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INTRODUCCIÓN AL USO DE ELEMENTOS CARTOGRAFICOS CONCEPTOS Y DEFINICIONES 1. INTRODUCCIÓN Herman Urrejola Ingeniero Forestal CONAF IX Región Temuco, Chile hurrejol@conaf.cl "Un mapa es una representación geométrica plana, convencional y simplificada de todo o parte de la superficie terrestre proporcional a la realidad." Debido a la necesidad que tiene el hombre de conocer la configuración de la Tierra y los accidentes geográficos que en ella existen, surge la necesidad de su representación, naciendo de esta forma la ciencia denominada Cartografía. Cualquier lugar del cielo o de la Tierra está determinado por unas coordenadas únicas respecto de un sistema de referencia que le distingue de los demás. La dificultad que existe para la representación de estos puntos, es que la Tierra no puede representarse sobre un plano sin que sufra deformaciones. A pesar de ello se ha de intentar que la representación conserve el mayor número de propiedades métricas, que al no poderse dar todas simultáneamente, se elegirán en función de la utilidad que se vaya a dar a la carta o mapa. Para poder realizar esto se requiere conocer una serie de elementos, los cuales son descritos en forma resumida en la siguiente recopilación 268 2. COORDENADAS GEOGRÁFICAS Los nombres de Latitud y Longitud fueron empleados por primera vez por Ptolomeo como sistema de coordenadas geométricas, también llamadas coordenadas geográficas, provienen de los antiguos mapas del Mediterráneo, que por su forma alargada tenía unas dimensiones que podían llamarse largas (longus) de Este a Oeste y anchas (latus) de Norte a Sur. Se utilizan para definir la localización de lugares en la superficie terrestre. La longitud, localización de un lugar al este o al oeste de una línea norte-sur denominada meridiano de referencia, se mide en ángulos que van de Oº en el meridiano de origen (meridiano de Greenwich) a 180º en la línea internacional de cambio de fecha. La latitud, que proporciona la localización de un lugar al norte o al sur del ecuador, se expresa con medidas angulares que van desde Oº en el ecuador hasta 90º en los polos. A mitad de camino entre los dos polos se encuentra el ecuador, un círculo máximo (es decir, un círculo cuyo centro es también el centro de la tierra), que divide la tierra en dos hemisferios: el hemisferio norte y el hemisferio sur. Paralelos al ecuador, y al norte y al sur de él, hay una sucesión de círculos imaginarios separados por intervalos uniformes. Círculos que reducen su radio a medida que se acercan a los polos. Esta serie de círculos que van de este a oeste, conocidos como paralelos de latitud, se cruzan formando ángulos rectos con una serie de semicírculos que se extienden de norte a sur, desde un polo hasta el otro, denominados meridianos de longitud. 269 2.1. Meridianos Se definen los meridianos como las líneas de intersección con la superficie terrestre, de los infinitos planos que contienen el eje de la tierra. El sistema toma como origen para designar la situación de una posición geográfica un determinado meridiano, denominado meridiano 0°, cuyo nombre toma el de una ciudad inglesa por el que pasa: "GREENWICH". La existencia de este meridiano divide al globo terráqueo en dos zonas; las situadas al Oeste (W) del meridiano Oº, hasta el antemeridiano y las situadas al Este (E) del meridiano 0° hasta el antemeridiano (Figura 1 ). Norte Figura 1. (entr: ·().:-~te (VI) • ,,..~· J DISTRIBUCION l)f- M ERIDJANOS Distribución de Meridianos 270 2.2 Paralelos Se definen los paralelos como las líneas de intersección de los infinitos planos perpendiculares al eje terrestre con la superficie de la tierra. Se definen sobre el globo terráqueo los paralelos, siendo el paralelo principal aquel que se encuentra a la máxima distancia del centro de la tierra. A este paralelo de mayor radio se le denomina "ECUADOR", que divide el globo en dos casquetes o hemisferios; el hemisferio norte y el hemisferio sur. Paralelos geométricamente a él, se trazan el resto de los paralelos, de menor radio, tanto en dirección al polo Norte como al Polo sur: Este paralelo principal, o ECUADOR, se toma como origen en el sistema de referencia creado, de modo que se designa la situación de un punto haciendo referencia a su situación respecto de estos dos casquetes. Una vez que tenemos establecida una red de meridianos y paralelos, la situación geográfica de un punto viene definida por su longitud y su latitud, con referencia a la red creada (Figura 2). PARALELOS Figura 2. Distribución de Paralelos 271 3. LONGITUD Se define la Longitud (1) de un punto P como el valor del diedro formado por el plano meridiano que pasa por P y el meridiano origen (Oº Meridiano de Greenwich). La longitud es gráficamente el ángulo formado por OAB (Figura 3). 'A=OAB - - -te C ·., )°tE LONGITUD ---- .,.,.., :.._ -- -:-- \ 1 t. ·,· .-..~_ - :i :1 ·_j_r- - _ Figura 3. Longitud La designación de la longitud lleva aparejada la designación de la posición espacial del punto con respecto al meridiano origen o meridiano de Greenwich, así se designa posición Oeste (W) cuando está a la izquierda del meridiano origen y Este (E) cuando está situado a la derecha. La latitud presenta un mínimo posible de Oº hasta un máximo de 180° (0º-180° E, 0º-180ºW). 4. LATITUD Se denomina Latitud geográfica (ro) de un punto Pal ángulo formado por la vertical a la tierra que pasa por dicho punto con el plano Ecuador. La vertical se considera la unión del punto con el origen o centro de la tierra, obteniéndose la latitud midiendo el ángulo (ro) sobre el meridiano que pasa por el punto P (Figura 4). 272 ro= OAP ¡ i• LATITUD --: .---"""- - -- _.· ---;-- ·. é- 1 ·- ··- ------ -':il: '.:i_r- - _ Figura 4. Latitud La latitud máxima y mínima va desde los 0° hasta los 90°, 0°-90ºN, Oº- 90ºS. Los 90° de latitud coinciden con los polos, polo Norte y polo Sur. (Nota: datos expresados en el sistema de medición angular sexagésima!, ya que es el sistema empleado para la medición de las coordenadas geográficas) 5. SISTEMAS DE PROYECCIÓN El proceso de transformar sistemáticamente las posiciones sobre la superficie terrestre al mapa en el plano manteniendo siempre la misma relación espacial, se llama Proyección Cartográfica. Este proceso de proyección se realiza por la aplicación de la geometría o por modelos matemáticos. 273 F terrn\?1os ie'"fa como CO!lS Algunas pueden ser considerados como desar como 5 es cc;rnc1 st~ Si su supert1c1e. Estos son cilindros y planos Figura 8: " geornétnco de las proyecciones Las proyecciones estudian las distintas formas de desarrollar la superficie terrestre minimizando, en la medida de lo posible, las deformaciones sufridas al representar la superficie terrestre. En todos los casos conservan o minimizan los errores, dependiendo de la magnitud física que se desea mantener: superficie, distancias, ángulos, otros, teniendo en cuenta que únicamente se podrá conservar una de las magnitudes anteriormente descritas y no todas a la vez. La forma de la tierra se asume como un elipsoide de revolución (figura definida por un elipsoide rotando sobre su eje menor). Por razones históricas existen varios de estos elipsoides siendo usados para el mapeo de diferentes países en el mundo. Cada uno de estos elipsoides se ajusta generalmente a uno o más países. Un elipsoide apropiado para una región de la tierra no es siempre apropiado para otra región. Otra propiedad es necesaria para especificar únicamente una posición geográfica. Esta es la posición y orientación del elipsoide en relación a la tierra. El término utilizado para describir este ajuste de un elipsoide a la Tierra es el Datum Geodésico. Muchos Datum Geodésicos existen en el mundo, cada uno asociado usualmente a las características deun país o continente. 5.1. Ejemplos de sistemas de proyecciones Ortográfica Esta proyección es usada en vistas en perspectiva de la Tierra, la Luna y otros planetas. La Tierra aparece como una fotografía tomada desde el espacio lejano. Usada por el USGS (United State Geological Survey) en el Atlas Nacional de los Estados Unidos de América rM. 275 : ¡ '1.J~;r•··.·1,.-:· :~ .~ !·. •¡-,.,•+j··,"C ···1,•i Las direcciones son correctas sólo desde el punto central de la proyección. La escala disminuye a lo largo de las líneas que parten como radios desde el centro. Cualquier línea recta que pasa a través del centro es un gran círculo. Las superficies y formas se encuentran distorsionadas por la perspectiva. Esta aumenta a medida que se aleja del punto central. La Proyección Ortográfica era conocida por los egipcios y griegos hace 2000 años. Mercator Usada para Navegación o mapas de regiones ecuatoriales. Cualquier línea RECTA es una línea de Rumbo (línea de dirección constante). Las distancias son correctas sólo a lo largo de la línea ecuatorial, pero son razonablemente correctas dentro de un margen de 15°. Escalas especiales pueden ser usadas para medir distancias a lo largo de otros paralelos. 276 Áreas y formas en grandes superficies se encuentran distorsionadas. Esta distorsión aumenta a medida que se aleja del Ecuador y es extrema en las zonas polares. Los polos no son presentados. Este sistema de proyección fue presentada por Mercator en el año 1569. Transversal Mercator Utilizada por el USGS (United State Geological Survey) en mapas a escala que van de 1:24.000a1 :250.000 Tales mapas pueden se juntados por sus bordes sólo si se encuentran en la misma zona con un meridiano central ;::_.,;:,~ .;:.-t L,,,._ ·;..''t>,'J-C. .;-:_.~¡! •'_-, ', ~ f~<~r.'<.·•L\ :t:~·".', :,¡1~1: ;41+-~:fVi- Jr:;-- ·,-:a.,:.. y-u~, v .•-,~;,t."::-! i''Fif\i ·,;.. J ..... _c_fl ! -, ~·,f fh.! (1;'\,"!~··ri! ·~,";.',~-;:tf" &El :S:!!:l::i r t 277 ntP' " ' Se utiliza también en el mapeo que se extiende de Norte a Sur. Las distancias son correctas sólo a lo largo del Meridiano central seleccionado por el confeccionador del mapa o también a lo largo de dos líneas paralelas a el, pero todas las distancias, direcciones, formas y superficies son razonablemente precisas dentro de 15° desde el meridiano central. La distorsión de distancia, direcciones y tamaño de áreas se incrementa rápidamente fuera del rango de 15°. Fue presentada por Lambert en 1772. 6. LA PROYECCIÓN TRANSVERSAL MERCATOR (UTM), La Proyección TRANSVERSAL MERCATOR (UTM), toma como base la proyección Mercator, sin embargo la posición del cilindro de proyección es transversal respecto al eje de la tierra: 'PROYECCION UTM La proyección UTM genera husos comprendidos entre meridianos de 6° de Longitud, generándose en cada huso un meridiano central equidistante 3° de longitud de los extremos de cada huso. Los husos se generan a partir del meridiano de Greenwich, 0° a 6° E y W, 6° a 12º E y W, 12 a 18º E y W, etcétera. (Ver ANEXO 1) 278 Se define un huso como las posiciones geográficas que ocupan todos los puntos comprendidos entre dos meridianos. Esta red creada, se forma huso a huso, mediante el empleo de un cilindro distinto para generar cada uno de los husos, siendo cada uno de los cilindros empleados tangente al meridiano central de estos, cuya longitud es de 3°, o múltiplo de dicha cantidad con 6° de separación. El sistema UTM divide el globo terráqueo en un total de 60 HUSOS. Cada HUSO posee un número y zona, identificada con una letra. La distribución de los HUSOS es la siguiente: Cada uno de estos sesenta husos se encuentra dividido en 20 zonas., de las cuales 1 O se encuentran situadas en el hemisferio Norte y 1 O en el Hemisferio Sur. Cada una de estas zonas se designa por una letra CDEFGHJKLM, corresponden a zonas situadas en el hemisferio sur y las notadas como NPQRSTUVWX corresponden a zonas situadas en el hemisferio Norte. Cada una de estas zonas se corresponden a 8° de LATITUD sí esta comprendido dentro de las zonas desde la letra CDEF ............ STUW, y para la zona B y X que comprenden 12º de LATITUD. La no-inclusión del huso causa una indeterminación en la localización geográfica del punto sobre la superficie terrestre. De modo que si únicamente se localiza el punto por sus coordenadas: X= 380132 m Y= 4630140 m Con estas coordenadas existen 60 puntos distintos en la superficie terrestre en el Hemisferio Norte y otros 60 puntos en el Hemisferio Sur, luego existe un total de 120 puntos sobre la superficie terrestre con idénticas coordenadas UTM. 279 El sistema UTM es un sistema comúnmente utilizado entre los 0° y 84° de latitud norte y los 80° de latitud sur, por lo que es un sistema estandarizado en Chile. No se emplea a partir de los 80° de latitud ya que produce una distorsión mas acusada cuanto mayor es la distancia al ecuador, como ocurre en los polos, por ello se emplea, tanto en el hemisferio Norte como en el hemisferio Sur sólo por estas latitudes. Para la cartografía de zonas existentes en los polos se emplea normalmente el sistema de coordenadas UPS (Universal Polar Stereographic) El sistema de Proyección UTM tiene las siguientes ventajas frente a otros sistemas de proyección: • Conserva los ángulos. • No distorsiona las superficies en grandes magnitudes, (por debajo de los 80ª de latitud). • Es un sistema que designa un punto o zona de manera concreta y fácil de localizar. • Es un sistema empleado en todo el mundo, empleo universal, fundamentalmente por su uso militar. 7. DEFINICIONES 7 .1. EL ELIPSOIDE Como sabemos la tierra no es redonda, y su figura se asemeja a una naranja o una "esfera achatada por los polos", y no existe figura geométrica alguna que la represente, debido fundamentalmente a las irregularidades existentes. Estas irregularidades son detectables y no extrapolables a todos los puntos simétricos de la tierra, ya que no existe un único modelo matemático que represente toda la superficie terrestre para cada continente, nación, etcétera. De 280 hecho se emplean modelos matemáticos distintos, de forma que se adapten mejor a la forma de la tierra en la zona a cartografiar. Este elemento de representación de la tierra se le denomina ELIPSOIDE. Para fines prácticos, se aproxima la Tierra a un elipsoide de revolución, que es un sólido generado por la rotación de una elipse en torno del eje de los polos (eje menor). Estudios geodésicos muestran valores diferentes para los elementos del elipsoide medidos en diferentes puntos de la tierra. Así, cada región debe adoptar como referencia el elipsoide más indicado. 7.2. EL DATUM Sistema geométrico de referencia empleado para expresar numéricamente la posición geodésica de un punto sobre el terreno. Cada datum se define en función de un elipsoide y por un punto en el que el elipsoide y la tierra son tangentes. Para caracterizar un datum se utiliza una superficie de referencia y una superficie de nivel. Una superficie de referencia (datum horizontal) consiste en cinco valores: latitud y longitud de un punto inicial, azimut de una línea que parte de este punto y dos constantes necesarias para definir el elipsoide de referencia. Así, se forma la base para el cálculo de los levantamientos de control horizontal en el cual se considera la curvatura de la tierra. La superficie de nivel (datum vertical) se refiere a las altitudes. Para la definición del datum se escoge un punto más o menos central en relación al área de inclusión del datum. El mapa utilizado debe indicar esta información. 281 8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Biblioteca de la Facultad de Geografía e Historia http://www. ucm. es/BUCM/ghi/cartoteca. htm Cartografía I Mapas http://www. etsimo. unioví. es/links/carto. html GIREN CORFO http://www.ciren.clDana, Peter 1997 http: //www.utexas.edu/depts/grg/gcraft/notes/coordsys/coordsys. html Instituto Geográfico Militar (IGM) http://www.igm.cl Geografía http://www.mitareanet.com/geo1. htm Map Projections, 2000. Disponible en Internet http:/ /mac. usgs. gov/mac/isb/pubs/MapProjections/projectíons. html Proyecto Mercator http://mercator.euitto.upm.es/htmls/c cart. htm 1 Recursos de Geografía y Cartografía http://www.proteccioncivil.org/mapas2.htm#17 282 ANEXO 1 RED UTM MUNDIAL 283
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