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Sistemas de Coordenadas de Referencia
- 1. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI 0 jevargase@udistrital.edu.co Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS Aplicaciones en Georeferenciación Universidad Distrital Francisco José de Caldas III Seminario de Geomática Sociedad Colombiana de Ingenieros 29.10.2010 Jairo Eduardo Vargas Echavarría
- 2. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI 1 Objetivo •Redefinir y aclarar los conceptos básicos de los sistemas de Coordenadas de referencia CRS. •Preparar los elementos conceptuales para el entendimiento de la Normativa ISO 19111 CTN 028 •Presentación de algunas de las tendencias en el Manejo de la Información de los CRS
- 3. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI 2 Contenido 1. Definiciones •Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS •Datum 2. Estándares y especificaciones •Estándar ISO 19111 CRS •Especificación ESRI/ArcGIS 3. Operaciones espaciales entre CRS •Transformación •Conversión •Concatenación 4. Aplicaciones y manejo de CRS 2
- 4. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI 3 CRS Definiciones 3
- 5. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI Sistemas de Coordenadas: Los sistemas de coordenadas comprenden el conjunto de reglas para la determinación de Coordenadas conjunto de valores (numéricos) que definen la posición en un sistema. Para los profesionales de las ciencias de la tierra un sistema de coordenadas es una forma matemática de representar el espacio físico para describirlo y simularlo. 4
- 6. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI Sistemas de Coordenadas 1-2 Matemáticamente Cartesianas 2D Cartesianas 3D Espacio Plano Cilíndricas Esféricas Elipsoidales Espacio Curvo 5
- 7. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI ISO Comité técnico 211 Información Geográfica/ Geomática, brinda los elementos conceptuales y metodológicos para el manejo de la información espacial, entre otras tareas el comité técnico 211, ha generado estándares y normativa aplicable para: •Características de acceso a la información geográfica •Sistemas de Referencia y Coordenadas •Esquemas espacio temporales •Localización Basada en Servicios LBS •Metadatos •Servicios de mapas en la Web •imágenes de satélite 6
- 8. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI ISO 19111 Referenciación espacial por coordenadas Esta Norma Internacional define el esquema conceptual para la descripción de la referenciación espacial por coordenadas. Describe el mínimo de datos necesarios para definir Sistemas de Coordenadas de Referencia (Coordinate Reference Systems, CRS) 2D-3D También proporciona la descripción de las operaciones entre CRS 7
- 9. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS Sistemas de Coordenadas (concepto matemático) referidos o ligados a la tierra, mediante un elemento llamado datum Sistema de Coordenadas Datum ―Superficie Terrestre‖ 8
- 10. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI 9 Datum
- 11. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI Datum (ISO 19111) 10 Datum: Parámetro o conjunto de parámetros que sirven como referencia o base para el cálculo de otros parámetros. NOTA.- Un datum define la posición del origen, la escala y la orientación de los ejes del sistema de coordenadas. Datum geodésico: Datum que describe la relación de un sistema de coordenadas con la Tierra (Asociado a un elipsoide) Datum para ingeniería; datum local: Datum que describe la relación de un sistema de coordenadas con una referencia local. Datum vertical: Datum que describe la relación de las altitudes relacionadas con la gravedad con la Tierra, casi siempre referidos a un nivel medio del mar.
- 12. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI Datum (ISO 19111) Un datum define la posición del origen, la escala y la orientación de los ejes del sistema de coordenadas. 11 Punto de enganche del SR Definido Convencionalmente La ubicación del punto, genera un desplazamiento del elipsoide asociado.
- 13. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI Z Y X [t0] ECEF N,E ∆Y ∆X ∆Z Punto Datum F,l Datum como conjunto de Parámetros que permiten vincular un Elipsoide Biaxial (2D) respecto a un sistema de Referencia geocéntrico En la practica
- 14. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI Datum (Punto) Ejemplo: Datum Bogotá Observatorio Astronómico Datum (Conjunto) Elipsoide Parámetros ( 3P, 7P, 10P) Método 13 Lat: 4º 35’ 56,57‖ N Long: 74º 04º 51.30‖W Elipsoide Int Hayford
- 15. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI Sistema de Coordenadas Proyectado Componente Geográfico Elipsoide Latitud Origen Longitud Origen Componente Plano Tipo Proyección Falso Norte Falso Este Factor Escala Unidades ZONA N,E Punto Datum fl
- 16. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI 15 CRS Estándares y Especificaciones 15
- 17. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI 16 Estándares y Especificaciones en CRS ISO 19111 OGP (EPSG) OGC Tipo Descripción Geográfico 3D Es un sistema 3D con ejes de Latitud Longitud y altura elipsoidal Geográfico 2D Es un sistema 2D con ejes de Latitud Longitud Proyectado Es un sistema de georeferenciación por coordenadas en un sistema 2D definidos por Norte y Este Vertical Es un Sistema 1D con un eje llamado Altura orthométrica, Elevación o depresión, se mide en referencia al campo de gravedad local Compuesto Un sistema de Coordenadas geográfico 2D combinado con uno Vertical 1D pero que actúan independientemente Ingeniería Un sistema de referencia en 1D, 2D o 3D que no está basado en los geográficos ni en verticales, sistemas locales o grillas en 3D para ingeniería o sísmica
- 18. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI 1-3 17 ISO 19111: Sistemas de Coordenadas de Referencia Datum Sistema de Coordenadas Sistema de Coordenadas de Referencia CRS Geodésico Vertical Ingeniería Cartesiano Esférico Elipsoidal Vertical
- 19. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI 1-3 Simple 18 Compuesto Datum Sistema de Coordenadas Sistema de Coordenadas de Referencia CRS Simple Sistema de Coordenadas de Referencia 1 Sistema de Coordenadas de Referencia CRS Compuesto Datum 1 Sistema de Coordenadas 1 Sistema de Coordenadas de Referencia 2 (vertical) Datum 2 Sistema de Coordenadas 2 ISO 19111: Clasificación de los CRS
- 20. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI 19 Especificación ESRI (ArcGIS) Sistemas de Coordenadas Geográfico Proyectado Vertical Especificación ESRI: Sistemas de Coordenadas -ArcGIS
- 21. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI 20 Especificación de ESRI: Coordinate System Sistema de Coordenadas ArcGIS SCG Geográfico SCP Proyectado SCV Vertical
- 22. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI 1-3 Especificación ESRI SCG Sistema de Coordenadas Geográficos DATUM •Elipsoide •Primer Meridiano •Unidades 21 GEOGCS["GCS_WGS_1984― DATUM["D_WGS_1984― SPHEROID["WGS_1984― 6378137,298.257223563]] PRIMEM["Greenwich",0], UNIT["Degree",0.017453292519943295]]
- 23. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI DATUM •Nombre •Elipsoide •Primer Meridiano •Unidades 22 Especificación ESRI SCP Sistema de Coordenadas Proyectados PROJCS["Colombia_West_West_Zone", GEOGCS["GCS_Bogota",DATUM["D_Bogota― SPHEROID["International_1924",6378388.0,297.0]] PRIMEM["Greenwich",0.0] UNIT["Degree",0.0174532925199433]] PROJECTION["Transverse_Mercator"] PARAMETER["False_Easting",1000000.0] PARAMETER["False_Northing",1000000.0] PARAMETER["Central_Meridian",-80.08091666666667] PARAMETER["Scale_Factor",1.0] PARAMETER["Latitude_Of_Origin",4.599047222222222] UNIT["Meter",1.0]] Tipo Proyección: •Zona Origen l0, f0 Falso Norte, Falso Este Factor Escala Unidades
- 24. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI 23 Especificación ESRI SCV Sistema de Coordenadas Vertical VERTCS["WGS_1984― DATUM["D_WGS_1984‖ SPHEROID["WGS_1984",6378137.0,298.257223563]] PARAMETER["Vertical_Shift",0.0] PARAMETER["Direction",1.0] UNIT["Meter",1.0]]
- 25. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI 24 Operaciones Espaciales entre CRS 24
- 26. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI 1-3 Operaciones entre CRS: Transformación 25 • Una Operación entre dos sistemas de coordenadas de referencia CRS (geográfico-proyectado) siempre sobre el mismo datum, involucra el cambio del formato de coordenadas ejemplo: grados, minutos, segundos a metros. Conversión • Consiste en el traslado de coordenadas entre dos sistemas de referencia, los cuales tienen asociados datum diferentes. Transformación • Es un procedimiento de conversión y/o transformación ejecutado secuencialmente para la operación de dos sistemas de coordenadas de referencia asociadas a dios datum diferentes. Concatenación
- 27. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI 1-3 Operaciones entre CRS: Transformación Transformación: Trasladar desde un SCG (Datum) a otro, NO implica el cambio del formato de coordenadas (GG MM SS.SSS) 26 SCP1 SCP2 DATUM A DATUM B Lat, Long, h N,E Lat, Long, h N,E Transformación Afinidad Bidimensional Transformación Geocéntrica 3P Molodensky Badekas 3P Coordinate Frame 7P Molodensky Badekas 10P
- 28. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI 1-3 Operaciones entre CRS: Conversión Conversión: Una Operación entre dos sistemas de coordenadas de referencia (geográfico-proyectado) siempre sobre el mismo datum, involucra el cambio del formato 27 SCR P1 DATUM A Lat, Long, h N,E Conversión Gauss-Kruger ó Planas Locales A Geodésicas
- 29. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI Inconvenientes en la Conversión Factor de Escala: es proporcional a la Elevación (H) de la zona del proyecto, determina la relación entre la Dist. en Terreno y la Dist. en el calculada por coordenadas. 28 SCP1 DATUM A Conversión Lat, Long, h N,EA B Plano hA Plano hB Plano hm S Dist Horz Hm F Esc = RM + Hm RM
- 30. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI 1-3 Operaciones entre CRS: Concatenación Concatenación: Es un procedimiento de conversión y/o transformación ejecutado secuencialmente entre dos CRS. 29 SCP1 SCP2 DATUM A DATUM B Lat, Long, h N,E Lat, Long, h N,E Geocéntrica 3P Molodensky Badekas 3P Coordinate Frame 7P Molodensky Badekas 10P Transformación Conversión Gauss-Kruger ó Planas Locales A Geodésicas Conversión Geodésicas a Gauss-Kruger ó Planas Locales
- 31. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI Datum en Colombia 30 1940 1990 2005 Cartografía Cartografía GPS MAGNA Cartografía GPS Definición del Datum Bogotá para el desarrollo de la cartografía Llegada a Colombia de la Tecnología GNSS- GPS Adopción del ITRS MAGNA-SIRGAS
- 32. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI z x y z x y Datum Bogotá Z Y X ECEF Z Y X [t] ECEF Z Y X [t0] ECEF MAGNA-SIRGAS Transformación 3P DMA •Geocéntrica •Molodensky Stand/abrev Datum WGS84 Transformación 7P-10P Similitud Molodensky-Badekas No hay Transformación Actualizar Época a [t0]
- 33. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI Datum vs Origen 32
- 34. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI 33 Aplicaciones y manejo de los CRS 33
- 35. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI 34 Estándares y Especificaciones en CRS ISO 19111 OGC Open Geoespatial Consorcium OPEN GIS Grass GVSig WCTS Web Cordinate Transformation Services EPSG/OGP Implementaciones
- 36. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI 35 OGP: international Association of Oil and Gas Producers http://www.epsg.org (1986-2005) EPSG (European Petroleum Survey Group), formado por especialistas en el campo de la Geodesia, Topografía y Cartografia adscrito al sector de los hidrocarburos en Europa. (2005) Organismo científico de la Asociación Internacional de Productores de Petróleo y Gas, retoma los trabajos del EPSG. Como Grupo de especialistas diseñó un Dataset (BD) con las disposiciones de la norma ISO 19111 y compilo los parámetros de los CRS a nivel mundial.
- 37. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI 36 OGP: international Association of Oil and Gas Producers http://www.epsg.org
- 38. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI 37 DATASET EPSG http://www.epsg.org
- 39. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI 38 Aplicaciones en Open GIS y commercial GIS GVSIG, GRASS, MAPINFO
- 40. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI 39 Web Coordinate Transformation Service (WCTS)
- 41. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI 40 ISO/FDIS 19111:2002(E) Geographic information — Spatial referencing by coordinates ANALISIS GEOGRAFICOPS ISSN 0120-8551 Instituto Geográfica o Agustín Codazzi IGAC 2007 Numero 37 1-148/-2007 OGP Surveying and Positioning Guidance Note number 7, part 1 – November 2009 Datums and Map Projections, Illiffe and Lott, Whittles Publishing 2007 ISO 19111-2:2009 Geographic information -- Spatial referencing by coordinates -- Part 2: Extension for parametric values ISO 19111:2007 Geographic information -- Spatial referencing by coordinates ISO/TS 19101-2:2008 Geographic information -- Reference model -- Part 2: Imagery ICONTEC, Instituto Colombiano de normas técnicas y certificación, 2002 NTC 4611 - INFORMACION GEOGRAFICA. METADATO GEOGRAFICO. ICONTEC, Instituto Colombiano de normas técnicas y certificación, 2003 NTC 5204 - PRECISION DE REDES GEODESICAS. ICONTEC, Instituto Colombiano de normas técnicas y certificación, 2003 NTC 5205 - PRECISION DE DATOS ESPACIALES (PDE) http://portales.puj.edu.co/objetosdeaprendizaje/Online/OA04/Imagenes/Sistemas%20de%20coordenadas/09.jpg http://www.genciencia.com/quiz-genciencia/quiz-genciencia-distancia-entre-dos-puntos http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Volume_element_spherical_coordinates.JPG http://www.monlau.es/btecnologico/fisica/magnitudes/mag3.htm http://www.augi.com/publications/hotnews.asp?page=1241 http://www.rab3d.com/tutorial_started.html http://opencts.org/guidedwcts.php Otros Gráficos: Derechos reservados del autor Referencias: Fuentes:
- 42. Jairo Eduardo Vargas Sistemas de Coordenadas de Referencia CRS – III Seminario Geomática SCI 41 Preguntas Gracias