Introducción

Introducción

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Red de Nivelación de alta precisión
El conocimiento de la morfología del suelo es de gran importancia para el desarrollo de la Nación, resultando vital para diversas aplicaciones tales como el aprovechamiento de las aguas en todos sus aspectos, la construcción de vías de comunicación terrestres o fluviales, y la explotación científica de las industrias madres, al que no puede llegarse sin las bases altimétricas que la red de nivelación geométrica proporciona. De estas operaciones geodésicas resulta también el conocimiento del geoide, el de los pequeños movimientos de la corteza terrestre, y la forma y dimensiones de la Tierra.

Hace aproximadamente 100 años el Instituto Geográfico Militar (IGM) – actualmente Instituto Geográfico Nacional (IGN) – inició las labores topográficas y geodésicas que permitieron la construcción y medición de la red de nivelación de la República Argentina. Esta red materializa el sistema vertical del país, cuyo origen fue establecido en el año 1923 mediante observaciones mareográficas realizadas en el puerto de Mar del Plata.

La red altimétrica está compuesta por 2.020 líneas de nivelación y 33.892 pilares localizados a la vera de rutas y caminos. Las líneas son clasificadas de acuerdo al siguiente criterio:

  • Alta Precisión (393 líneas, 17.916 pilares y aprox. 59.000 km): Estas líneas dividen al territorio nacional en polígonos cerrados o mallas y en poligonales abiertas o periféricas (sobre el litoral marítimo o límites internacionales). Tienen su punto de arranque y cierre sobre puntos nodales o de primer orden. La precisión de estas líneas expresada en milímetros es igual a la raíz cuadrada de la longitud kilométrica multiplicada por un factor igual a 3. Las líneas de alta precisión se designan con una letra “N” mayúscula acompañada de un número entre paréntesis que tendrá una simple significación cronológica. Por ejemplo: N(100).
  • Precisión (329 líneas, 7.908 pilares y aprox. 32.000 km): Estas líneas se desarrollan en el interior de las mallas generadas por las líneas de Alta Precisión y dividen a cada polígono en seis u ocho partes. Tienen su punto de arranque y cierre sobre pilares de las líneas de Alta Precisión o Nodales. La precisión de estas líneas expresada en milímetros es igual a la raíz cuadrada de la longitud kilométrica multiplicada por un factor igual a 5. Las líneas de precisión se designan con una letra “n” minúscula acompañada de un número entre paréntesis, correspondiente a la malla o polígono al cual pertenece, y una letra mayúscula. Por ejemplo n(100)A.
  • Topográficas (1298 líneas, 8.068 pilares y aprox. 52.000 km): Estas líneas densifican las mallas. Tienen su punto de arranque y cierre sobre pilares de las líneas de Alta Precisión o Precisión. La precisión de estas líneas expresada en milímetros es igual a la raíz cuadrada de la longitud kilométrica multiplicada por un factor igual a 7. Las líneas topográficas se designan con una letra “n” minúscula acompañada de un número entre paréntesis, correspondiente a la malla o polígono al cual pertenece, y una letra minúscula. Por ejemplo n(100)a.

Antecedentes de la red - Sistema de Referencia Vertical Nacional 1971

Mapa de la Red de Alta Precisión 1969En el año 1969 el IGM envió a la agencia norteamericana Army Topographic Command (USATC) – actualmente National Geospatial-Intelligence Agency (NGA) – las observaciones correspondientes a las nivelaciones geométricas realizadas sobre aproximadamente 27.000 km de líneas de nivelación de Alta Precisión y 24.000 km de líneas de Precisión y las observaciones gravimétricas efectuadas sobre los pilares altimétricos. Dichas observaciones fueron ajustadas por la USATC utilizando el criterio de mínimos cuadrados y los resultados finales fueron entregados al IGM en el año 1971, dando origen al Sistema de Referencia Vertical Nacional del año 1971 (SRVN71).

Las líneas construidas y medidas con posterioridad fueron ajustadas a la figura inicial definida en el año 1971 mediante un programa de compensación desarrollado por el IGM en lenguaje FORTRAN.




Nuevo ajuste de la red - Sistema de Referencia Vertical Nacional 2016

Comprendiendo la necesidad de contar con un sistema de referencia altimétrico que contemple los efectos del campo gravitatorio terrestre, en el año 2010 el IGN inició un nuevo proyecto con el propósito de reajustar la red de nivelación de Alta Precisión en función de desniveles geopotenciales y determinar las alturas ortométricas de los pilares que componen la red.

Mapa de la Red de Alta Precisión 2013En primera instancia fue necesario realizar la digitalización de las planillas de observación de las 393 líneas que componen dicha red. A partir de los desniveles geométricos observados y los valores de la aceleración de la gravedad medida sobre los pilares (14.852) se determinaron 414 desniveles geopotenciales que vinculan a los 243 nodos de la red. Para computar los desniveles geopotenciales que comprendían a pilares carentes de mediciones gravimétricas (3.064), fue necesario estimar valores de gravedad sobre dichos puntos. Para ello, se utilizó el programa PREDGRAV, que permite determinar la aceleración de la gravedad sobre puntos localizados en la superficie terrestre mediante la aplicación de la técnica de colocación por mínimos cuadrados.

Posteriormente se realizó el control de cierre de los 156 polígonos que componen la red de Alta Precisión en función de los desniveles geométricos y geopotenciales entre los nodos, con el propósito de detectar errores groseros en las observaciones geométricas o gravimétricas, lo que provocó que 27 líneas fueran desestimadas del cálculo. El ajuste de las 387 líneas restantes se realizó mediante el criterio de mínimos cuadrados bajo el método de ecuaciones normales de observación. En el ajuste se utilizaron dos orígenes geopotenciales distintos: el mareógrafo de la ciudad de Mar del Plata, vinculado al Nodal 71 (C = 121,649780 m2s-2), se utilizó para ajustar el sector continental; mientras que el mareógrafo de la ciudad de Ushuaia, vinculado al PF1N(383) (C = 38,427000 m2s-2), dio origen a la red localizada en la Isla Grande de Tierra del Fuego. Las 27 líneas no incluidas en el cálculo anterior fueron ajustadas en una segunda instancia a la red resultante del primer ajuste.

Luego de obtener los números geopotenciales de los 243 nodos que componen la red, se compensó cada una de las líneas de nivelación con el propósito de obtener los números geopotenciales de los pilares altimétricos. Seguidamente se calculó la altura ortométrica de cada uno de los pilares aplicando el método de Mader (1954), que a diferencia del método de Helmert (1890), remueve las irregularidades del terreno al considerar el exceso y déficit de las masas topográficas sobre la placa de Bouguer en cada punto. Este procedimiento, denominado corrección topográfica, se calculó a partir de la utilización del método de Bott (1959) y el modelo digital de elevaciones Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) en su versión 4.1 (Jarvis et al., 2008).

A partir del ajuste de la red de Alta Precisión se realizó la compensación de las líneas de ordenes inferiores (Precisión y Topográficas), limitadas por la geometría de las mallas o polígonos que las líneas de orden superior (Alta Precisión) conforman. Para ello, primeramente fue necesario determinar las alturas de los pilares pertenecientes a las líneas de Precisión, cuyo punto de arranque y cierre coincide con pilares de la red de Alta Precisión. Luego, se realizó un procedimiento análogo al anterior con las líneas pertenecientes a la red Topográfica. De esta forma, se logró determinar el Sistema de Referencia Vertical Nacional del año 2016 (SRVN16).

Coordenadas de los pilares que componen la red

Históricamente las redes de nivelación fueron concebidas para brindar información altimétrica a los usuarios. Estas redes no estaban vinculadas a las redes planimétricas debido a la complejidad del cálculo y la visibilidad de los pilares. Esto implicó que los puntos de las redes de nivelación carecieran de coordenadas.

Sin embargo, el advenimiento del sistema de posicionamiento global (GPS) facilitó la determinación de las coordenadas geodésicas de los pilares altimétricos. A partir del año 2010 el IGN inició campañas topográficas de reconocimiento, cuyo propósito es el de determinar las coordenadas de los pilares mediante el uso de navegadores GPS y el estado de los mojones. La precisión en las coordenadas planimétricas de los pilares obtenidas a partir de este tipo de campañas es de aproximadamente 15 m.
Chapa correspondiente a Punto Fijo
PF26N(178) - Provincia de La Rioja

Por otra parte, a partir del año 2010 el IGN inició una serie de campañas geodésicas con el propósito de medir pilares altimétricos mediante receptores doble frecuencia en modo estático. El procesamiento de las observaciones GPS es realizado mediante los programas GPPS y GAMIT, mientras que el ajuste de los vectores es llevado a cabo con los programas FILLNET y GLOBK, lo que asegura una precisión de unos pocos centímetros.

Finalmente, existe una tercera modalidad para la determinación de las coordenadas de los pilares altimétricos: la localización de los mismos en gabinete mediante el uso de monografías de los pilares, gráficos de recorrido de las líneas de nivelación, imágenes satelitales y cartografía. Esta última técnica, asegura una precisión de una o dos centenas de metros en la determinación de las coordenadas de los pilares.

Consultas

Para realizar consultas técnicas referentes a la red de nivelación deberá enviar un correo electrónico a la siguiente dirección hguagni@ign.gob.ar (Ing. Agrim. Hernán Guagni)

Para conocimiento del usuario

En función del proceso de actualización de la base de datos de la Red Altimétrica Nacional que está llevando a cabo el IGN, se solicita a los usuarios tengan a bien colaborar con información referente al estado de las marcas o pilares altimétricos que conforman la red. Para ello, enviar coordenadas de los puntos altimétricos (será suficiente que dichas coordenadas provengan de un navegador GPS de mano) y algunas fotografías del pilar.

Esta información servirá para actualizar la base de datos del IGN, y así mejorar el servicio que se brinda a los usuarios.

La información deberá ser enviada a la siguiente dirección de correo electrónico hguagni@ign.gob.ar (Ing. Agrim. Hernan Guagni)