Introducción

Introducción

El día 27 de febrero de 2010 ocurrió un sismo con una magnitud de 8.8 en la región de Maule (República de Chile) que provocó un desplazamiento co-sísmico de la corteza terrestre entre las latitudes 28º S y 40º S, con valores superiores a los cinco metros en la zona del epicentro y de aproximadamente dos centímetros en la costa Atlántica. Como consecuencia de este sismo, las coordenadas de los puntos próximos al epicentro dejaron de evolucionar linealmente, dificultando la determinación de coordenadas precisas en el marco de referencia POSGAR07 (definido para la época 2006.632) en las zonas más afectadas por el sismo (Mendoza y Neuquén).

Antes de la creación de VEL-Ar, y a partir de una serie de campañas geodésicas realizadas por el IGN durante los años 2010, 2011 y 2012, el grupo de trabajo Influencia Sísmica en el Territorio Argentino (INSISTA) del Subcomité de Geodesia del Comité Nacional de la Unión Geodésica y Geofísica Internacional publicó en el año 2013 un informe que contiene una serie de recomendaciones para realizar mediciones con tecnología GPS/GNSS en las zonas afectadas por el sismo.

La Fig. 1 describe, mediante áreas de influencia o buffers, la longitud máxima recomendable para medir un vector en el marco POSGAR07 conforme al grado de deformación de la corteza terrestre. De acuerdo al mapa, la determinación de coordenadas en el marco POSGAR07 con precisiones planimétricas inferiores a los 10 cm estará supeditada a la siguiente modalidad de medición:

Si uno de los puntos que componen el vector que se desea medir se encuentra:

      1. en el sector color rojo, la máxima longitud de vector recomendada será de 50 km.
      2. en el sector color amarillo, la máxima longitud de vector recomendada será de 70 km.
      3. en el sector color verde, la máxima longitud de vector recomendada será de 120 km.

En caso que ambos puntos que componen el vector que se desea medir se encuentran en el sector sin color, la máxima longitud de vector recomendada no tendrá restricciones.



Fig.1: Longitudes máximas de vectores GPS/GNSS sugeridas: 50 km para el sector rojo,
70 km para el sector amarillo y 120 km para el sector verde.

En el año 2014, el IGN junto con las Universidades de Memphis (EEUU) y Ohio State (EEUU) comenzaron un proyecto con el propósito de generar un modelo de predicción de trayectorias que contemple lo siguiente:

      a. los desplazamientos lineales de la corteza terrestre previos al sismo del 27 de febrero de 2010;
      b. las variaciones no lineales producidas por efectos post-sísmicos en el marco de referencia POSGAR07; y
      c. el salto co-sísmico producto del terremoto de 2010.

Finalmente, en el año 2015, dicho modelo fue publicado con el nombre de VEL-Ar (ver la publicación). Este modelo permite predecir el desplazamiento de los pilares de la red POSGAR y las estaciones GPS/GNSS permanentes de la red RAMSAC, para vincular mediciones GPS/GNSS post-sísmicas (realizadas luego del 28 de febrero de 2010) al marco de referencia geodésico oficial de la República Argentina POSGAR07 (época 2006,632), sin tener que considerar las recomendaciones 1, 2 y 3 enunciadas anteriormente.

Características de VEL-Ar

Al igual que otros modelos de trayectorias, VEL-Ar incluyó los efectos horizontales producidos por la deformación tectónica entre las placas de Nazca y Sudamericana, tanto la velocidad por desplazamiento tectónico, como la deformación inter-sísmica observable en el oeste del país.

Sin embargo, a diferencia de otros modelos de trayectorias, VEL-Ar incorpora todos los efectos producidos por el sismo de Maule (Chile). De este modo, los saltos co-sísmicos y los desplazamientos no-lineales posteriores al sismo (por ejemplo, relajación viscoelástica) están comprendidos en esta nueva herramienta.

Con su innovadora metodología, VEL-Ar puede estimar trayectorias con una precisión de aproximadamente 5.5 mm en su componente este y 3.8 mm en su componente norte. El sesgo introducido por errores en el modelo de saltos co-sísmicos fue inferior a 2.5 cm en el 63% de las pruebas realizadas, e inferior a 5 cm en el 91% de dichas pruebas. Ambos valores resultan apropiados para obtener coordenadas con precisión topográfica.

VEL-Ar resolvió el problema de transformación de coordenadas entre las épocas anteriores y posteriores al sismo de Maule, permitiendo obtener coordenadas en la época 2006,632 utilizando mediciones posteriores a dicho sismo (27 de febrero de 2010) o viceversa.

Ejemplo de aplicación

A continuación, se expondrá un caso hipotético: tomar un Sistema de Información Geográfica (SIG) existente, medido y definido en la época convencional 2006,632, para incorporar algún elemento espacial relevado 10 años más tarde (época 2016,500) en la zona más afectada por el sismo de Maule (sur de Mendoza y norte del Neuquén).

Para incorporar el nuevo elemento al SIG, es necesario contar con un elemento de referencia con coordenadas en 2006,632 reconocible en 2016,500. Luego, dicho elemento de referencia puede utilizarse para realizar una vinculación con el nuevo punto a incorporar, de manera de obtener sus coordenadas en la época del SIG. No obstante, la distancia entre el punto de referencia y el punto a relevar debe mantenerse lo más corta posible (< 50 km según lo especificado en el punto 1 anterior) para evitar problemas introducidos por el diferencial de la deformación co-sísmica. Si el vector de vinculación es demasiado largo o no se puede encontrar un punto de vinculación existente en 2016,500, la única alternativa sin un modelo como VEL-Ar, es remedir todo el SIG para reposicionarlo en 2016,500.

Conviene destacar que, en este caso, no sería posible aplicar una transformación de Helmert entre coordenadas anteriores y posteriores al sismo, como se haría para transformar coordenadas entre dos marcos de referencia. Esto se debe fundamentalmente a que la transformación de Helmert solamente contempla rotaciones y traslaciones de cuerpo rígido, mientras que un sismo produce deformaciones que alteran la geometría interna de una red. En otras palabras, el sismo deforma las distancias entre marcas pasivas y/o estaciones permanentes.

Para el ejemplo de aplicación presentado, VEL-Ar permite transformar la coordenada del nuevo elemento a incorporar al SIG de 2016,500 a 2006,632 con un error absoluto inferior a 5 cm.