Aporte de la ingeniería en agrimensura a la agricultura de precisión (página 2)

El drama que surge en la escena de la realidad, por dar un ejemplo, yace en ambas partes (alumno y profesor).

El primero por el escaso tiempo y abaratado estilo de vida que pueda tener un estudiante, que en la generalidad de los casos se da, por pertenecer a otros lugares o regiones que nada tienen que ver con las grandes ciudades donde se asientan las universidades, y de ahí el ineficiente rendimiento para con la facultad. Aunque no siendo ésta la justificación de tal ineficiencia, ya que el problema originario radica desde luego en la formación personal incompleta consolidada en él y la influencia de un sistema educacional en declinación radicado en nuestro país.

En segundo lugar, por la falta de mérito de algunos docentes que consideran su trabajo como el sacrificio diario que deben cumplir y posicionan tales actividades académicas a la altura de otros compromisos personales, malinterpretando y menospreciando el lugar que ocupan en la universidad.

Cuando todo esto se vuelve corriente, el tiempo transcurre imperturbable, hasta que un día llega el momento de realizar el tan esperado trabajo final, con el cual el alumno demostrará que con las herramientas adquiridas a través de todo el cursado, podrá desarrollar y concluir un trabajo inédito que podrá servir de base para que otros puedan seguir optimizando el mismo y utilizarlo para diferentes fines prácticos.

Lo que vemos en realidad es un lamentable cuadro ya mencionado al principio y es en ese momento en que el adoctrinamiento del menor esfuerzo aparece con todas sus luces.

Las causas ya las explicamos a grandes rasgos y seria reiterativo seguir mencionándolas o indagar más en ellas. Lo que sí es imprescindible decir, es que aparentemente no hay culpables ni víctimas en todo esto, por lo menos nunca llegaremos a ver cuales son cada uno de ellos y diferenciarlos bien.

¿Será porque en realidad los culpables y víctimas sean lo mismo?

¿O es que todos formamos parte de ambas posiciones?

No hay respuestas a lo mejor para esto; y si las hay, serán explicadas con ideas filosóficas más profundas y de un orden mayor de investigación que cualquier palabrerío redundante.

Lo que podemos por lo menos mencionar, es la urgente necesidad de un cambio de ideas en cuanto a responsabilidades y deberes que nos conciernen a los estudiantes dentro de la universidad.

6 Entender de una vez por todas que el título no nos dará la grandeza de ser profesionales, perteneciendo así a una casta diferentes de otros que se someterán a nosotros, sino que la grandeza misma recaerá en que tan digno y responsable seremos como tales y que tan útil llegaremos a ser para la sociedad a la cual serviremos.

Es así, que una tesis final debe apuntar a dos objetivos primordiales; el primero será el de que a través de teorías y técnicas propias de cada profesión, se deberá apuntar a satisfacer o resolver un problema que afecte a la sociedad o a una parte de ella, logrando desarrollar un resultado aplicable y práctico, comprobando y/o demostrando el mismo; y segundo, se debe apuntar al reconocimiento de la carrera, como aporte activo y verdadero para la solución del problema, haciendo valer su intervención sin desmedro de otras profesiones que pudiesen interactuar con la misma.

Por lo tanto, no bastará con cumplir alguna de ellas, o a medias una y otra, el fin debe ser el cumplimiento de ambos objetivos.

Logrando así, no sólo el reconocimiento personal de los que intervienen, sino también alcanzando un mayor provecho, que será el de haber servido profesionalmente a otros para obtener el bienestar de todos.

7 Agricultura de Transición La agricultura, según entendemos; fue una de las principales actividades productivas por excelencia con las que contó y cuenta el hombre, o lo que es lo mismo, junto a la ganadería, la minería y la pesca, la agricultura fue una de las primordiales fuentes de riquezas y abastecimiento para la humanidad y representan el sector primario de la economía. Si buscamos en los diccionarios, estos nos dirán que la agricultura es el arte de cultivar la tierra y que fue una de las actividades del hombre prehistórico, donde la producción de alimentos conllevó a asentamientos en poblados (sedentarización) y la acumulación de excedentes, donde la agricultura primitiva ocupaba los suelos temporalmente, hasta que se empezaron a cultivar los fértiles valles aluviales de los grandes ríos (Mesopotamia, Egipto). Si pretendiésemos hacer una redacción completa de la agricultura a través de la historia, nuestro trabajo se convertiría en un texto difícil de terminar, por lo que nos limitaremos a lo sumo a mencionar la importancia de esta actividad dentro de nuestro país; que por cierto constituye y representa la columna principal de producción dentro del mismo, es por ello que la agricultura es para nosotros un tema que nos apasiona y por lo mismo, es el tema en el cual elegimos meternos, investigar, estudiar, entender y llegar incluso a sacar conclusiones “apuradas” pero no menos válidas, acerca de su importancia, sus ventajas y porque no de sus desventajas; porque la importancia y las ventajas de la agricultura son hartamente conocidas, pero algunos nos preguntarán ¿qué desventaja puede tener la agricultura como actividad productiva?, en realidad creemos que la desventaja no nace de ésta, sino de lo que podríamos llegar a sacar de ella. Es decir; nuestro país jamás tuvo una política verdaderamente industrializada de la materia prima que nos otorga la agricultura, siempre se pensó en obtener el elemento primario de los campos fértiles de nuestra patria y vendérselos a terceros, para luego comprar a valores exorbitantes, productos procesados y envasados de nuestra materia prima pero realizados en otros países, seguramente incontables veces nos habremos preguntado porqué ese proceso no lo hacemos en nuestro propio país. Si bien es cierto que para ello hacen falta inversiones y sacrificios por parte del Estado, también es cierto que jamás se adoptaron medidas de incentivación hacia los productores para llevar la materia prima a otro nivel; pudiendo él mismo elaborar diferentes tipos de productos industrializando su empresa. Parece ser que la idea de producir en nuestro país nace en sembrar una semilla y muere cuando se cosecha y se vende el fruto de esa semilla, dejando de lados otras oportunidades verdaderamente rentables para el productor y al Estado al cual le pertenece. “Si bien resulta válida la necesidad de una Nación industrializada, lo que no resulta lógico es contraponer una visión a la otra. Sobretodo en la actualidad, el agro es generador de industria y al contar con nuevas tecnologías posibilita un crecimiento de la producción y las exportaciones”. (*) (*) Manuel Alvarado Ledesma (2003).

En rigor, lo que tratamos de decir es no industrializar por industrializar, sino que el sector agrícola evolucione cada vez más y pueda diferenciar sus productos, porque entendemos que la diferenciación hace a la especialización y está solo es lograda con educación, innovación e inversión. Todo esto en suma logrará darle un valor adicional al producto agrícola, denominado “valor agregado”. Tampoco queremos generalizar con lo dicho hasta ahora, si bien, igualmente existieron y existen productores que se atrevieron a dar un paso más adelante, lo que aquí pretendemos exponer es la falta de políticas de parte de los gobiernos para llevar a la Argentina a un nivel de industrialización y menor dependencia de los mercados internacionales respecto a determinados productos. *** Debido a los ya conocidos avances tecnológicos y la globalización que ellos alcanzaron en todo el mundo ocurriendo esto a una velocidad sustancial (porque si la historia misma se estudia en grandes lapsos de tiempos podemos decir que cincuenta años realmente es muy poco) sobre todo si a agricultura nos referimos; esta actividad, en tan solo medio siglo logró transformar sus antiguas herramientas en maquinarias de mayor inversión pero de mayor productividad, logrando así optimizar los rendimientos de los suelos agrícolas con menor esfuerzo humano. Aún en nuestros días, todo apunta a que la tecnología se seguirá renovando y trayendo consigo nuevos avances que podrán ayudar al productor, a abaratar cada vez más lo costos y los tiempos, obteniendo así aun más rentabilidad.

En la actividad productiva se evidencia en ésta década un fuerte incremento del costo de la tierra, manifestado por el costo de los alquileres de los campos, esto eleva significativamente el punto de indiferencia económica a tal punto que sólo se hacen rentables las explotaciones con rendimientos promedios superiores a la media nacional y eso se logra entre otras cosas con tecnología de información y un equipo de análisis y diagnóstico interdisciplinario. (*)

Es por esto, que realmente estamos viendo como se desarrolla en estos días una verdadera Agricultura de Transición, porque el advenimiento de todas estas nuevas tecnologías en algún momento llegará a su máximo potencial, para que en un futuro queden relegadas, dando paso a una nueva teoría y técnica de agricultura que se apoyará en tecnologías y maquinarias aún más avanzadas. Y esto está bien y es lógico que suceda, porque la realidad apunta a optimizar de alguna manera la producción de alimentos para nuevas generaciones que pertenecerán a una mayor población mundial y con todo lo que ello implica, considerando los altos índices de contaminación y de nuevas enfermedades que surgen en todo el planeta, como así también los cambios climáticos que a esta altura ya no pueden seguir subestimándose. Todas estas nuevas tecnologías jamás deberán perder de vista la sustentabilidad productiva del suelo ya que por todo lo dicho anteriormente se busca maximizar la producción de alimentos sin considerar el impacto negativo que ocasiona la falta de realización de prácticas conservacionistas. Debido a que el suelo es un recurso no renovable. (*) Autores: Ing Agr MSc Mario Bragachini,Ing Agr Andrés Méndez.Proyecto Agricultura de Precisión – INTA Manfredi (Octubre de 2003)

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9 También es importante considerar, la inminente necesidad de los llamados biocombustibles, que en la actualidad recién empezamos a adoptar y entender sus ventajas y desventajas. La transición que se desarrolla, a lo mejor sólo la podamos contemplar en retrospectiva de aquí a algunos años, pero lo que sí podemos ver concretamente es la razón en la cual se apoya dicha transición, y es la de la precisión. Desde el punto de vista de la Agrimensura, la precisión tiene un significado verdaderamente primordial, ya que calcular y poder estimar la precisión de una determinada tarea que nos incumbe, es poder conocer cual es la calidad del trabajo o cuantificación que se ha realizado. A menudo se dice y se cree que la finalidad del Agrimensor es la de medir; solamente eso, obtener la medida de un objeto o cosa. Si hablamos de finalidades, medir es simplemente una herramienta, como lo es la de representar por ejemplo, de la cual el Agrimensor se vale para lograr una misión mayor, que es la de organizar territorialmente una región, un continente e incluso hasta el planeta mismo y poder así orientar e informar a la humanidad cual es el lugar que ocupa dentro de su territorio, cuales son sus límites, adonde terminan sus derechos territoriales y adonde empiezan los de los demás, haciendo esto siempre con la precisión adecuada y necesaria según el caso. Pero la Agrimensura va más allá de esto, ya que es una profesión altamente calificada para el manejo de toda información territorial, cualquiera sea su naturaleza, pudiendo interpretarla y representarla en el espacio infinito. La agrimensura ha sido un elemento esencial en el desarrollo del entorno humano, desde el comienzo de la historia registrada (en el 5000 A. C.); es un requisito en la planificación y ejecución de casi toda forma de la construcción. Sus aplicaciones, actuales, más conocidas son en el transporte, edificación y construcción, comunicaciones, cartografía, y la definición de los límites legales de la propiedad de terrenos.(**) Lo que en la agricultura se está gestando, es la idea de hacer cada vez más precisa la determinación de los diferentes ambientes productivos que pudiesen existir en un terreno o hacienda, o sea, que el productor pueda conocer realmente cual es la situación de sus tierras, ya no a “ojo” como se decía antes, tampoco a nivel promedio, sino poder recibir la información precisa de, por ejemplo, que parte de su terreno es más productivo que otro y cual es la problemática que presentan éstos, así en vez de invertir en nutrientes para todo el campo, solo deberá comprar y aplicarlo sobre aquellas zonas que realmente lo necesiten en su medida justa, logrando así la reducción en insumos. Si bien este ejemplo parece demasiado ingenuo, dado que esto se viene haciendo desde siempre, ya que el productor ha persistido desde hace mucho tiempo en ser lo más preciso en cuanto a sus conocimientos del terreno, contando con las herramientas y tecnologías que pudieran estar al alcance de su mano; jamás, hasta hace unos años, había contado con una herramienta tan poderosa e importante como lo son los Sistemas de Posicionamiento Satelital GNSS (Global Navigation Satellite System) que incluye el GPS, GLONASS y muy pronto Galileo que permiten posicionar espacialmente cualquier punto del planeta respecto de un sistema único mundial, lo que se conoce como georreferenciación. Es así que llegamos hoy en día, a estar hablando de la Agricultura de Precisión. (**) Definición extraída de Wikipedia, la enciclopedia libre.

10 Consideraciones de la temática Agricultura de Precisión Si bien el primer problema que surgió al comenzar a investigar el tema de Agricultura de Precisión (AP), fue el de darnos cuenta de que era una cuestión absolutamente nueva y no un “boom” como habíamos creído desde un principio, dado que en la Argentina, la AP dio sus primeros pasos allá por el año 1995 y que a pesar de la infinidad de información que se puede encontrar a través de Internet, llegamos a apreciar que los datos o referencias que buscamos desde el punto de vista de la agrimensura, eran de difícil y hasta imposible obtención e incluso hemos encontrado conceptos erróneos referidos a sistemas de referencias, marcos de referencias y coordenadas por citar algunos ejemplos. A pesar de todo esto, pronto caímos sobre la verdadera problemática que nos llevaría a dudar de lo que estamos haciendo y era, la de que si realmente este tema podría abarcar o representar un verdadero trabajo final, esto debido a la cuantiosa información de Internet y otros medios, que se encargan de relacionar a la AP con la compra de modernos aparatos, como lo son los monitores de rendimiento, por ejemplo, y también por la opinión de algunos profesionales y docentes que coincidían en sus opiniones, sugiriendo que todo lo relacionado a ese tema ya estaba completamente estudiado y que no había nada nuevo por decir ni proponer, ya que la AP (una vez más) solo se trataba de la adquisición de tecnología que podía georreferenciar toda la información, procesarla obteniendo resultados con tan sólo conocer algunos comandos u órdenes de dichos aparatos y punto. Hasta incluso se remarcaba la no necesidad de entender y conocer el funcionamiento y alcance de las llamadas “mediciones satelitales” a través de los Sistemas de Posicionamiento Global, limitando así la importancia de los mismos y generando concepciones erróneas de las respuestas que emergerían de estos. Lo que nos llevó verdaderamente a seguir adelante con la investigación tal como la habíamos planteado, fue antes que nada, la curiosidad que nos despertaban ciertas preguntas: ¿Cómo en un tema en el que se hablaba tan abiertamente de Sistemas de Información Geográfica (S.I.G.), Imágenes Satelitales, Fotografías Aéreas, Georreferenciación y Coordenadas no se podía involucrar la Agrimensura? ¿Cómo esta cuestión, aparentemente nueva como la AP, podía estar a la vez, absolutamente descubierta y estudiada? ¿Cuáles eran realmente las precisiones que alcanza la tan mencionada Agricultura de Precisión? ¿Serían suficientes estas precisiones? ¿Pueden otros profesionales (sin desmerecerlos) llegar a comprender e interpretar en toda su extensión, la información que obtienen a través de los Sistemas de Posicionamiento Globales?

11 Todos estos interrogantes fueron solo guías que nos sirvieron y ayudaron a realizar la pregunta más importante y en la cual se basa todo este trabajo:

¿Cuál es el aporte que la Agrimensura puede dar, desde su punto de vista, a la Agricultura de Precisión?

El poder contestarla será para nosotros alcanzar nuestro cometido como alumnos de una carrera que llegamos a respetar y valorar, y también posicionarnos como futuros profesionales de la Agrimensura, abriéndonos paso a toda una actividad lista para ser explorada y estudiada. Los objetivos primordiales de un trabajo final se alcanzarán al demostrar que beneficioso será para la sociedad el poder aportar las técnicas y los conocimientos de la Agrimensura, para que la AP pueda perfeccionarse, trayendo consigo una mayor producción de alimentos y una reducción de costos en los insumos para los productores de todo el país, y como último objetivo permitiremos dar a conocer otra faceta más de la actividad de la Agrimensura, como un servidor activo a la producción de la agricultura.

La Agrimensura está altamente capacitada para poder interpretar toda información territorial, de cualquier índole, y poder organizar y posicionar ésta en un espacio infinito y así elaborar la base cartográfica en la cual podrán apoyarse otros profesionales que intervienen en la AP, como lo son los Ingenieros Agrónomos, Mecánicos y Electrónicos.

Será sólo nuestra la tarea y responsabilidad de advertir, que dificultades se les puedan presentar a otros profesionales y como desde la Agrimensura poder aportar con nuestras técnicas y herramientas las soluciones a éstas, para que todos formando y perteneciendo a una actividad interdisciplinaria, consigamos llegar al objetivo común.

12 Las Tres Columnas Nuestro trabajo se apoyará siempre bajo conceptos y concepciones propias, sin perder nunca el punto de vista obtenido a través del estudio de las ciencias que forman parte de la Agrimensura, más allá de las lógicas diferencias conceptuales que existen entre diferentes profesiones para determinados temas, como ser el tratamiento que se da al término precisión, por dar un ejemplo. Deberemos mantener nuestra posición en relación a términos y concepciones que intervengan en la materia o temática de la AP. El título AP es muy abarcativo y da lugar a diferentes interpretaciones, por ser ésta una tarea interdisciplinaria, la precisión buscada será una sumatoria de soluciones otorgadas por cada profesión según sea su punto de vista. ¿Qué es lo que entiende entonces un agrónomo al preguntarse que es una agricultura precisa? A nuestro criterio, el agrónomo utiliza la palabra "agricultura precisa" valiéndose del manejo que realiza sobre el lote, es decir su definición de ambientes, dejando atrás el manejo por requerimientos promedios. ¿Será bajo su criterio, un correcto diagnóstico en el lugar exacto y en el momento justo la causante de la precisión buscada? ¿El contador o economista interpretará que la agricultura de precisión es ahorrar en insumos y obtener los mismos rindes? Mencionamos ya, que ésta actividad será considerada precisa, en el momento en que cada una de las partes obtenga su cometido. Por todo esto vemos que sería lógica la intervención de la Agrimensura, ya que para la misma, una agricultura precisa sería aquella que se encuentre apoyada sobre información territorial igualmente precisa. Como es sabido, la interpretación del término precisión no es necesariamente la misma para un agrónomo que para un agrimensor en un supuesto trabajo, ya que la Agronomía se ajusta a la condición relativa del comportamiento de la naturaleza para determinar cierto diagnóstico a elaborar en un futuro cultivo, y esta determinación la hace siempre con una precisión igualmente relativa y jamás absoluta, porque según su lógica no existe una receta justa y única para elaborar un resultado, puesto que los elementos que forman parte de su estudio no actúan siguiendo pautas de una sola circunstancia, sino que lo hacen obedeciendo siempre a innumerables factores que interactúan en su desarrollo. Por otro lado, la Agrimensura administra y elabora información territorial y la representa, siempre con una precisión cuantificada y/o estimada de carácter absoluto (*), de los distintos elementos que forman parte de la naturaleza, pudiendo ser estos naturales o insertados sobre ella, como lo son todas aquellas cosas culturales que el hombre ha creado y ha adherido a la misma. (*) Cuando decimos absoluto, nos referimos a expresar un resultado sin contradicciones y ambigüedades.

13 En rigor, existen también confusiones en relación a términos usados en esta temática, como ser exactitud y precisión. Términos que para el común de la gente llegan a ser semejantes o hasta incluso sinónimos, siendo que ambos expresan concepciones diferentes. “La precisión es un parámetro estadístico que expresa la calidad del resultado de una experiencia en relación a otras realizadas en igualdad de condiciones” “La exactitud es la diferencia existente entre un valor ideal y el resultado de una experiencia que tiene como objetivo calcular este valor” Si realmente vamos a presentar a la Agrimensura como la responsable de sentar las bases en un proyecto, la elaboración e interpretación de dicha base jamás deberá ser considerada en forma ambigua. La información que emerja de nuestro aporte deberá ser entendida bajo una idea única y no prestarse a confusiones. Al considerar esto, alcanzaremos encarar la problemática observándola desde nuestra posición como futuros profesionales. Entonces podemos decir que el primer escalón o la primera columna a la cual deberemos apoyarnos al construir este trabajo será: Investigar, estudiar, elaborar y administrar de modo entendible y de forma precisa, toda aquella información territorial que pueda servir de base y apoyo, para la resolución de aquellos conceptos y problemáticas que intervengan en la Agricultura de Precisión, haciendo esto siempre mediante el uso de las herramientas y técnicas propias de la Agrimensura. En la actualidad es natural leer y escuchar opiniones o informes que encierran la idea de que la adquisición de los llamados monitores de rendimientos, sensores remotos y demás tecnologías, abarcan todo lo relacionado a AP, dejando de lado la lógica con la que se ha desarrollado la agricultura a través de la historia, siendo siempre lo primero el análisis riguroso de las condiciones reales del suelo, ahondando sobre las distintas características propias del mismo, como ser la edafología, la geomorfología y la topografía que presenta, por nombrar algunas; como así también sus posibles peligros en relación al entorno, la consideración del comportamiento del clima sobre el terreno, etc. Llegando entonces a malinterpretar el alcance de la AP, porque así como podemos asegurar que la base de ésta es indiscutiblemente la utilización de los G.N.S.S. (*), no podemos concluir en que la precisión se logrará únicamente con el uso de estas modernas herramientas, sino como consecuencia del desarrollo de todas las actividades clásicas antiguamente utilizadas en la agricultura pero contando ahora con el apoyo de las nuevas tecnologías de posicionamiento, representando todo esto una verdadera revolución productiva, adoptando así no solo maquinarias modernas sino también una nueva metodología de análisis de las limitantes y capacidades productivas de un lote. (*) Sistemas Satelital de Navegación Global.

14 Es aquí donde empieza a mostrarse y a ser visible la segunda columna que nos valdrá de sostén en el aporte puntual de la Agrimensura, porque si de posicionamiento hablamos entonces directamente estaremos tocando la idea de coordenada, y es en este concepto donde nuestros conocimientos se encuentran altamente calificados.

¿Qué otro profesional puede comprender en todo su sentido, la idea de coordenadas de un punto en cualquier lugar o zona de la superficie terrestre?

¿Cuál es la precisión de dichas coordenadas que se obtiene con los sistemas de posicionamiento?

¿Cuáles serían entonces las precisiones reales que alcanzará el procesamiento de la información para cada etapa concerniente a la producción agropecuaria?

¿Cómo se vinculará toda esta información georreferenciada a otras de igual importancia que surgen de diferentes actividades profesionales?

La identificación del tipo de coordenada, su correspondiente expresión, la precisión con la que se estima y su posterior representación en planos cartográficos, como así también la relación espacial y ubicación adecuada de este procesamiento en relación a los datos suministrados por aquellos profesionales que también forman parte de esta actividad (como ser una carta de suelo suministrada por agrónomo o cualquier información digitalizada otorgada por un ingeniero en sistemas, etc.) deberá ser el aporte esencial de la Agrimensura, demostrando y valorando tal intervención.

Entonces queda así establecido el segundo escalón de nuestro trabajo práctico, que será el encargado de contestar la principal pregunta que enclaustra el cometido por el que desarrollamos esta tesis.

Para terminar, nos volcaremos a elaborar opiniones acerca de la importancia de la Agricultura de Precisión, el por qué de su desarrollo en nuestro país y los beneficios que brotarán de ella hacia la sociedad, haciendo esto de manera objetiva procurando mencionar la importancia del recurso suelo, como elemento no renovable y el cuidado del mismo; no solo por parte del productor sino también del mismo Estado que a partir de la utilización de la AP como herramienta productiva, podrá abastecer a la población y logrará perfeccionar la producción agrícola nacional. Por lo que entonces la última y tercera columna que nos ayudará a completar y cerrar nuestro trabajo tendrá que ver con que:

Como futuros profesionales de la Agrimensura, deberemos desarrollar conclusiones propias ya no de la Agricultura de Precisión en sí, sino de los alcances de la misma para el progreso de esta actividad en procura de un mejor estilo de vida para la población Argentina.

16 Conceptos Aplicados “El experimentador que no sabe lo que está buscando no comprenderá lo que encuentra.”

Claude Bernard (1813-1878) Fisiólogo francés.

17 Creemos importante que los siguientes conceptos, en la forma y orden en que están presentados, pueden servir de guía para que el lector o la persona que se introduzca en la temática, sepa comprender de forma amena y sencilla los términos o conceptos utilizados. Es decir, el orden es importante dada la intención de poder explicar, primero, aquellos conceptos generales para llegar luego a desarrollar los conceptos más complejos. Es por esto, que vemos oportuno antes que nada, definir las ciencias que pertenecen a la Agrimensura y que forman parte de la AP, como ser la Topografía, la Geodesia y la Cartografía, por mencionar a aquellas que consideramos, tienen mayor peso. Por lo que se refiere a la Geodesia y a la Cartografía, forman con la Topografía tres ciencias tan íntimamente relacionadas, que no es posible en el estudio de esta última prescindir de su conexión con las primeras: Topografía: (Definición de la ciencia, curvas de nivel, discretización y modelos digitales de terreno) La topografía es la ciencia que estudia el conjunto de principios y procedimientos que tienen por objeto la representación gráfica de la superficie de la Tierra, con sus formas y detalles, tanto naturales como artificiales, así como también el conocimiento y manejo de los instrumentos que se precisan para tal fin. La palabra topografía tiene como raíces topos, que significa "lugar", y grafos que significa "descripción". No debemos perder de vista que la topografía va a centrar su estudio en superficies de extensión limitada, de manera que sea posible prescindir de la esfericidad terrestre sin cometer errores apreciables, siendo esta una afirmación valida, pero no universal dado que hay que tener un especial cuidado con la tercer coordenada (altimetría). Para trabajar con grandes superficies será necesario recurrir a la Geodesia y a La Cartografía. Podríamos decir que la Topografía acaba donde comienza la Geodesia Para eso se utiliza un sistema de coordenadas tridimensional, siendo la X y la Y competencia de la planimetría, y la Z de la altimetría. Curvas de Nivel: La única manera de poder representar la 3° coordenada (altimetría, en este caso) dentro de un plano topográfico, es mediante la utilización de las llamadas curvas de nivel, estas son líneas que unen puntos de igual cota, permitiendo interpretar o hacer visible el relieve del lugar. Los desniveles, de curva a curva, deben ser una cantidad constante, dándose el nombre de equidistancia de una superficie topográfica a la distancia vertical constante que separa dos secciones horizontales consecutivas. La superficie topográfica, por tanto, no coincide exactamente con la superficie real del terreno y se aproximará tanto más a ésta cuanto menor sea la equidistancia. Discretización del Problema: Cuando se trata de definir la forma, dimensión y ubicación de un objeto irregular (como es el caso de la superficie de la Tierra) podemos pensar en reducir el problema a la determinación de la posición espacial de puntos adecuadamente elegidos de ese objeto, a partir de los cuales podemos inferir un resultado. Es decir, la discretización del problema planteado permite obtener una solución, que será tanto más precisa cuando mayor sea la densidad y la calidad de los puntos seleccionados. Por lo tanto, en geodesia como en topografía el punto es la entidad generadora de la superficie terrestre.

18 El problema planteado queda resuelto si determinamos las coordenadas espaciales de los puntos correspondientes; que pueden ser coordenadas cartesianas ortogonales x,y,z o coordenadas polares ?,?,ß; respecto a un cierto sistema de referencia. Modelos Digitales: Es el conjunto de puntos definidos por sus coordenadas espaciales, que representan o tratan de representar, una superficie de terreno. El Modelo Digital del Terreno, es un modelo continuo de superficie terrestre a nivel del suelo. Es una representación tridimensional de una porción de la corteza terrestre. Los modelos digitales del terreno, también denominados MDT, son simbólicos pues establecen relaciones de correspondencia con el objeto real mediante algoritmos o formalismos matemáticos que son tratados mediante programas informáticos. Con el paso del tiempo y el avance de la tecnología, apoyadas en el procesamiento electrónico de datos, muchas actividades, han encontrado en la cartografía temática una fuente importante e imprescindible para un moderno y eficaz tratamiento de los problemas que se puedan presentar. De los avances tecnológicos mencionados, uno de los más significativos es el que nos brinda la posibilidad de integrar grandes volúmenes de información georreferenciada (*) satisfaciendo a distintos usuarios y con variados fines, produciéndose una transformación en el tratamiento de la información cartográfica. Como veremos más adelante la variable topográfica no podrá ser considerada prescindible ya que las herramientas, los conceptos y los resultados que surjan de dicha variable serán de vital importancia (a nuestro criterio) para optimizar un trabajo o un proyecto que excede a la AP. *** Geodesia (Definición de la ciencia, Elipsoide y Geoide) “Al explicar esta ciencia arribaremos a la definición de dos superficies de referencia, el elipsoide y el geoide”. Friedrich Robert Helmert (1880) define la Geodesia como “la ciencia encargada de la medición y representación cartográfica de la superficie terrestre”. Su definición, implica, llegar al conocimiento de la forma y dimensiones de la Tierra, a la determinación de coordenadas para cada punto de su superficie (incluida la superficie de los océanos), lo que resulta imprescindible para una correcta representación. Constituye, además, un tema importante de la geodesia moderna, el estudio de las variaciones temporales, tanto de las coordenadas de los puntos fijos como del campo de gravedad. La Tierra es un planeta inmerso en el sistema solar, que se encuentra sometido a su rotación diurna y a las atracciones del Sol y de los demás cuerpos del sistema solar. En tales condiciones, la Tierra describe una órbita que compensa tales atracciones, de manera tal que un punto sobre su superficie queda sometido a la atracción de nuestro planeta y a la fuerza centrífuga derivada de su rotación. (*) Es el posicionamiento espacial de cualquier punto del planeta respecto de un sistema de referencia único.

Estas conclusiones, sumadas al hecho de que una pequeña rotación produce un achatamiento sobre la forma esférica, nos lleva a considerar que la Tierra es aproximadamente un elipsoide achatado de revolución que gira con movimiento uniforme alrededor de su eje menor o polar. Es necesario aclarar que la Tierra no es un cuerpo rígido homogéneo, sino un planeta compuesto por una parte más o menos sólida, una parte líquida u oceánica, y una atmósfera que la rodea en su totalidad.

Elipsoide: Tanto su irregular superficie topográfica, como sus mares o su atmósfera, están sujetos a deformaciones que llamamos mareas, sean éstas terrestres, oceánicas o atmosféricas. Sin embargo, la adopción de un elipsoide, como modelo geométrico de propiedades bien conocidas, resulta útil para la fijación de un sistema de ejes al cual se refieren habitualmente las posiciones de los distintos puntos de su superficie por medio de coordenadas (?,F), que reciben los respectivos nombres de longitud y latitud geodésicas.

El Elipsoide es una superficie de revolución matemáticamente diseñada aproximadamente a la forma de la Tierra, definida a través de dos parámetros, siendo estos sus semiejes (menor y mayor); además definiendo también su ubicación y orientación, haciendo coincidir el origen del sistema cartesiano con el centro del elipsoide y el semieje menor con el eje Z.

Desde otro punto de vista, la superficie equipotencial o de nivel, que determinan los océanos cuando se prescinde del efecto perturbador de las mareas, se denomina geoide y es esta superficie física real la que sirve de referencia a la definición de una tercera coordenada, llamada altitud. Nos encontramos con dos superficies fundamentales de referencia, el elipsoide y el geoide, que provienen de concepciones distintas y determinan la división clásica de la Geodesia en sus ramas de: – – Geodesia Geométrica o Elipsoidal Geodesia Física o Dinámica Durante los siglos XVII al XIX, el avance de la Geodesia Elipsoidal condujo a un esquema bidimensional. Esta ciencia fue evolucionando y en la actualidad, se habla de Geodesia tridimensional, que consiste en determinar las tres coordenadas que definen la posición de cada punto sobre la superficie terrestre. A esta nueva concepción de la Geodesia han contribuido las nuevas técnicas de radar, doppler, láser, y el lanzamiento de satélites artificiales, que suministran referencias exteriores a nuestro planeta. Esta nueva rama de la Geodesia, es conocida con el nombre de Geodesia Espacial.

Para finalizar, en su aspecto práctico la geodesia ha determinado su división en: – –

– Geodesia Global: para su desarrollo es necesaria la cooperación internacional Geodesia Regional: es practicada por cada país con el fin de resolver cuestiones de Cartografía, Geografía, etc. Topografía: que como ya mencionamos, es la geodesia de detalle.

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20 Reseña Histórica

La humanidad requirió muchos siglos del tiempo histórico para quedar de acuerdo en que la Tierra es casi redonda. Fue Pitágoras (550 a.c.) el primero en admitir la esfericidad de la Tierra. Tres siglos después, Eratóstenes se propuso, por primera vez, determinar las dimensiones de una esfera, ya que también suponía que la Tierra era esférica. Realizó una medición bastante aproximada del tamaño de la Tierra, utilizando la diferencia entre las longitudes de las sombras proyectadas por el Sol en Alejandría y en un punto situado a algunos centenares de kilómetros. La experiencia se puede describir con más detalle, es decir, en el momento en que el Sol estaba sobre Siena de modo que el fondo de un pozo sea iluminado totalmente por los rayos solares, en Alejandría se realizó la medición de la sombra proyectada por una varilla vertical, denominada “s” y de altura conocida llamada “h”. La distancia entre ambas ciudades “d” fue estimada en 5.000 estadios, a partir del tiempo que demandó el viaje entre ambas poblaciones (50 días en camello). Por lo que Eratóstenes, a partir de la relación s/h multiplicada por la distancia “d” calculó el radio de la circunferencia de la Tierra, que fue bastante aceptable si se consideran los medios de aquella época. La discrepancia no llegó a ser más de 600 km en la longitud de circunferencia, que es de unos 40.000 km. Hasta principios del siglo XVII no se mejoraron los resultados de Eratóstenes. Todos sabemos que la Tierra atrae cualquier objeto con una aceleración que es igual para todos (*). Esa aceleración es lo que llamamos “gravedad”.

(*) Nota: La gravedad actúa de la misma manera en cualquier objeto en un mismo lugar, no se está expresando que la gravedad es constante en todo el globo.

Se considera a la gravedad como la primera fuerza y la más significativa, dado que si bien es débil penetra en todo el universo y organiza todo su espacio original en galaxias, estrellas, planetas, etc.

La ley de gravitación universal dice que todo pasa como si dos partículas materiales se atrajeran con una fuerza de dirección coincidente con la de la recta que las une y de intensidad inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. mm r2 F ? G Si la Tierra fuera fluida y sólo se aplicara la ley de la atracción gravitacional, sería una esfera perfecta. Si embargo, desde la época de Newton, se han deducido muchos elementos sobre su forma. Newton añadió el elemento de la fuerza centrífuga: cuando un cuerpo gira, tiende a lanzar todo hacia fuera, en dirección contraria a la atracción centrípeta de la gravitación. mv2 r Fc ? Como esta fuerza hacia fuera es mayor en el ecuador terrestre que en los polos, la Tierra se ensancha hacia fuera en el ecuador y tiene una forma aplanada. Por otra parte, en el siglo XVII, Cassini conduce equivocadamente a la conclusión de que la Tierra es un elipsoide alargado de revolución. Se produce entonces una fuerte controversia entre ambos científicos. Además de las diversas investigaciones científicas que aplican las matemáticas de Euclides o la física de Newton a la Tierra, naturalmente hay otras muchas aplicaciones prácticas. La agrimensura, se ha perfeccionado durante varios siglos, para fines de construcción de ingeniería y de levantamientos de mapas para la navegación, para definir los linderos de las propiedades, etc. En el transcurso de los años, los esfuerzos de muchos agrimensores han dado por resultado un sistema de mediciones de la Tierra que es un encadenamiento de longitudes, medidas con cintas, y de ángulos, medidos con una combinación de un telescopio y un círculo graduado (instrumento que se llama teodolito). Esos trabajos de geodesia miden la distancia y las direcciones de una plomada con respecto a las estrellas, determinan los cambios de la dirección de la fuerza atractiva de la gravedad. En la primera mitad del siglo XX el método utilizado para los levantamientos geodésicos fue fundamentalmente el de triangulación y en la segunda mitad irrumpieron los electrodistanciómetros, facilitando notablemente la medición de distancias con adecuada precisión. Esto produjo una predilección por la trilateración.

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22 También se han hecho grandes esfuerzos para medir la aceleración de la gravedad por medio de péndulos y balanzas de resorte refinadas. Con esos sistemas de medición hemos deducido muchos datos sobre la forma de la Tierra, además del hecho de que sea sencillamente el elipsoide de revolución que Newton dedujo que sería la forma de un cuerpo fluido bajo las influencias combinadas de la atracción gravitacional y de la fuerza centrífuga debida a la rotación. Por consiguiente, es muy apropiado definir más precisamente lo que se quiere decir con su forma. Geoide: La Tierra tiene un límite exterior bastante vago y, si queremos una forma definida que sea razonablemente precisa, no tendremos en cuenta su atmósfera. Esto nos deja dos alternativas evidentes para el límite terrestre exterior: la superficie de las rocas y la superficie del mar, llamadas litosfera e hidrósfera. Ordinariamente consideramos las alturas de las montañas como un exceso o sobrante de materia y las profundidades de los océanos como una deficiencia de ella, pero en el siglo XIX, mientras se hacía un mayor número de medidas de la dirección de la gravedad, con ayuda de la triangulación y de las observaciones astronómicas, y de la intensidad de la gravedad, con mediciones de péndulos, se comprobó que el efecto de las montañas sobre la dirección e intensidad de la gravedad, no era tan grande como se creía por el tamaño y forma de las montañas y la densidad de las rocas. El geodesta francés Pierre Bouguer observó ese fenómeno en el siglo XVIII, y desde entonces, casi en todo el mundo se ha comprobado que, cuando hay un gran exceso de materia en la superficie terrestre, parece quedar compensado con una deficiencia de masa en alguna gran profundidad de la misma. Parece que esa “compensación” ocurre a profundidades del orden de unas cuantas decenas de kilómetros. La disposición de la corteza sugiere aproximadamente, la situación de un témpano flotante de hielo: ese témpano tiene una deficiencia de masa en la porción que queda debajo del agua, que corresponde exactamente a la masa de la pequeña parte que sobresale de ella. Ese equilibrio de excesos y deficiencias se conoce con el nombre de isostasia y es una característica fundamental de la corteza terrestre. Por consiguiente, debido a la existencia de la isostasia, es más significativo escoger o definir como forma externa de la Tierra, no a la superficie de las rocas, sino algo que exprese mejor la distribución de la materia o de la masa: en otras palabras, una superficie definida por una atracción gravitacional. La superficie más sencilla definida de ese modo se llama equipotencial. Es una superficie que es normal en todas partes con la aceleración de la gravedad. Son ejemplos de equipotenciales la superficie del agua en un estanque, en una bañera o en un océano. Como el océano no queda dentro de esa categoría, la elección más evidente de un equipotencial sería la superficie del mar. Esa superficie sube y baja debido a las mareas producidas por el Sol y la Luna, así que escogemos el nivel intermedio del mar. Manifiestamente, la gravedad no cesa a la orilla del océano, sino que continúa en la Tierra y, por consiguiente, continuamos tierra adentro esa misma superficie intermedia del nivel del mar normal con la aceleración gravitacional. Cuando empleamos de ese modo el promedio del nivel del mar, normalmente se le llama “geoide”.

23 A medida que extendemos el geoide a través de los continentes, encontramos el problema de que hay algunas masas que quedan fuera del mismo: la tierra que queda sobre el nivel del mar. Esa masa afectaría la aceleración de la gravedad y, a su vez ésta afectaría el geoide. Como no se conoce exactamente la densidad de las rocas, no podemos determinar con precisión el geoide. El refinamiento de la definición del geoide requerido por ese problema es un tema de gran controversia entre los geólogos más inclinados a las matemáticas. El hecho importante es que si pudiéramos extrapolar las distancias relativamente cortas del geoide a un equipotencial que cubriera por completo la masa significativa de la Tierra, y luego definir completamente la forma de ese equipotencial que la envuelve, de ese modo conoceríamos completa y exactamente la atracción gravitacional de la Tierra en cada punto que queda fuera de ella a través del espacio. Después de afinar la definición de la forma, volvamos al concepto de isostasia, o el equilibrio de los excesos por medio de deficiencias y viceversa, que está muy lejos de ser perfecto; como instrumento de trabajo es notablemente imperfecto; y es evidente que, a cortas distancias la isostasia no es aplicable: una pequeña colina de unos cuantos kilómetros de extensión es un exceso suficientemente pequeño para que lo sostenga la corteza; pero, a pesar de esas variaciones localizadas, la isostasia prevalece generalmente a escala regular, digamos de varios centenares de kilómetros. Hace mucho tiempo que se discute cuánta es la que prevalece en una escala prolongada de muchos millares de kilómetros: la escala de las cuencas oceánicas o de las provincias geológicas principales de los continentes, etc. Esa controversia se debe principalmente a la ineficiencia de los datos, que permiten una gran variedad de interpretaciones plausibles y, por consiguiente, una gama muy extensa de opiniones con respecto al tamaño de las variaciones del geoide a escala global. Se necesitaba alguna forma de alejarse de la Tierra para echar una ojeada general, una manera de deducir esas variaciones mejor que el análisis de las mediciones gravimétricas, las cuales incluyen muchos estorbos debidos a variaciones locales, como son las altas y bajas causadas por las montañas y otros pequeños accidentes. El instrumento evidente se encontró hace algunos años, en forma de satélites artificiales, que giran alrededor de la Tierra en órbitas determinadas por su campo de gravedad. Naturalmente, las órbitas de los planetas y satélites fueron los datos principales que hicieron que Newton formulara su ley de la atracción gravitacional. Para la geodesia, los satélites pueden considerarse como objetos que caen y cuyas rutas de caída se emplean para medir el campo de gravedad de la Tierra. El campo de gravedad es espacial, ya que varía en el espacio, sobre la superficie terrestre. El interés científico de esa imagen del geoide es que las variaciones correspondientes de la atracción gravitacional significan que, en alguna parte del interior terrestre, tiene que haber variaciones de densidad, que a su vez, indican cierto tipo de diferencias de tensión. Las irregularidades de densidad causan variaciones en la atracción de la masa terrestre, porque a su vez, esas irregularidades causan variaciones en la atracción de las rocas que tiende a partirlas. La figura a la que referimos nuestro geoide fue la de un elipsoide de revolución bien ajustado, es decir una ficción matemática muy conveniente para los cálculos. Si tuviéramos que escoger una figura de referencia más geodésicamente

24 significativa, sería la forma de un fluido giratorio con la misma masa, radio, momento de inercia y proporción de rotación que la Tierra. Esa forma difiere de la que se ajusta mejor a la Tierra en sentido matemático, más o menos en un orden del doble de cualquiera otra variación del campo de gravitación.

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Cartografía

Cuando se está trabajando en sectores no muy extensos (4 a 5 Km.), se dice que se trabaja en el ámbito de la topografía y se considera “plana” una porción de la superficie de la tierra. Al considerarla de esta manera, no existen complicaciones para la realización de un plano o croquis representativo. Cuando se comienza a trabajar en sectores cada vez mayores esas aproximaciones dejan de ser válidas y por ello se recurre a otra ciencia, a la Cartografía, el objetivo de ésta será por lo tanto, representar en un plano una parte más o menos extensa, e incluso la totalidad de la superficie terrestre. Teniendo en cuenta que a la superficie de la Tierra ya la consideramos elipsoidica y ésta es una superficie no desarrollable sin deformaciones ni rasgaduras, está claro que deberá realizarse una transformación para poder lograr este objetivo. Por esto la Cartografía estudia los sistemas de proyección más adecuados para definir en forma biunívoca una correspondencia matemática entre los puntos del elipsoide y sus transformados en el plano, a estos métodos se los denomina Proyecciones Cartográficas.

Es decir que además del elipsoide de referencia sobre el que se proyectaban los puntos del terreno y se calculaban sus coordenadas geodésicas, para poder representar esos puntos sobre un plano necesitamos otra superficie de referencia desarrollable sobre la que a su vez se proyectarán los puntos del elipsoide, siguiendo una determinada relación matemática bien definida por el sistema de proyección cartográfico elegido.

Tipos de Proyecciones en función de la superficie utilizada

Se distinguen tres superficies sobre las cuales se realizan las proyecciones cartográficas, ellas son: ?

?

? Proyecciones Acimutales o Planares.

Proyecciones Cónicas. Proyecciones Desarrollables Proyecciones Cilíndricas.

25 Proyecciones Acimutales: Se coloca un plano tangente al elipsoide, y se hace incidir una fuente luz desde el interior del elipsoide sobre la retícula de meridianos y paralelos, y ésta será proyectada sobre el plano dando lugar a alguno de los tipos de proyecciones acimutales, en función de la ubicación del haz de luz. Proyecciones Desarrollables: Las proyecciones desarrollables son aquellas que se realizan sobre la superficie de un cono o cilindro y luego se procede a “cortarlos por su generatriz dando lugar a un plano.”

Las cónicas se efectúan sobre un cono tangente (o secante) al elipsoide a lo largo de un paralelo que suele estar situado a una latitud media. En este caso el eje del cono coincide con el eje de rotación de la Tierra, los planos meridianos proyectados cortarán al cono según sus generatrices, estos serán las imágenes de los meridianos en la proyección, y los paralelos son secciones normales del cono que tendrán un radio variable en función de la latitud. Al desarrollar el cono se obtiene una serie de rectas convergentes (meridianos) y una serie de circunferencias concéntricas (paralelos) de radio variable. Las cilíndricas se efectúan sobre un cilindro tangente (o secante) al elipsoide, puede ser tangente al ecuador, en este caso se denomina proyección cilíndrica normal (el eje del cilindro coincide con el eje de rotación terrestre) o puede ser tangente a un meridiano, se denomina proyección cilíndrica Transversa (el eje del cilindro es perpendicular al eje de rotación terrestre). Según la ubicación del cilindro se obtendrán diversas variantes de la proyección.

26 Al realizar cualquiera de estas proyecciones desde el elipsoide a un plano, inevitablemente se están cometiendo deformaciones, el tipo de deformación que se comete también es motivo de una clasificación:

Proyecciones Conformes: En este tipo de proyección se busca conservar los ángulos (las formas), las áreas se agrandan proporcionalmente con la superficie.

Proyecciones Equivalentes: En este tipo de proyección se conserva la superficie de la figura, pero se pierde la forma de la misma.

Proyecciones Afilácticas (o de compromiso): Este tipo de proyección posee un compromiso entre la igualdad de la superficie y de la forma, pero no cumple con ninguna de las dos.

Proyecciones Equidistantes: La propiedad que tiene esta proyección es preservar las distancias de un punto a otro, pero no entre todos los puntos entre si. Ejemplo podría mantenerse la distancia sobre un paralelo.

Nota de importancia:

“La elección de una superficie y de un tipo de proyección, para la elaboración de cartas topográficas y para cartografía de escala media y grande, será función de la localización geográfica del lugar a representar y también de lo que se desee representar.”

En la mayor parte de los casos se ha decidido por las proyecciones conformes y existe una tendencia mundial por la conocida como transversa de Mercator. De ésta, básicamente encontramos dos tipos la UTM (Universal Transversa Mercator) y Gauss Krüger como se la denomina en la Argentina.

La proyección transversa de Mercator fue inventada por Johann H. Lambert en 1772 basada en consideraciones elementales, en una solución esférica. Cincuenta años después Carl F. Gauss le dio la derivación analítica a un elipsoide y posteriormente Johannes H. Krüger (1912) completó el desarrollo limitando la extensión de las fajas. La UTM es una propuesta de los Estados Unidos de América, luego de la Segunda Guerra Mundial con la intención de unificar el uso de una proyección para la cartografía a escala media. Las diferencias entre la Gauss Krüger como se utiliza en la Argentina y la UTM son conceptualmente mínimas: cambia el módulo de deformación en el meridiano central, el ancho de las fajas y el falso norte. En Argentina la adopción de la proyección Gauss Krüger bajo ese nombre se produce, el 24 de abril de 1925, mediante la Disposición Permanente Nro. 127 del Instituto Geográfico Militar firmada por el general Ladislao Fernández, como director de la entidad.

27 Las proyecciones UTM y la Gauss Krüger toman como base a la Proyección conforme Mercator, es decir que mantienen las formas, pero producen deformaciones lineales que aumentan rápidamente con la distancia al meridiano de contacto entre el elipsoide y el plano de proyección (en UTM el contacto se efectúa en dos rectas ya que el cilindro es secante, y en Gauss Krüger en una recta debido a que el cilindro es tangente).

Debido a este problema y con el propósito de limitar las deformaciones, se crearon fajas con extensión de 6 grados sexagesimales para UTM y de 3 grados sexagesimales para Gauss Krüger. Para cada una de ellas se utiliza un cilindro diferente, de esta manera las distancias a representar se acotan y con ellas las deformaciones.

Esta solución impide vincular puntos calculados en distintas fajas, es decir se pierde la continuidad espacial.

*** UTM (Universal Transversa Mercator):

La proyección UTM es una proyección “cilíndrica conforme”, y puede ser visualizada como un cilindro secante a la superficie de la tierra, orientado de tal forma que su eje está en el plano del Ecuador. Recordemos el por qué de conforme, las pequeñas formas están correctamente representadas. Esta proyección divide a la tierra en sesenta (60) fajas o zonas, que están equiespaciadas en seis grados (6º) sexagesimales. Cada faja tiene un meridiano central en el que se produce la mayor deformación lineal, en cada faja hay dos líneas (elipses de intercepción) en las que es nula la deformación lineal. El cilindro sobre el que realiza la proyección en UTM es secante al elipsoide. En cartas y mapas obtenidos en esta proyección las coordenadas planas se representan por líneas rectas horizontales y verticales que se cruzan perpendicularmente formando lo que comúnmente llamamos cuadricula, los meridianos y paralelos se representan por líneas curvas que también se cortan entre si perpendicularmente.

Gauss Krüger

Esta proyección al igual que UTM es “cilíndrica conforme”, en este caso el cilindro es tangente a la superficie de la tierra. La tangencia se produce en el meridiano central, sobre éste no hay deformación lineal, pero ella aumenta a medida que se aleja de éste. En Gauss Krüger se divide la superficie elipsoidica en ciento veinte (120) fajas, equiespaciadas en tres grados (3º) sexagesimales. En particular, en la República Argentina se divide en siete (7) fajas meridianas de tres grados (3º) de ancho cada una, con meridianos centrales en las longitudes 72º, 69º, 66º, 63º, 60º, 57º, 54º al oeste Greenwich.

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28 Luego de haber definido estas ciencias, procederemos a definir aquellos conceptos que consideramos de importancia, para entender e interpretar las temáticas desarrolladas más adelante.

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Coordenadas

Las coordenadas son valores numéricos que permiten ubicar una entidad en un espacio dado (lineal, planimétrico, espacial, etc.) y poder vincularlas con otras entidades. Los diferentes sistemas de referencia asignarán distintos tipos de coordenadas.

Sistemas de Referencia Locales, Regionales y Globales

Toda coordenada obtenida a través de los GNSS, pertenece a algún sistema de referencia.

Desde nuestros conocimientos podemos interpretar que un sistema de referencia es un conjunto de parámetros matemáticos que permiten definir la posición de cualquier punto sobre la superficie terrestre, es decir, darle valores numéricos a un lugar determinado y conocer su relación espacial respecto a otro.

Esta definición abarca un contenido abstracto-teórico, no tiene un acceso materialmente directo, “no se puede tocar”, es por ello que es necesario realizar una materialización sobre la superficie terrestre de puntos con coordenadas en dicho sistema, pudiendo el mismo punto estar expresado en diferentes tipos de coordenadas (cartesianas geocéntricas, polares y geodésicas), al materializar dichos puntos quedaría constituido el marco de referencia de dicho sistema; y de esta manera podemos trabajar dentro de ese sistema.

Como se describió anteriormente, existen diferentes tipos de superficies de referencias que tendrán un uso diferenciado, el Elipsoide y el Geoide

¿En que se diferencian?

La principal diferencia recae en la utilidad que se le da a la altitud o tercera coordenada. O sea, la altura referida al elipsoide (h) es una diferencia entre la superficie topográfica y la elipsoidica, medida sobre la dirección de la normal al elipsoide que pasa por el punto. Mientras que la tercera coordenada referida al geoide (H) es la diferencia entre la superficie topográfica y la del geoide; ésta última nos brinda un significado físico de utilidad práctica. Por ejemplo si tomamos dos puntos que tienen distintas alturas geoidales, si colocáramos una partícula de agua esta escurrirá hacia el punto de menor altura o cota.

Ondulación del geoide: la diferencia entre la altura elipsoidal (h) y la altura ortométrica (H) se denomina altura geoidal (N) u ondulación del geoide.

N=h–H Nota importante:

“Lo que podría resultar una obviedad para profesionales de la Agrimensura, en relación a la altura elipsoidica (h), no lo es para otros. Muchas veces se la considera como una altura referida a una superficie de nivel, cuando en realidad está referida a una figura ideal de existencia solo matemática y que lejos está de representar el verdadero relieve de un lugar. Para lograr una aproximación de la realidad es apropiado trabajar con las alturas ortométricas (H).”

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Sistemas de Referencia Locales

En los levantamientos topográficos son utilizados estos tipos de sistemas, que consisten en una terna ordenada de ejes cartesianos con origen planimétrico en un punto arbitrario de la superficie terrestre. El eje Z coincidente con la dirección de la vertical del lugar, es decir, normal a la superficie de nivel que pasa por el instrumento. El eje X orientado hacia el Norte y el eje Y normal respecto al anterior. Al estacionar y verticalizar el instrumento, la dirección de la plomada materializa la vertical del lugar, coincidente con la dirección de la fuerza de atracción de la gravedad en dicho punto. De esta manera queda materializado un plano horizontal de referencia, el cual es perpendicular al eje vertical y tangente a la superficie de nivel que pasa por el instrumento.

Sistemas de Referencia Regionales

Se debe recalcar que estos sistemas solo tienen alcance dentro de un espacio geográfico o región, ya que son homogéneos solamente en las proximidades del punto fundamental, en donde el Geoide y Elipsoide son tangentes o paralelos, pero a medida

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30 que nos alejamos de dicho punto, aumenta o disminuye considerablemente la separación entre ambas superficies de referencia. Por esta razón, los sistemas así definidos fueron utilizados por países permitiendo llevar adelante todos los proyectos en sus territorios pero sin poder vincularlo con los proyectos de los demás países. Desviación de la vertical: se conoce como desviación de la vertical en un punto P del terreno, al ángulo que existe entre la vertical astronómica y la normal al elipsoide (vertical geodésica). Dicho de otra manera, está definido por la elección de un elipsoide de referencia y por un punto origen (datum) en el cual se establece su ubicación en relación con la forma física de la tierra (geoide). El punto datum es aquel que hace coincidir la vertical del lugar con la normal al elipsoide, esto significa que existe una desviación de la vertical nula y generalmente se establece la condición de tangencia entre el elipsoide y el geoide. *** Sistemas de Referencia Globales Presentan la particularidad de ser sistemas de referencia tridimensionales y de alcance global. Los sistemas de referencia globales se dividen en: a) Sistemas de Referencias Celestes (SRC): b) Sistemas de Referencias Terrestres (SRT): son aquellos que especifican una terna ordenada de ejes ortogonales cartesianos X,Y,Z, cuyo origen se encuentra en el centro de masas de la tierra. Estos sistemas terrestres tienen el eje X solidario al meridiano origen de las longitudes y el eje Z coincidente al eje de rotación, por lo tanto, “gira” juntamente con la Tierra. El concepto de punto datum desaparece, y es reemplazado por el origen y orientación de la terna de referencia. El resultado de esta materialización se denomina marco de referencia. Esta distinción entre sistema y marco de referencia es fundamental y ha sido formalizada por Kovalevsky y Mueller (1981). Nota: por parte nuestra creemos importante mencionar que en varios informes o notas, la definición de marco de referencia hace mención a que éste es la materialización del sistema de referencia, concepto que es errado o en todo caso contradictorio, ya que lo que se materializa no es el sistema en sí, sino algunos puntos representativos y/o pertenecientes al mismo. Siguiendo a Kovalevsky (1985), entre la idea general que constituye la base de la construcción de un sistema de referencia y la realización del marco correspondiente, existen cuatro etapas que deben separarse. El proceso comienza con la concepción; es la formulación de un principio enunciando la propiedad general que el sistema de referencia debe verificar. Es una definición teórica a la que llamamos sistema de referencia ideal.

31 Sigue la elección de una estructura física; ello consiste en identificar al conjunto físico que verifica la definición ideal. La propiedad general enunciada para el sistema de referencia ideal debe verificarse con la mayor aproximación posible. En esta etapa hablamos de sistema de referencia propiamente dicho. Una vez identificada la estructura, es necesario modelizarla; ello se logra asociando un cierto número de parámetros que permitan modelizar matemáticamente las propiedades físicas de la estructura. En general estos parámetros se ajustan para los objetos de una estructura física particular, y de alguna manera, sus valores en el modelo son arbitrarios. Ahora tenemos al sistema de referencia convencional. Finalmente, se llega a la necesidad de acceder al sistema mediante su materialización o realización. Ajustando los parámetros del modelo a las observaciones, se obtienen las posiciones y los movimientos de un conjunto de puntos del modelo. Las posiciones así determinadas en función del tiempo constituyen el marco de referencia donde en cada instante se conocen las coordenadas en el sistema de referencia convencional. La posición y movimiento de cualquier otro objeto se determinara utilizando como referencia las posiciones de puntos conocidos del marco de referencia. Ahora se tiene al marco de referencia convencional.

Puede suceder que el número de puntos de este último marco no sea suficiente o que no tenga la distribución adecuada para todas las aplicaciones prácticas. El marco de referencia puede no ser accesible a todo tipo de instrumento. Se requiere entonces de extensiones del marco de referencia convencional, para lo cual deben determinarse las posiciones en función del tiempo de nuevos puntos con respecto a los del marco de referencia convencional. Se trata de marcos de referencia secundarios, que según las necesidades pueden ser de tipos variados.

*** Tipos de coordenadas:

Las coordenadas de un punto se pueden expresar en coordenadas elipsóidicas, o coordenadas cartesianas geocéntricas. Nota: Coordenadas elipsóidicas (B, L, h) o también (?, ?, h)

32 Además, ellas pueden estar expresadas en un determinado marco de referencia, también hemos mencionado que existen otros tipos de coordenadas las utilizadas por la cartografía que nos permiten plasmar en una carta o mapa un sector de la superficie de la tierra.

Es decir, un mismo punto de la superficie terrestre puede aparecer representado de distintas maneras, por lo tanto será imprescindible al trabajar con coordenadas expresar de qué tipo de coordenadas estamos hablando, y a qué marco de referencia pertenecen.

El hecho de contar con esta información hace posible utilizar parámetros matemáticos que nos permitan pasar de coordenadas cartesianas geocéntricas a elipsóidicas, o bien pasar de coordenadas cartesianas en el marco CAI 69 a coordenadas cartesianas en el marco POSGAR 94 y de esta manera poder vincular información.

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Coordenadas planas Gauss Krüger

Estas no se miden en grados sino en metros, el sistema adoptado en Argentina es el Gauss – Krüger, que es un sistema geométrico de referencia empleado para expresar numéricamente la posición geodésica de un punto sobre el territorio, y da como coordenada plana Latitudinal, llamada (X), y como coordenada plana Longitudinal, llamada (Y). Como ya dijimos antes el valor longitudinal de falso Este es de 500.000 m. y se le antepone el número de faja. ***

Si las coordenadas pertenecen a distintos marcos de referencia se necesitan de siete (7) parámetros que nos permiten pasar de un marco al otro, ellos son: ? ? ? Parámetros de traslación (?x, ?y, ?z) Parámetros de rotación (Rx, Ry, Rz) Factor de escala K Creemos que este tema es muy importante, debido a que la agricultura de precisión se trata de vincular información y ello será posible sólo mediante un adecuado manejo de las coordenadas. En este trabajo solo hacemos mención de la manera en que pueden aparecer las coordenadas y que se puede ir de un lado a otro mediante el uso de transformaciones, pensamos que no vale la pena ahondar en el tema, es decir realizar las justificaciones matemáticas que nos permiten pasar de un marco a otro, o pasar de coordenadas planas como podría ser Gauss Krüger a coordenadas cartesianas geocéntricas, ya que de realizar la justificación pertinente nos haría perder el foco del trabajo, quizás desarrollando conceptos matemáticos que no tienen relevancia para este trabajo.

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Teledetección:

La teledetección es una técnica que permite obtener imágenes de un objeto o cuerpo de la superficie terrestre desde sensores espacialmente alejados de la Tierra, abarcando también el posterior tratamiento de dicha imagen. El aceptar esta técnica, implica aceptar que entre el sensor y la superficie terrestre existe una interacción energética, el origen de esa energía establece una de las tantas clasificaciones que se pueden hacer sobre los sensores, de aquí provienen los sensores pasivos y los sensores activos. Los primeros generan la imagen utilizando energía proveniente de un foco exterior a ellos, los últimos son capaces de emitir su propio haz de energía y generar la imagen a partir de la energía reflejada por la cobertura de la superficie.

Son elementos esenciales de la teledetección Espacial los siguientes: ?

?

?

?

? Fuente de energía: el origen de la radiación electro-magnética que detecta el sensor puede provenir de un foco externo a éste (teledetección pasiva) o puede provenir de un haz energético emitido por el sensor (teledetección activa). La fuente energética más importante es el sol. Cubierta terrestre: formada por distintas masas de vegetación, suelos, agua o construcciones humanas, que reciben la señal energética procedente de una fuente y la reflejan o emiten según sus características físicas. Sistema sensor: está compuesto por el sensor propiamente dicho y la plataforma que lo alberga, tiene como misión captar la energía procedente de las cubiertas terrestres, codificarlas y grabarlas o enviarlas al sistema de recepción. Sistema de recepción-comercialización: se recibe la información transmitida por la plataforma, se graba en un formato apropiado y luego de realizadas las correspondientes correcciones se distribuye. Intérprete: convierte los datos en información temática de interés, ya sea visual o digitalmente, de cara a facilitar la evaluación del problema en estudio.

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? Usuario final: encargado de analizar el documento fruto de la interpretación así como dictaminar sobre las consecuencias que de él deriven.

Cualquier sistema de teledetección se compone de tres elementos esenciales, el sensor, el objeto observado y un flujo energético que los pone en relación y permite detectar el objeto. Dijimos que un sensor tiene como una de las funciones captar energía, a está podrá obtenerla de tres maneras diferentes: ? ? ? por reflexión de la luz solar energía emitida por el propio objeto (calor) energía emitida por el sensor reflejada por el objeto y nuevamente recibida por el sensor.

Esas tres maneras de adquirir información se denominan respectivamente reflexión, emisión y emisión-reflexión. La reflexión se debe a la luz solar, el sol ilumina la superficie terrestre y según la cubierta existente sobre ella se reflejará más o menos energía. Ésta será recogida por el sensor. La observación remota puede basarse en la energía emitida por las propias cubiertas, o también existen sensores denominados activos que emiten un flujo energético y son capaces de recoger la reflexión de la superficie. En cualquiera de estos casos el flujo energético entre la cubierta y el sensor constituye una forma de radiación electromagnética. La energía electromagnética se transmite de un lugar a otro siguiendo un modelo armónico y continuo a la velocidad de la luz (c) y conteniendo dos campos de fuerza ortogonales entre sí uno eléctrico el otro magnético. Este flujo se describe por dos elementos la longitud de onda (?) que es la distancia entre dos picos sucesivos de una onda y la frecuencia (?) que designa el número de ciclos pasando por un punto fijo en una unidad de tiempo.

c= ? ?

Como c es un valor constante (c=3 x 10 -8m/s) a mayor frecuencia menor será la longitud de onda y viceversa, ambos elementos están inversamente relacionados. Ahora sea Q (en julios) la energía radiante de un fotón, está gracias a la teoría cuántica queda definida por la siguiente relación

Q = h ?

Donde h es la constante de Planck (6.6 x 10-34 j s) o también se puede expresar como:

Q= h (c/ ?)

Lo que significa que a mayor longitud de onda (o menor frecuencia) el contenido energético será menor y a menor longitud de onda (o mayor frecuencia) el contenido energético será mayor. Es por esto que longitudes de onda largas son mas difíciles de detectar que las de onda corta.

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35 Onda electromagnética. El ojo humano sólo es capaz de detectar sólo las ondas que pertenecen al denominado “espectro visible”, esta es la región comprendida por las longitudes de ondas en donde es máxima la radiación solar, en esta región suelen distinguirse 3 bandas:

La banda azul (0,4 – 0,5 µm) La banda verde (0,5 – 0,6 µm) La banda roja (0,6 – 0,7 µm)

Pero la teledetección nos permite “ver cosas” que nuestros ojos no son capaces de ver, haciendo una analogía a nuestra capacidad visual, la teledetección posee ojos con una “capacidad visual” o “un espectro visible” que le permiten detectar las siguientes longitudes de onda:

La banda azul (0,4 – 0,5 µm) La banda verde (0,5 – 0,6 µm) La banda roja (0,6 – 0,7 µm) Infrarrojo cercano (0,7 – 1,3 µm) Infrarrojo medio (1,3 – 8 µm) Infrarrojo lejano o termico (8 – 14 µm) Micro-ondas (por encima del mm)

Según lo que se desee estudiar será la parte del espectro a utilizar ya que los distintos tipos de cubierta terrestres tienen un comportamiento diferenciado en cada una de las bandas. Es preciso conocer estos comportamientos para realizar una adecuada elección de bandas según sea el fin del trabajo a realizar.

G.N.S.S

Sistema Satelital de Navegación Global (en su acrónimo español) “¿Por qué esta magnífica tecnología científica, que ahorra trabajo y nos hace la vida más fácil, nos aporta tan poca felicidad? La repuesta es está, simplemente: porque aún no hemos aprendido a usarla con tino”.

Albert Einstein (1879-1955) Científico alemán nacionalizado estadounidense.

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38 Un Sistema Global de Navegación por Satélite es una constelación de satélites artificiales que transmite rangos de señales utilizados para el posicionamiento y localización en cualquier parte del globo terrestre, ya sea en tierra, mar o aire. Éstos permiten determinar las coordenadas geográficas y la altitud de un punto dado como resultado de la recepción de señales provenientes de constelaciones de satélites artificiales de la Tierra para fines de navegación, transporte, geodésicos, hidrográficos, agrícolas y otras actividades afines. Un sistema de navegación basado en satélites artificiales puede proporcionar a los usuarios información sobre la posición y la hora (cuatro dimensiones) con una gran exactitud, en cualquier parte del mundo, las 24 horas del día y en todas las condiciones climatológicas. *** Sistemas de Posicionamiento por Satélites actuales Actualmente, el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) de los Estados Unidos de América y el Sistema Orbital Mundial de Navegación por Satélite (GLONASS) de la Federación Rusa son los únicos que forman parte del concepto GNSS. El Panel de Sistemas de Navegación (NPS), el ente de la Organización Internacional de Aviación Civil encargado de actualizar los estándares y prácticas recomendadas del GNSS, tiene en su programa de trabajo corriente el estudio de la adición del sistema de navegación por satélite Galileo desarrollado por la Unión Europea. *** NAVSTAR-GPS La implementación del programa NAVSTAR, GPS (Navigation System and Ranging Global Position System), fue efectivamente iniciada en diciembre de 1973, en febrero de 1978 fue lanzado el primer satélite de una serie de cuatro. La responsabilidad del desarrollo y mantenimiento del sistema recae en el Departamento de Defensa de los Estados Unidos, División Sistema Espacial, esa dependencia se debe a que el sistema fue concebido para uso militar. GPS es un sistema que tiene como objetivo la determinación de las coordenadas espaciales de un punto respecto de un sistema de referencia mundial. Los puntos pueden estar ubicados en cualquier lugar del planeta, pueden p