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Diseño geodésico 1 I ciclo, 2014 José Francisco Valverde Calderón

Diseño geodésico 1 I ciclo, 2014 José Francisco Valverde Calderón Email: jose.valverde.calderon@una.cr Sitio web: www.jfvc.wordpress.com. Profesor: José Francisco Valverde C. Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014. Capítulo 2 Diseño y optimización de redes geodésicas globales

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Diseño geodésico 1 I ciclo, 2014 José Francisco Valverde Calderón

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  1. Diseño geodésico 1 I ciclo, 2014 José Francisco Valverde Calderón Email: jose.valverde.calderon@una.cr Sitio web: www.jfvc.wordpress.com Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  2. Capítulo 2 Diseño y optimización de redes geodésicas globales 2.1 Red de vínculo con redes mundiales Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  3. Jerarquía de los marcos de referencia geodésicos modernos: Fijo en la Tierra (ECEF) ITRF Terrestre Global EOP Celeste Inercial Fijo en el espacio ICRF • El Marco de Referencia Terrestre luego se densifica a los siguientes niveles: • Continental(SIRGAS, EUREF, AFREF, …) • Nacional (CR05) • Regional / Local Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  4. Redes globales y sus densificaciones Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  5. Las modernas técnicas de la geodesia satelital permiten: • Estimar la posición y velocidades de estaciones terrestres (ITRF) • Estimar las coordenadas de las fuentes (ICRF) • Estimar los EOP (vínculo entre el ITRF y el ICRF) • Estimar parámetros atmosféricos (tropósfera, ionósfera) • Estimar parámetros para modelar el campo de gravedad • Estimas orbitas satelitales Ejemplo de EOP Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  6. Parámetros de orientación de la Tierra Tomado de: Combinationmethod of differentspacegeodesytechniquesfor EOP and terrestrialreferenceframedetermination, VojtechStefka, 2011 Profesor: José Francisco Valverde C

  7. Sistema de referencia • Definición de constantes, modelos, parámetros, que sirven como base para la representación de la geometría de la superficie terrestre y su variación en el tiempo. • El sistema de referencia es la definición conceptual completa de cómo un sistema coordenado esta formado. Define el origen y la orientación de los planos fundamentales o ejes del sistema • Las coordenadas de una estación son válidas para el instante de la definición. • Para cualquier otra época, se debe considerar el cambio en las posición de la estación • Esto se puede hacer al conocer la cinemática de la misma (velocidad) o trabajando con soluciones semanales Profesor: José Francisco Valverde C

  8. Sistema de referencia Tomado de: Featherstone, 1996 Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  9. Marco de referencia • Realización (materialización) de un sistema de referencia por un conjunto de entidades físicas y matemáticas • Por ejemplo, un conjunto de estaciones, con coordenadas geocéntricas tridimensionales X,Y,Z para una época fija y variaciones lineales en el tiempo, o sea velocidades constantes (dX/dt, dY/dt, dZ/dt). • Técnicas utilizadas para la definición del ICRF y el ITRF: • VLBI. • SLR. • GNSS. • DORIS. Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  10. Marco de referencia • El ITRS se define de la siguiente forma: • Origen: Geocéntrico • La longitud es el metro del SI • La orientación coincide con el Origen Internacional Convencional y un meridiano de referencia • La realización del ITRS son los Marcos de Referencia Terrestre Internacional (ITRF). • Con base a los resultados obtenidos mediante cada una de estas técnicas (que son independientes) se determinar los ITRF. • El mantenimiento de estos no es fácil, debido principalmente a las deformaciones que se presentan en la corteza terrestre. • Se requiere de varios modelos para considerar el comportamiento de las placas tectónicas, entre otros. Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  11. Marco de referencia • A la fecha se tienen calculados los ITRF88, ITRF89, ITRF90, ITRF91, ITRF93, ITRF94, ITRF96, ITRF97, ITRF00, ITRF05. • La realización del ITRF mas actual es el ITRF08. • Se espera que este año sea publicado el ITRF2013 • Mas información en: http://itrf.ign.fr/ITRF_solutions/2013/CFP-ITRF2013-27-03-2013.pdf • El IGS produce su propio marco de referencia, llamado IGSXX. Estos son consistentes con la definición del ITRF, aunque solo se usan observaciones GPS “Callforparticipation” en el cálculo del ITRF2013 Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  12. Marco de referencia Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  13. Marco de referencia Ejemplo de la red global propuesta al momento de efectuar el “Callforparticipation” para la formación del IGS Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  14. Marco de referencia Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  15. IGS08 IGS08 Network IGS08 Core Network Conformada por 91 estaciones Profesor: José Francisco Valverde C

  16. IGb08 IGb08 Network IGb08 Core Network Conformada por 92 estaciones Profesor: José Francisco Valverde C

  17. IGb08 y SIRGAS Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014 Tomado de : http://www.sirgas.org/index.php?id=153, 2014

  18. Estudio del efecto del terremoto del 05 de septiembre de 2012 Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  19. Estudio del efecto del terremoto del 05 de septiembre de 2012 Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014 Estaciones de referencia

  20. Información de las estaciones de la red del IGS Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014 Profesor: José Francisco Valverde C

  21. Información de las estaciones de la red del IGS Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  22. Información de las estaciones de la red del IGS Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  23. Enlace a marcos de referencia • Formas en que se puede enlazar las observaciones a un marco de referencia preestablecido. • Es necesario conocer las coordenadas de la estación(es) de referencia en la época de medición. • Velocidad derivada de un modelo+ coordenadas en la época de referencia. • Solución multianual + velocidad (modelo lineal, variación secular). • Soluciones semanales Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  24. Enlace a marcos de referencia • Las coordenadas de un punto son validas únicamente para t0. • Para el adecuado mantenimiento del MR, es necesario considerar la variación de las coordenadas de las estaciones de referencia • Este movimiento se debe principalmente a la deformación de la corteza terrestre • Se debe conocer la velocidad con que se mueve el punto de referencia. • El problema es mas complejo, por la posibilidad de que se den deformaciones locales y que estas no sean detectadas. • Por ellos, el “estado del arte” recomienda tener los marcos de referencia definidos por medio de EMC. • Cuando se hacen densificaciones de redes geodésicas enlazadas a redes nacionales, es necesario considerar la actualización de las coordenadas a la época de medición. Profesor: José Francisco Valverde C Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  25. Enlace a marcos de referencia • Se debe tener mediciones continuas durante por lo menos dos años, para determinar la velocidad de una estación para identificar variaciones estacionales en la posición de la estación. • Hay dos posibilidades para conocer la velocidad de una estación: • Que sea determinada mediante un ajuste (combinación). • Que sea interpolada a partir de un modelo de velocidades. • Los modelos de velocidades, son modelos 2D que describen la magnitud y la dirección de los movimientos de las placas tectónicas. • Por ejemplo, se tiene el modelo NNR NUVEL 1A, el cual es un modelo geológico-geofísico. • Uno de los problemas de este modelo es que omite zonas de deformación, como lo es la cordillera de los Andes. Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  26. Modelo NNR NUVEL 1A Tomado de: http://www.dgfi.badw.de/fileadmin/platemotions/index.html Profesor: José Francisco Valverde C Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  27. Modelo PB2002 Tomado de: http://www.dgfi.badw.de/fileadmin/platemotions/index.html Profesor: José Francisco Valverde C Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  28. Modelo APKIM2005 Tomado de: http://www.dgfi.badw.de/fileadmin/platemotions/index.html Profesor: José Francisco Valverde C Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  29. Modelo VeMos Tomado de: http://www.sirgas.org/index.php?id=54&L= Profesor: José Francisco Valverde C Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  30. Enlace a marcos de referencia • 2.1.a.1 Velocidad derivada de un modelo+ coordenadas en la época de referencia • Actualización de coordenadas en un ITRF • Información disponible: • Para tener las coordenadas de la estación en cualquier otra época t, distinta a la época actual, de aplica el siguiente modelo: Profesor: José Francisco Valverde C Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  31. Enlace a marcos de referencia • 2.1.a.2 Solución multianual + velocidad producto del ajuste • La siguiente información es tomada del sitio web: http://www.sirgas.org/index.php?id=154 • “La cinemática de la red SIRGAS-CON es determinada mediante elcálculo periódico de soluciones multianuales, las cuales resultan de la combinaciónde las soluciones semanales semilibres….” • “El cálculo de las soluciones multianuales incluye la identificación de discontinuidadesen la posición de las estaciones, ya sea por eventos esporádicos como desplazamientos sísmicos o cambios en la configuración de las antenas…” • La solución multianual más reciente (SIR11P01) incluye todas las soluciones semanales calculadas por los centros de análisis SIRGAS entre 2000-01-02 y 2011-04-16, fecha en que se empezó a utilizar el  IGS08. Profesor: José Francisco Valverde C Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  32. Enlace a marcos de referencia • “La solución SIR11P01 provee coordenadas y velocidades constantes para 230 estaciones referidas al ITRF2008, época 2005.0 • La precisión final de las coordenadas se ha estimado en: posición horizontal: ±1,0 mm; posición vertical:±2,4 mm; velocidad horizontal:±0,7 mm/a; velocidad vertical:±1,1 mm/a” Profesor: José Francisco Valverde C Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  33. Solución multianual, SIRGAS Profesor: José Francisco Valverde C Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  34. Solución multianual, SIRGAS Profesor: José Francisco Valverde C Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  35. Coordenadas, estaciones ITRF Profesor: José Francisco Valverde C Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  36. Coordenadas, estaciones ITRF Profesor: José Francisco Valverde C Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  37. 2.1.a.3 Soluciones semanales Solución multianual Soluciones semanales Tomado de: Alternative definitions and realizations of the terrestrial reference frames, Drewes et al, 2010 Profesor: José Francisco Valverde C Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  38. 2.1.a.3 Soluciones semanales Estación MANA Con velocidad de la solución multianual Soluciones semanales Profesor: José Francisco Valverde C Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  39. 2.1.a.3 Soluciones semanales “Problemas” por eventos sísmicos de magnitud importante Profesor: José Francisco Valverde C Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  40. 2.1.a.3 Soluciones semanales “Problemas” por eventos sísmicos de magnitud importante Profesor: José Francisco Valverde C Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  41. 2.1.a.3 Soluciones semanales No se sabe que paso en enero de 2012 Profesor: José Francisco Valverde C Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  42. 2.1.a.3 Soluciones semanales ORBGEN, salto por cambio marco de referencia Profesor: José Francisco Valverde C Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  43. 2.1.a.3 Soluciones semanales Profesor: José Francisco Valverde C Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  44. 2.1.a.3 Soluciones semanales Profesor: José Francisco Valverde C Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  45. 2.1.a.3 Soluciones semanales Profesor: José Francisco Valverde C Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  46. 2.2 Evaluación de la exactitud2.3 Software especial de procesamiento Profesor: José Francisco Valverde C Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  47. 2.2 Evaluación de la exactitud • El enlace a redes globales tiene la característica de que, dependiendo de la disponibilidad de estaciones, se podría requerir de sesiones de medición muy prolongadas, en caso de que no hayan estaciones próxima al sitio de trabajo. • Esto además implica consideraciones adicionales en el procesamiento de los datos y el modelado de errores. Profesor: José Francisco Valverde C Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  48. Referenciación de una red geodésica a determinado marco de referencia • En el posicionamiento diferencial se ajustan primero las líneas de base que conforman la red. • Esto quiere decir que se obtiene con una muy alta precisión la distancia entre las estaciones. • Sin embargo, las coordenadas de las estaciones son desconocidas. Tomado de: Ajuste de redes GPS, documento elaborado por Laura Sanchez, DGFI

  49. Referenciación de una red geodésica a determinado marco de referencia • La determinación de las coordenadas de los puntos requiere que se incluyan como parámetros conocidos de las coordenadas de las estaciones de referencia. • Esto implica introducir o definir un marco de referencia • Las coordenadas de referencia no necesariamente reflejan la geometría de la red que se esta procesando. Tomado de: Ajuste de redes GPS, documento elaborado por Laura Sanchez, DGFI Profesor: José Francisco Valverde C Diseño Geodésico I I Ciclo, 2014

  50. Referenciación de una red geodésica a determinado marco de referencia Coordenadas de referencia libres de error Coordenadas de referencia con incertidumbre Alineamiento mediante traslaciones y rotaciones • Cambios en las líneas base son mayores que la precisión del ajuste • Las coordenadas de referencia no cambian. • Cambios en las líneas de base de igual (o menor) magnitud que la precisión del ajuste • Cambios en las coordenadas de referencia menores que sus precisiones • Cambios mínimos en las líneas de base • Cambios en las coordenadas de referencia mayores que sus precisiones Tomado de: Ajuste de redes GPS, documento elaborado por Laura Sanchez, DGFI

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