Conceptos geodésicos básicos

Representación de la Tierra

Desde hace siglos, los cartógrafos al tener más suposiciones que certezas, completaron sus mapas con proyecciones, como en el caso de este mapa del siglo XVII.

Desde el segundo siglo del Imperio Romano los cartógrafos fueron plenamente conscientes de que es imposible lograr un mapa que represente correctamente el mundo entero, y esto por una simple razón: el mundo es esférico y los mapas son planos. Con un simple ejercicio como puede ser dibujar los continentes en la cáscara de una naranja y después remover la cáscara y extenderla, posiblemente se llegue a algo como esto: (lo mismo pasa con el planeta Tierra)

Geodesia

Es una de las ciencias más antiguas desarrolladas por el ser humano. Tiene por objetivo el estudio y determinación de la forma y dimensiones de al globo terrestre o de gran parte de él y construir los mapas correspondientes. 

Recordemos que desde la antigüedad, se han formulado numerosas hipótesis sobre la forma que la Tierra tenía, las cuales van desde suponer la Tierra plana a admitir la evidencia de que esta ha de tener forma esférica (o similar) Incluso al día de hoy grupos como la Flat Earth Society sostienen que la Tierra es plana. 

La Geodesia es una ciencia fundamentada en la Física y en las Matemáticas, cuyos resultados constituyen la base geométrica para otras ramas del conocimiento geográfico como son la topografía, la cartografía, la fotogrametría, la navegación, así como ingenierías de todo tipo y hasta para fines militares y programas espaciales. Guarda estrecha relación con la astronomía y la geofísica. 

Su gran importancia radica en parte gracias a que plantea modelos que puedan recoger la complejidad natural de la superficie terrestre y expresarla de una forma más simple y fácil de manejar. Posibilita representar cartográficamente territorios muy extensos. 

Podemos dividirla en dos categorías: 

• La geodesia superior o geodesia propiamente dicha, dividida entre geodesia física y matemática, trata de determinar y representar la figura de la Tierra en términos globales. 
• La geodesia práctica o topografía, estudia y representa partes menores de la Tierra donde la superficie puede ser considerada plana.

Elipsoide de referencia y Geoide

A la hora de buscar un modelo que se ajuste de manera similar a la forma de la Tierra, existen dos modelos básicos:

• Elipsoide de referencia
• Geoide

De estos dos modelos el elipsoide es más preciso y necesario a la hora de elaborar cartografía de zonas no muy extensas. A gran escala y para determinadas tareas, es habitual suponer la Tierra con una forma perfectamente esférica. 

Para comprender mejor el elipsoide es importante conocer que: 

• Está definido por dos parámetros: el semieje mayor y el semieje menor.
• En el caso de la tierra estos corresponden al radio ecutorial y el radio polar.
• La relación existente entre estas dos medidas define el grado de achatamiento del elipsoide, es decir f=r1-r2/r1
• Es la forma geométrica que mejor se adapta a la forma real de la Tierray po tanto la que mejor permite idealizarla, logrando un mayor ajuste.
• Una vez que se dispone de una expresión teórica para la forma de la Tierra, el siguiente paso es la determinación de los parámetros que definen esta. En el caso de utilizar la esfera, hay que calcular su radio. En caso de asumir el elipsoide como forma de referencia, deben determinarse las medidas de los semiejes menor y mayor.
• Debido a la evolución histórica de la idea de elipsoide de referencia, las medidas de los semiejes que lo definen no son únicas.
• No en todos lugares y en todas las circunstancias se emplea un mismo elipsoide caracterizado por unos valores r1 y r2 idénticos.
• Esto es debido principalmente al hecho de que un determinado elipsoide no se adapta de modo igualmente preciso a todas las regiones terrestres, y el elipsoide que proporciona un mejor ajuste para un área dada (por ejemplo, un continente o país) puede no ser el mejor en otra zona de la Tierra alejada de la primera.
• Se podría afirmar que en 1980 se determinó finalmente el tamaño casi exacto de la Tierra, los dos últimos elipsoides más conocidos, GRS80 y WGS84 difieren en una décima de mm.

Algunos elipsoides y sus parámetros característicos

• El elipsoide internacional de 1909 o 1924 o de Hayford ha sido usado oficialmente para la cartografía española hasta agosto de 2007.
• El elipsoide WGS84 se obtuvo con la creación del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) y es uno de los más usados en todo el mundo.
• El GRS80, prácticamente idéntico al WGS84 , es el oficial de la Unión Europea y desde agosto 2007 en España.

Datum

• Es un punto fundamental que sirve de referencia de un punto coordenado. 
• Es el conjunto formado por una superficie de referencia (elipsoide) y un punto en el que esta se enlaza al geoide. 
• En geodesia un datum es un conjunto de puntos de referencia en la superficie terrestre con los cuales las medidas de la posición son tomadas y un modelo asociado de la forma de la tierra (elipsoide de referencia) para definir el sistema de coordenadas geográfico.
  

• Muchos países generaron su cartografía usando el elipsoide y el datum que se ajustaban mejor a su territorio. Por ejemplo en  España para toda la cartografía oficial se usó como punto fundamental (Datum) una torre situada en una ciudad que se llama Potsdam (está al Este de Greenwhich, en el Reino Unido). Todos los demás puntos geográficos que se creen deben usar Potsdam como referencia. De esta forma vamos construyendo el resto de los puntos del plano.

Va

Sistema de Coordenadas

Puesto que la superficie de referencia que consideramos es un elipsoide, lo más lógico es recurrir a los elementos de la geometría esférica y utilizar estos para definir el sistema de referencia. De ellos derivan los conceptos de latitud y longitud, empleados para establecer las coordenadas  geográficas de un punto. 

Coordenadas Geográficas

Latitud

• La latitud es de 0◦ en el ecuador, que divide el globo en los hemisferios Norte y Sur.
• La latitud puede expresarse especificando si el punto se sitúa al norte o al sur, por ejemplo 24◦, 21’ 11” N, o bien utilizando un signo, en cuyo caso los puntos al Sur del ecuador tienen signo negativo.

Longitud

• Como meridiano de referencia internacional se toma aquel que pasa por el observatorio de Greenwich, en el Reino Unido.
• Este divide a su vez el globo en dos hemisferios: el Este y el Oeste. La longitud puede expresarse especificando si el punto se sitúa al Este o al Oeste, por ejemplo 32◦, 12’ 43” E, o bien utilizando un signo, en cuyo caso los puntos al Oeste del meridiano de referencia tienen signo negativo.

Resultan de gran utilidad, especialmente cuando se trabaja con grandes regiones. No obstante, no se trata de un sistema cartesiano, y tareas como la medición de áreas o distancias es mucho más complicada.

Si bien la distancia entre dos paralelos es prácticamente constante (es decir, un grado de latitud equivale más o menos a una misma distancia en todos los puntos), la distancia entre dos meridianos no lo es, y varia entre unos 11,3 kilómetros en el Ecuador hasta los cero kilómetros en los polos, donde los meridianos convergen.

Proyecciones Cartográficas

El proceso de asignar una coordenada plana a cada punto de la superficie de la Tierra (que no es plana) se conoce como proyección cartográfica. La proyección cartográfica permite representar una superficie esférica como la Tierra en una lámina de papel plana (Bugayevskiy y Snyder; 1995; ESRI,1994).

Debido a que la tierra es redonda y los mapas son planos, obtener información de la superficie curva a la plana requiere una fórmula matemática llamada proyección cartográfica. Una proyección cartográfica transforma ubicaciones de latitud y longitud en coordendas  X, Y. Las ubicaciones se expresan como latitud y longitud en el globo, pero como coordenadas X, Y en un mapa (0,0).

Se puede pensar que podemos obtener una representación plana de la superficie de una esfera o un elipsoide si tomamos esta y la extendemos hasta dejarla plana. Esto, sin embargo, no resulta posible, ya que dicha superficie no puede desarrollarse y quedar plana. Por ello, hay que buscar una forma distinta de relacionar los puntos en la superficie tridimensional con nuevos puntos en un plano. 

A los puntos A,B y C sobre la superficie del elipsoide les asocian equivalentes a,b y c sobre un plano. Puede apreciarse en la figura que se producen distorsiones al realizar la proyección. Ciertas propiedades no se reproducen con fidelidad al pasar puntos desde la superficie curva al plano. Siempre va a existir distorsión.

Este proceso de aplanamiento de la tierra crea distorsiones en distancia, área, forma y dirección. El resultado es que todos los mapas planos están distorsionados en algún grado de estas propiedades espaciales. Afortunadamente hay muchas proyecciones cartográficas, se distinguen por su idoneidad para representar una porción y una cantidad particular de la superficie terrestre y por su habilidad para preservar distancia, área, forma o dirección.

Algunas proyecciones cartográficas  minimizan la distorsión en una propiedad a costa de otra, mientras que otras se esfuerzan para balancear la distorsión total. 

Existen más de 1000 proyecciones para el mundo.

Veamos algunos ejemplos:

Para aprender más sobres las proyecciones los invito a ver este video: 

Una de las proyecciones más ampliamente utilizadas es la Proyección de Mercator, esta representación inventada por el cartógrafo Gerardus Mercator en 1569 es hoy usada a nivel mundial.

La proyección Mercator no conserva las relaciones entre áreas para valores distintos de latitud. Por ello los mapamundis realizados según esta proyección exageran la superficie aparente de las tierras situadas cerca de los polos Norte y Sur.

La principal razón por la que esta representación se volvió tan popular es porque al permitir trazar fácilmente las rutas marítimas de rumbo constante como líneas rectas, resultaba muy útil para la navegación. El problema es que para lograr esto, el tamaño de los países está BASTANTE distorsionado.

Groenlandia aparece aproximadamente del tamaño de África, cuando en realidad el área de África es aproximadamente 14 veces la de Groenlandia

Alaska aparece similar en tamaño a Brasil, cuando el área de Brasil es casi 5 veces la de Alaska

¿Una visión más realista?

O así?

¿Geopolítica en acción?

Esta desproporción en las dimensiones de los países más cercanos a los polos (muchos de ellos coinciden con las grandes potencias económicas del mundo ya que los países menos desarrollados se sitúan alrededor del Ecuador) creando prejuicios y perpetuando una concepción eurocéntrica u occidentalcéntrica, dando una sensación de centralidad europea y norteamericana.

Los invito a ver el siguiente video al respecto: