirida en la primera campaña, se ha incrementado sensiblemente el nú-mero de estaciones permanentes instaladas en la región con coordenadas ITRF precisas, ha mejoradola tecnología de los receptores GPS, y se han perfeccionado los modelos utilizados para la reducciónde las observaciones.
El presente trabajo resume los resultados de la primera campaña y el desarrollo de las actividades decampo de la segunda y adelanta algunos aspectos que serán tenidos en cuenta en el procesamiento delos datos de la segunda y las consecuencias sobre los sistemas nacionales. Agrega lasrecomendaciones de los grupos II (redes nacionales) y III (altimetría).
2. Proyecto
El objetivo principal del proyecto fue establecido en la llamada Conferencia Internacional para laDefinición de un Datum Geocéntrico para la América del Sur, celebrada en Asunción en octubre de1993. El proyecto fue iniciado con la participación de las distintas entidades geodésicas ycartográficas del continente y el apoyo del Instituto Panamericano de Geografía e Historia (IPGH), laAsociación Internacional de Geodesia (AIG) y la Agencia Cartografía de Defensa (DMA, hoyNIMA). Los detalles del proyecto acordados en la reunión fueron los siguientes.
Objetivos:! definir un sistema de referencia para América del Sur,! establecer y mantener un marco de referencia, y! definir y establecer un datum geocéntrico.
Metas:! los objetivos definidos para 1997, en coincidencia con la Reunión General de la AIG, excepto el
mantenimiento que tiene carácter permanente,! promover y coordinar los trabajos de cada país sudamericano destinados a lograr los objetivos
definidos,! establecer una red de puntos GPS de alta precisión, de acuerdo a la resolución 2 de la X Reunión
de Directores de Institutos Geográficos Sudamericanos de 1993,! concentrar, inicialmente, la atención del punto 3 de los objetivos al datum horizontal, y! facilitar la conexión de las redes preexistentes.
En la misma reunión se consolidó la organización del proyecto a través de un comité de proyecto inte-grado por un presidente y los representantes de los países, un consejo científico, dos grupos de trabajo(GT), uno denominado sistema de referencia y el otro datum geocéntrico.
En la reunión de Asunción participaron los representantes de los institutos geográficos de laArgentina (Jorge König y Alfredo Stahlschmidt), Brasil (IBGE), Canadá (Geodetic Survey ofCanada), Chile, Colombia, Ecuador, España, Estados Unidos de América (DMA), Francia, Venezuela(Cartografía Nacional), Paraguay y Uruguay.
Por la Asociación Internacional de Geodesia, su presidente – el doctor Wolfgang Torge – el doctorKnud Poder y el ingeniero Ezequiel Pallejá, por el Instituto Panamericano de Geografía e Historia, elpresidente del Comité de Geodesia – agrimensor Rubén Rodríguez – , por la Agencia Cartográfica deDefensa el doctor Muneendra Kumar, por el DGFI el doctor Hermann Drewes y por la Universidad deHannover el doctor Gunter Seeber.
En la reunión se eligieron como presidente del Comité SIRGAS al ingeniero Luiz Paulo Souto Fortes(IBGE, Brasil), como presidente del Grupo I al doctor Melvin Hoyer (Universidad de Zulia,Venezuela), que continúan en las funciones y como presidente del Grupo II a My. Walter Subiza (delIGM de Uruguay).
3. Gestión del proyecto
La primera reunión del proyecto para alcanzar los objetivos del mismo se celebró en La Plata enoctubre de 1994, en coincidencia con la 18ª Reunión Científica de Geofísica y Geodesia organizadapor la Asociación Argentina de Geofísicos y Geodestas y la Facultad de Ciencias Astronómicas yGeofísicas de la Universidad Nacional de La Plata.
Las siguientes reuniones realizaron el seguimiento del proyecto y sus nuevas metas:
! Agosto 1996, Santiago, Chile: se analizan los primeros resultados y se definen pautas para elGTII.
! Abril 1997, Isla Margarita, Venezuela: se adopta como solución una combinación de los cálculosdel DGFI y la NIMA.
! Septiembre 1997, Río de Janeiro, Brasil: se oficializa la solución definitiva y se crea el Grupo deTrabajo III (Altimetría).
! Agosto 1998, Santiago, Chile: primera reunión del GTIII.! Julio 1999, Birmingham, Reino Unido: se define la campaña de 2000.
En el anexo I se incluyen las autoridades del proyecto y la conformación actual de la representaciónargentina.
4. Campaña 1995
La campaña de medición de estaciones GPS se llevó a cabo entre el 26 de mayo y el 4 de junio de1995, durante 23 horas diarias en 58 estaciones distribuidas en toda la América del Sur (fig. 1).
Para la campaña se establecieron un conjunto de normas de procedimientos, agrupados en lossiguientes tópicos: preparación de los equipos; programa de observación; parámetros de seguimiento;identificación de las estaciones; precauciones especiales; y anotacionesLas estaciones argentinas que participaron fueron 10, algunas de ellas múltiples (es decir dosreceptores muy próximos a fin de obtener una solución por colocación). Todas las estacionescoinciden o fueron vinculadas con la red nacional POSGAR. Estos puntos fueron:
! CRIC Cricyt (Mendoza)! IGUA Puerto Iguazú (Misiones)! LO10 Lote 10B (Santa Cruz)! LOTE Lote 24 (La Pampa)! LPGS (*) La Plata (Buenos Aires)! MORR El Morro (San Luis)! MAI1 El Maitén (Chubut)! RBLS Villa Robles (Santiago del Estero)! RIOG (**) Río Grande (Tierra del Fuego)! UNSA (*) Salta (Salta)----------(*) estaciones IGS (International GPS Service for Geodynamics)(**) estación DORIS (Doppler Orbitographic and Radiolocation Integrated by Satellite)
5. Entidades participantes
Las siguientes entidades argentinas tuvieron a su cargo la atención de las estaciones:! Centro Regional de Investigaciones Científicas y Tecnológicas, CONICET, Mendoza! Dirección de Catastro e Información Territorial de Chubut! Dirección Provincial de Catastro y Topografía de Río Negro! Instituto Geográfico Militar! Universidad Nacional de La Plata (Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas)! Universidad Nacional de Salta! Universidad Nacional de Tucumán (Instituto de Geodesia y Topografía)
La Argentina contó con la valiosa colaboración de dos entidades alemanas: el Instituto Alemán de In-vestigaciones Geodésicas de Munich (DGFI) y el Centro de Geoinvestigación de Potsdam (GFZ).
Figura 1. Ubicación de las estaciones SIRGAS 95.
6. El cálculo de la red
La solución final surgió de la combinación de dos cálculos independientes realizados por el DGFI y laNIMA. Nuestro país colaboró con la primera de estas instituciones ya que un científico de la UNLPintervino en el cálculo realizado en el DGFI. En ambos casos se utilizaron programas de losdenominados científicos: Bernese, en el primer caso, y GIPSY en el segundo. Una idea de la magnituddel trabajo de cálculo puede darla la cantidad de datos procesados, aproximadamente sesentamillones, y la cantidad de incógnitas determinadas, aproximadamente veinticinco mil.
Tres tipos de receptores y antenas GPS fueron utilizados en la medición de la red: Trimble, Leica yAshtech. Los puntos de control estuvieron ocupados con receptores/antenas Rogue. Uno de losproblemas que presentó el procesamiento fue la combinación de distintos tipos de antenas, puesto queno se conocían aún suficientemente bien las características de sus centros de fase. Por tal motivo seincluyeron “estaciones dobles” (tabla 1), en las cuales dos receptores/antenas diferentes se colocaronuno muy cerca del otro y sus posiciones se vincularon mediante observaciones independientes.
Sitio Nombre Receptor
Puerto Iguazú IGUA/IGU2 Ashtech/LeicaBogotá BOGT/BOGO Rogue/LeicaEl Maitén MAI1/MAI2 Trimble/LeicaCuritiba PARA/CURI Ashtech/TrimbleMaracaibo MARA/MAR1 Trimble/LeicaRío Grande RIOG/RIO1 Rogue/LeicaMontevideo MONT/FESA Leica/AshtechLima LIMA/LIM2 Leica/Trimble
Tabla 1: Sitios con colocación de receptores/antenas durante la campaña SIRGAS 95.
Se describirá primero el procesamiento realizado en el DGFI; luego se comentarán las principalesdiferencias con el realizado en la NIMA y la forma en que se obtuvo la solución combinada.
Se procesaron separadamente tres sub-redes formadas cada una por un único tipo de receptor/antena.Estas sub-redes fueron luego combinadas en una única solución total usando las vinculacionesexistentes en los puntos de colocación.
Se realizó una solución diaria para cada una de las sub-redes. Ello permitió estudiar la repetitividad delas coordenadas obtenidas a lo largo de los diez días, lo que se discute un poco más adelante. En estasolución no se incluyeron puntos de control (solución libre). Ello significa que las coordenadas de lasestaciones quedaron definidas solamente a través de la vinculación con los satélites. En el cálculo seutilizaron efemérides precisas provistas por del Servicio Internacional de GPS (IGS), referidas aITRF93.Como observable básico se utilizaron dobles diferencias de la combinación libre de ionosfera formadaa partir de observaciones crudas de fases de la portadoras L1 y L2. El intervalo de muestreo fue de 30segundos y la máscara de elevación de 15 grados.
Para corregir el retardo troposférico se empleó el modelo troposférico de Davies y datosmeteorológicos estándares (no se usó la información meteorológica de campo). Para tomar en cuentalas posibles deficiencias del modelo se estimó, a partir las mismas observaciones GPS, una correcciónpara el retardo cenital de cada estación, cada cuatro horas.
Para tomar en cuenta las variaciones que experimentan la posición vertical de los centros de fases delas distintas antenas GPS cuando las señales son recibidas en diferentes ángulos de elevación, seutilizó una calibración publicada por el IGS en 1996.
No se fijaron ambigüedades (solución flotante).
La tabla 2 muestra la repetitividad de las coordenadas estimadas diariamente, a lo largo de los diezdías, para las sub-redes Ashtech, Trimble y Leica, luego del ajuste libre. Puede verse que, en todos loscasos, y para las tres componentes de la posición, la repetitividad diaria se mantiene por debajo de 15mm. La repetitividad de las coordenadas diarias para la red combinada resultó levemente peor que lade las sub-redes individuales.
Ashtech Trimble LeicaN E V N E V N E V
3.7 4.8 7.8 5.3 6.9 11.7 6.0 7.8 14.3
Tabla 2: repetitividad de las coordenadas diarias para cada sub-red (valores en mm; N=Norte, E=Este;V=Vertical).
Como se dijo, el cálculo en el DGFI fue realizado con el software Bernese mientras que en la NIMAse utilizó el GIPSY. Como paso previo en la obtención de la solución combinada definitiva, amboscentros calcularon soluciones libres débilmente ligadas al marco ITRF93 a través de las efeméridessatelitarias. Mientras que en DGFI se usaron las efemérides precisas combinadas del IGS, en la NIMAse utilizaron las calculadas por el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA.
Cuando las dos soluciones fueron comparadas (mediante una transformación de Helmert paraabsorber el defecto de datum) la mayor diferencia resultó de 3.5 cm. Dicha diferencia fue atribuidaprincipalmente a que la solución de NIMA no incluyó correcciones que tomaran en cuenta lasvariaciones de la posición vertical del centro de fase de las antenas. Por ello, antes de la combinación,se decidió aplicar a cada una de las sub-redes calculadas por NIMA una transformación de Helmertpara llevarla a coincidir, tanto como fuera posible, con la solución calculada por DGFI. Estaoperación redujo a casi la mitad las discrepancias antes mencionadas.
La solución final fue referida al marco ITRF94 (el último disponible en el momento del cálculo) perola época de las coordenadas se conservó concordante con la de observación, 1995.4.Para ello se decidió usar seis estaciones sudamericanas cuyas coordenadas y velocidades tectónicasprecisas habían sido ya calculadas por dos centros de análisis del IGS: Santiago (Chile), Arequipa(Perú), Fortaleza y Brasilia (Brasil), Kourou (Guyana Francesa), Bogotá (Colombia) y La Plata (Ar-gentina). Dichas coordenadas estaban dadas en el marco ITRF94 pero para la época 1993.0, por locual debieron ser extrapoladas, utilizando las velocidades tectónicas, hasta la época 1995.4. Paramejorar la vinculación de la red al marco de referencia se decidió agregar las estaciones Isla dePascua (Chile) y O’Higgins (Antártida), pese a su localización fuera de la placa sudamericana. ¡Loserrores de las coordenadas finales no exceden de 2 mm para las componentes horizontales y de 7 mmpara la vertical! Por cierto, se trata de la estimación formal de errores, una estimación realistaarrojaría seguramente valores varias veces mayores.
7. Campaña 2000
La segunda campaña, de características similares a la anterior, se cumplió entre el 10 y el 19 de mayode 2000 con 24 horas de observación, salvo – en algunos casos – el intervalo necesario para ladescarga de los datos.
El número total de estaciones en el continente se incrementó sensiblemente, alcanzando más de 100.La Argentina no estuvo ausente de la situación y dobló la cantidad de estaciones, respecto de lacampaña anterior, algunas de las cuales tienen el carácter de permanente. En la tabla 3 se incluye lanómina indicando cuál, o cuáles, de las entidades mencionadas más adelante atendió cada una de lasestaciones. Respecto de las estaciones permanentes un grupo de las mismas está vinculado al IGM, através del proyecto RAMSAC (Red Argentina de Monitoreo Satelital Continuo) y otras relacionadascon la Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas (UNLP). La distribución geográfica de lasestaciones participantes se presenta en la figura 2.
Figura 2. Distribución geográfica de las estaciones argentinas participantes en SIRGAS 2000.
Para la campaña 2000 participaron las siguientes entidades, debiendo mencionarse –en cada caso– losnombres de los integrantes de las mismas que colaboraron en la gestión del proyecto y de lasoperaciones de campaña y gabinete. Obviamente la lista de personas es incompleta.
! Administración de Parques Nacional, Par-que Nacional Lihuel Calel (APN)Raúl MilneMiguel Romero
! Centro Austral de Investigaciones Científi-cas (CADIC)Marcelo CasoClaudio Coto
! Centro Regional de Investigaciones Cientí-ficas y Tecnológicas, CONICET, Mendoza(CRICYT)Roberto H. BruceErnesto CorvalánMario R. LázaroLuis E. LenzanoMaría Virginia MackernAna María Robin
! Comisión Nacional de Actividades Espa-ciales (CONAE)
! Dirección de Catastro e Información Te-rritorial de Chubut (DCeIT)Marcos Orellano
! Instituto Geográfico Militar (IGM)Fernando Jesús CórdobaAdolfo GarcíaPedro GutierrezViviana RojasGuillermo Rongo
! Instituto Nacional de Prevención Sísmica(INPRES)Fernando Forconesi
! Universidad Nacional de Córdoba(UCOR)
Alejandro AustinMiguel Angel Díaz SaraviaVíctor H. HaarJuan Villella
! Universidad Nacional de La Plata,Facultad de Ciencias Astronómicas yGeofísicas (OALP)Francisco AzpilicuetaClaudio BruniniMauricio GendeJuan MoiranoMaría Paula Natali
! Universidad Nacional del Sur (UNS)Nilda DicrocheEsteban Laffite
! Universidad Nacional de Salta (UNSA)
! Universidad Nacional de Santiago del Es-tero (UNSE)Lucrecia Galván de FaríasJosé Eduardo GoldarJosé Luis GulottaClaudia Livia InfanteJuan Carlos IsorniWalter Daniel Costa MayuliDaniel Alberto SandezRoberto Francisco Yanicelli
! Universidad Nacional de Tucumán, Labo-ratorio de Técnicas Satelitales (UNT)Blás de Haro BarbasAntonio Pérez GómezVíctor Hugo Ríos
Asimismo colaboró en forma generosa el Instituto Alemán de Investigaciones Geodésicas de Munich(DGFI).
La coordinación de la campaña estuvo a cargo de los autores del presente informe, del mayor EduardoLauría (del IGM, representante argentino ante el Grupo I) y del doctor Juan Moirano (del OALP,representante argentino ante el Grupo III).
Ya se mencionó que la red SIRGAS fue recientemente re-medida. Los principales objetivos de esta re-medición fueron:! Determinar los cambios sufridos por las coordenadas como consecuencia de los movimientos
corticales acumulados en el transcurso de los cinco años que median entre las dos campañas.! Vincular los marcos de referencia verticales (redes de nivelación) de los distintos países
sudamericanos al marco de referencia geocéntrico.
Tabla 3: Estaciones argentinas que participaron en SIRGAS 2000 (latitudes Sur y longitudes Oeste).
El conocimiento preciso de las velocidades tectónicas de los puntos que materializan el marco de refe-rencia es imprescindible para mantener inalterable su calidad a lo largo del tiempo. Las velocidadesdeterminadas en los puntos SIRGAS contribuirán, junto con la información geodésica aportada pordiversos proyectos geodinámicos del continente (CASA, SNAP, CAP, SAGA, etc.), desarrollar unmodelo continuo con el cual interpolar las velocidades para cualquier otro punto, por ejemploaquellos que conforman el marco argentino POSGAR 94.
El origen de los sistemas de alturas de la mayoría de los países sudamericanos coincide con algún ma-reógrafo. Una excepción la constituye nuestro país, donde el cero fue materializado por el mareógrafode Mar del Plata pero la marca física fue luego trasladada mediante nivelación hasta el denominadoPunto Altimétrico de Referencia Normal (PARN) situado en la ciudad de Tandil. Con el fin deunificar los datums verticales de los distintos países del continente la campaña 2000 incluyó losmareógrafos (y en nuestro país también el PARN) que materializan el cero de los distintos sistemas dealturas.
Hasta el momento, un solo centro –el DGFI– ha comprometido su participación en el cálculo de lasmediciones. Al igual que en 1995, la Universidad Nacional de La Plata (Facultad de CienciasAstronómicas y Geofísicas) colaborará con el DGFI para realizar esta tarea. Se utilizará nuevamenteel software Bernese y la estrategia de cálculo será similar a la del 95. Las principales diferenciasserán:! Se dispondrá de una mejor materialización del Sistema de Referencia Terrestre Internacional
(ITRF2000) con más estaciones localizadas en Sudamérica.! La existencia de alrededor de cuarenta estaciones GPS permanentes localizadas en Sudamérica,
cuyas observaciones son procesadas semanalmente en el DGFI por el Centro de Análisis Regionalpara Sudamericana (figura 3), permitirá contar con un número mayor de puntos de control con co-ordenadas y velocidades precisas muy bien distribuidos en la región.
COD LUGAR LAT LON ENTIDAD 1995 PERMAUTF Ushuaia 54.8 68.3 CADIC/IGM *CFAG San Juan 31.6 68.2 INPRES/IGM *CORD Córdoba 1 31.5 64.5 CONAE *CRIC Cricyt 32.9 68.9 CRICYT *IGM0 IGM Cabildo 34.5 58.4 IGM *IGUA Iguazú 25.6 54.6 IGM *LHCL Lihue Calel 38.0 65.5 APN/IGM *LO10 Lote 10 B 46.0 68.5 DPCeIT *LOTE Lote 24 38.1 66.1 CRICYT *LPGS La Plata 34.9 57.9 OALP * *MAI1 El Maitén 42.0 71.2 IGM *MORR El Morro 33.3 65.5 IGM *MRD1 Mar del Plata 38.0 57.5 OALPRBLS Villa Robles 27.9 64.1 UNSE *RIOG Río Grande 53.8 67.8 OALP * *RWSN Rawson 43.3 65.1 DPCeIT/OALP *TAND Tandil 37.4 59.1 OALPTUCU Tucumán 26.8 65.2 UNT/IGM *UNSA Salta 24.7 65.4 UNSA * *UCOR Córdoba 2 31.4 64.2 UNC *VBCA Bahía Blanca 38.7 62.3 UNS/OALP *
! Se pondrá mayor énfasis en modelar diversos efectos que inciden principalmente sobre laexactitud de la coordenada vertical, tales como la deformación vertical de la corteza terrestredebida a la carga de la marea oceánica, el retardo troposférico y las variaciones del centro de fasede las antenas.
Figura 3: distribución geográfica de las estaciones GPS permanentes localizadas en Sudamérica.
8. Grupos de trabajo
El proyecto SIRGAS constituyó, a lo largo de su desarrollo tres grupos de trabajo: el I que establecióla red y cuya actividad ha sido el motivo principal del presente informe, el grupo II dedicado a laintegración de las redes nacionales y el III destinado a tratar el problema altimétrico.
8.1 Grupo de trabajo II
La principal tarea realizada por este Grupo fue la elaboración de las recomendaciones para la integra-ción de las redes geodésicas nacionales, las que se transcriben a continuación.
ObjetivosEste conjunto de recomendaciones tiene dos objetivos principales: 1) Establecer condiciones mínimasque garanticen la obtención por parte de los países sudamericanos, de redes geodésicas GPS de primerorden con la más alta precisión y compatibilidad entre sí. Por compatibilidad en este contexto se en-tiende que todas las redes nacionales queden establecidas en el mismo sistema de referencia y época.2) Establecer contenidos mínimos a incluir en el informe a remitir al Grupo de Trabajo II de SIRGASen referencia al procesamiento de las redes nacionales, los que se detallan a continuación.
ObservacionesSe incluirán en los cálculos sólo observaciones GPS obtenidas con receptores de doble frecuencia.
Reducción de las observacionesSe recomienda la utilización de programas que permitan el procesamiento multisesión - multiestacióntratando rigurosamente las correlaciones entre las observaciones. Entre los paquetes de procesamientocientíficos es recomendable el uso de aquellos que son utilizados en los centros de procesamiento delGrupo de Trabajo I de SIRGAS: DGFI, DMA y IBGE ya que de esa manera será más fácil obtenerasesoramiento ante eventuales inconvenientes.
Para las redes cuyas observaciones fueran realizadas enteramente después de la época 1994.0 se reco-mienda la utilización de efemérides precisas del IGS. En el caso de tener mediciones realizadas ante-riormente a la época mencionada arriba, se recomienda la utilización de efemérides precisas de algúncentro de calidad reconocida para la totalidad de las observaciones. Para 1993 existen órbitas precisasde los centros de análisis IGS: CODE, EMR, GFZ, JPL, SIO. Utilizar información precisa para elcomportamiento de los relojes de los satélites compatibles con las efemérides utilizadas en caso deestar disponible. Lo mismo es válido para los parámetros de orientación y rotación terrestres.
En el cálculo de las observaciones se utilizarán como valores a priori las mejores coordenadasdisponibles para las estaciones, sin fijar ni pesar las coordenadas de ninguna estación (red libre) conel único requisito de que sus errores sean a lo sumo del orden del metro. Recién en el último paso(compensación final de la red) se introducirán las coordenadas de todos los puntos SIRGAS presentesen el territorio nacional que estén vinculados a la red. De existir vinculaciones confiables a otrospuntos SIRGAS en países limítrofes, también podrán ser utilizados. Este procedimiento permite elavance de los trabajos aun antes de disponer de las coordenadas oficiales de los puntos SIRGAS(marzo de 1997), pues ellas son necesarias solamente en la última etapa del cálculo.
Al introducir las coordenadas SIRGAS como fiduciarias se debe cuidar que se encuentren definidasen el mismo sistema de referencia y época que las efemérides utilizadas. Estas coordenadas nodeberán entrar en el cálculo como fijas (sin error) sino acompañadas de los errores que les correspon-dan.
Se recomienda que las coordenadas oficiales de la red nacional sean las provenientes de la compensa-ción final excepto las de los puntos SIRGAS, los cuales deberán conservar sus coordenadasoriginales. Además, a fin de asegurar una mejor integración de las redes nacionales en un sistemacontinental homogéneo, se recomienda la conversión de los resultados finales al sistema que se adopte
para la solución final de SIRGAS, para la época 1995.42, lo que asegura el aprovechamiento máximode la precisión de las coordenadas SIRGAS.
Resultados e información a remitir al Grupo de Trabajo IICoordenadas finales de los puntos de la red acompañados por la matriz de variancias - covariancias opor lo menos con sus desviaciones estándar; diseño de la red; programa de observaciones seguido (se-siones, estaciones, intervalos de ocupación, receptores utilizados); procesamiento: software empleado;descripción de la estrategia de procesamiento (coordenadas a priori, efemérides, correcciones a losrelojes de los satélites, parámetros de orientación terrestre, máscara de elevación, combinaciones delas señales L1 y L2 utilizadas, tratamiento del retardo troposférico, tratamiento de las ambigüedades);coordenadas utilizadas para materializar el sistema de referencia; problemas detectados en el procesa-miento; estimadores de error obtenidos; datos de los autores del procesamiento, entidades a las quepertenecen y, eventualmente, datos de los consultores científicos que hubieren participado.
8.2 Grupo de trabajo III
En la oportunidad de la creación del Grupo III se aprobaron una serie de resoluciones que fijan las lí-neas de acción del propio grupo:1. Adoptar un sistema de referencia vertical único para toda la América del Sur.2. Realizar el sistema de referencia vertical por un conjunto de estaciones que tengan nivelación con
mediciones gravimétricas y coordenadas en el sistema SIRGAS, incluyendo los mareógrafos.3. Establecer un banco de datos para la localización de las estaciones altimétricas.4. Preparar un documento técnico para las decisiones nacionales.5. Organizar los datos gravimétricos.
Como consecuencia de la resolución 4 fue redactado un documento teórico sobre el problemaaltimétrico, que está incluido como anexo de los SISTEMAS GEODÉSICOS complementado con lasdefiniciones y recomendaciones que se incluyen a continuación.
Superficie de referencia para la definición de alturas.Toda nivelación clásica parte de un punto de referencia (datum vertical), el cual es determinado me-diante la observación del nivel del mar en largos períodos de tiempo y se asume coincidente con elgeoide. Sin embargo, debido al dinamismo oceánico del planeta, el mar presenta diferentes nivelesque dependen de la variación temporal de la superficie del mar (presión atmosférica, temperaturaoceánica, etc.) y de la posición geográfica del mareógrafo (corrientes oceánicas, densidad del agua,etc.), lo que se traduce en diferencias de nivel de hasta dos metros entre varios mareógrafos.
Para superar los inconvenientes tácitos en la definición vertical sustentada por los mareógrafos, esnecesario encontrar una superficie que constituya una referencia global, independiente del nivel delmar observado. El problema fundamental de la Geodesia es determinar la superficie equipotencial delcampo de la gravedad terrestre que coincide (en primera aproximación) con el nivel medio del mar encompleta calma. El comportamiento de dicha superficie depende de la caracterización que le asigna elcampo de gravedad y su deformación causada por la existencia de masas internas de diferentesdensidades. Su determinación, está sujeta a ciertas consideraciones teóricas que permiten tener encuenta dos conceptos:
Geoide: superficie equipotencial del campo de gravedad terrestre. Su estimación requiere de laformulación de hipótesis sobre la distribución de las masas internas del planeta.
Cuasi-geoide: superficie no equipotencial, muy cercana al geoide. Su determinación no requiere de hi-pótesis geofísicas, se basa en el modelamiento matemático del campo de gravedad normal.
A las alturas ortométricas les corresponde, como superficie de referencia, el geoide, mientras que a lasnormales, les corresponde el cuasi-geoide. En cuanto a las alturas elipsoidales, éstas están referidas almodelo geométrico terrestre (elipsoide de revolución) considerado, el cual implícitamente estádescrito por una superficie equipotencial normal obtenida a partir de formulaciones matemáticas yaestablecidas.
Realización de un marco de referencia vertical.Una vez definido el tipo de alturas y su plataforma correspondiente, es necesario materializar este sis-tema mediante el establecimiento de un conjunto de estaciones (red básica) que constituyan el puntode partida para la propagación del control vertical. Dentro de este conjunto, deben considerarse losmareógrafos que sirven de base para el sistema altimétrico actual, logrando de esta manera, suvinculación al nuevo y manteniendo la vigencia de las alturas definidas por el método clásico.
Las estaciones que conforman la red vertical básica tienen que ser niveladas geométricamente con co-rrección gravimétrica y estar definidas geodésicamente con posicionamiento GPS (datum SIRGAS).Estas características, complementadas con la definición de un modelo geoidal (cuasi-geoidal) para Su-damérica, permiten realizar el marco de referencia vertical.
Mantenimiento del sistema vertical de referencia.Al igual que la dinámica terrestre deforma las redes geodésicas horizontales, también altera lasaltimétricas. Los cambios en la posición vertical de la superficie topográfica se deben principalmentea:
a. Mutación de la superficie de referencia (geoide o cuasi-geoide) como consecuencia de lasmodificaciones en la distribución de las masas internas terrestres, generadas por subducción,obducción, desplazamiento o choque de las placas tectónicas.b. Variación de la superficie de referencia por cambio del nivel medio del mar a través del tiempo,incluyendo deshielo polar y cambios en la temperatura oceánica.c. Los movimientos verticales resultantes de deformaciones corticales, de la acomodación de capassedimentarias y modificaciones en el relieve topográfico.
Estos tres aspectos demandan del seguimiento continuo del marco de referencia vertical, con el propó-sito de establecer su variación y mantener la vigencia de las alturas definidas, mediante suactualización permanente.
Conclusiones y recomendaciones.De acuerdo con lo expuesto anteriormente, se recomienda que la definición del Sistema Vertical deReferencia para América del Sur se fundamente en dos tipos de alturas: las elipsoidales y lasnormales. Los argumentos se resumen en:
Las alturas elipsoidales son suficientes para definir un marco de referencia vertical preciso. No obs-tante, al ser esencialmente geométricas, éstas deben ser complementadas con un conjunto de alturasde tipo físico que permitan satisfacer las necesidades prácticas de los usuarios comunes.
Dentro de las alturas de tipo físico, se destacan las alturas normales y las ortométricas. Sin embargo,las normales se prefieren, ya que; a pesar de tener aplicación práctica similar a las ortométricas, en sudeterminación no se requiere de la formulación de hipótesis o modelos geofísicos de la densidad delas masas internas terrestres, facilitándose su evaluación a partir de los números geopotenciales y dela formulación matemática del campo de gravedad normal.
Las alturas normales utilizan como plataforma de referencia el cuasi-geoide, el cual se calcula normal-mente por métodos gravimétricos y satelitales. Mientras que, el geoide, superficie de referencia de las
alturas ortométricas, demanda de la formulación de modelos geofísicos para su determinación, lo quese traduce en la variación de las alturas, cada vez que cambie la hipótesis de estimación.
Las alturas normales se obtienen más fácilmente, que las ortométricas, a partir de las mediciones GPS.Esto se debe a que, en la primera clase, las alturas elipsoidales son disminuidas por cantidadescalculadas matemáticamente (alturas anómalas del cuasi-geoide), mientras que en la segunda, debenconsiderarse valores derivados de hipótesis geofísicas (ondulaciones geoidales).
Las alturas normales facilitan la combinación de las obtenidas a partir del posicionamiento GPS y suscorrespondientes, calculadas mediante la nivelación geométrica reducida a través de correcciones gra-vimétricas normales. Esta condición, garantiza una extensión más homogénea del control vertical enlos diferentes países de América del Sur, sin descuidar la consistencia de un marco de referenciavertical único.
La superficie de referencia debe definirse de acuerdo con el tipo de alturas seleccionado, la cual, eneste caso corresponde con el cuasi-geoide. Es conveniente que éste sea determinado de maneraconjunta en todos los países de América del Sur.
Finalmente, con el propósito de vincular los sistemas clásicos de referencia vertical, es necesariodeterminar las alturas normales de los mareógrafos que constituyen los diferentes dátum. Para elefecto, deben combinarse rastreos GPS, altimetría satelital y alturas anómalas del modelo cuasi-geoidal.
9. Consecuencias de la campaña SIRGAS 2000 sobre la red POSGAR
! La existencia de una red de la extensión y confiabilidad de SIRGAS otorga a la red nacionalPOSGAR en su versión de cálculo 1998, en base de aquella, la posibilidad de definir lascorrecciones de velocidades que adquirirán magnitudes significativas con el transcurso deltiempo.
! Es totalmente recomendable que las redes provinciales, mineras y otras que se implanten en elpaís se sometan al marco de referencia POSGAR.
! Es, asimismo, de vital importancia para los usuarios de los datos geodésicos la disponibilidadabierta de los mismos a fin de evitar esfuerzos duplicados en la extensión o densificación de lasredes. Un banco referencial, en tal sentido, sería un avance importante hacia la meta final.
Bibliografía
Correspondencia de la representación local con: Presidencia del Comité, Presidencias de los Gruposde Trabajo, Consejo Científico y entidades participantes.
Deutsches Geodätisches Forschungsinstitut Report on the Processing of the SIRGAS 95 GPSNetwork. München, 1996.
Documentos de la Conferencia de Asunción, 1993.Documentos de las Reuniones SIRGAS.Lauría, Eduardo A. y Cimbaro, Sergio R. RAMSAC (Red Argentina de Monitoreo Satelital
Continuo). Instituto Geográfico Militar, 1999.Natali, María Paula. Dos Nuevas Estaciones Permanentes. Asociación Argentina de Geofísicos y Geo-
destas. Boletín 79, mayo 2000.SIRGAS, Relatório Final. Río de Janeiro, 1997.
ANEXO I
Autoridades del proyecto y la conformación actual de la representación argentina.
Comité de Proyecto
Presidente: Ing. Luiz Paulo Souto Fortes (IBGE, Brasil); [email protected]
Grupo de Trabajo I – Sistema de ReferenciaPresidente: Dr. Melvin Hoyer (Universidad de Zulia, Venezuela); [email protected]
Grupo de Trabajo II – Datum GeocéntricoPresidente: Mayor Rodrigo Barriga (Instituto Geográfico Militar, Chile); [email protected]
Grupo de Trabajo III – Datum VerticalPresidente: Ing. Roberto Teixeira Luz (IBGE, Brasil); [email protected]
Representación argentina (desde el 16 de diciembre de 1999)
Comité EjecutivoAgrim. Rubén C. Rodríguez; [email protected]. Claudio Brunini; [email protected]
Grupo de Trabajo IMayor Eduardo Andrés Lauría; [email protected]. Sergio Cimbaro; [email protected]
Grupo de Trabajo IIIng. Jorge Pardo; [email protected]. Osvaldo Della Palma; [email protected]
Grupo de Trabajo IIIDr. Juan Moirano; [email protected]. Graciela Font; [email protected]