COORDENADAS GEOGRFICAS, UTM Y (GPS)

COORDENADAS GEOGRFICAS, UTM Y (GPS)ING. CIVIL

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

COORDENADAS GEOGRFICAS, COORDENAS UTM Y SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL (GPS)

CURSO : TOPOGRAFIA I

DOCENTE : MCS. ING. Sergio, HUAMN SANGAY

ESTUDIANTES: RAMIREZ CHVEZ Antony

CICLO: 3

CAJAMARCA, MAYO DEL 2015

1. INTRODUCCION.

El tener la posibilidad de ubicar en papel un lugar determinado y adems poder sealar ciertas caractersticas del terreno y de su entorno, ha llevado al hombre a conocer casi en su totalidad los diferentes espacios geogrficos de la Tierra y ms an, ahora se realizan mapas de la galaxia y del universo. Para poder elaborar o interpretar un mapa es primordial repasar previamente ciertos elementos tales como las fuentes de informacin, su naturaleza y contenido. Adems debe conocerse el sistema de coordenadas para poder ubicar cualquier punto en un mapa. Toda carta hace referencia a un sistema de coordenadas, cuyo objetivo es el de dar su ubicacin geogrfica y con ella, la de todos los puntos y detalles contenidos en la misma, adems de incluir caractersticas mtricas. El presente informe que tratamos sobre coordenadas geogrficas y UTM, y Sistema de Posicionamiento Global (GPS), sistema que proporciona una direccin disponible nueva, nica e instantnea para cada punto de la superficie del planeta, es la concrecin de los sistemas de posicionamiento mediante radiofrecuencia propiedad del Departamento de Defensa de los EE UU, en la prctica hoy por hoy constituye un nuevo estndar internacional que permite determinar ubicaciones y distancias , asociado a otras tecnologas permite, tambin, localizar objetos y personas; nos servir de ayuda para conocer como ubicar un punto o rea de cualquier lugar de la tierra.

2. OBJETIVOS.2.1. OBJETIVO GENERAL. Conocer los tipos de coordenadas y su respectiva utilizacin con la Carta nacional, es decir obtener las coordenadas UTM, he interpretar las coordenadas geogrficas, con ayuda del GPS en especfico; en un plano interpretando su significado.

2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS Saber ubicar un punto o rea en la Carta nacional ya sea con coordenadas geogrficas o UTM.

Identificar en la Carta nacional las coordenadas geogrficas y UTM.

Aprender a configurar un receptor GPS, conociendo tcnicas de geoposicionamiento a travs de su uso para ubicar puntos de control terreste

3. MARCO TEORICO.3.1. COORDENADAS GEOGRAFICAS Las coordenadas geogrficas son un sistema o red de paralelos y meridianos que permiten ubicar cualquier punto sobre la superficie terrestre.Desde la antigedad, el hombre ha tenido la necesidad de conocer su ubicacin, es decir, en donde se localiza y cul es el medio que lo rodea, con el fin de saber en donde est situado y localizar los recursos que ofrece el medio para su provecho, por ejemplo: el caso de la colonia, la delegacin poltica o el poblado de tu localidad empleas puntos de referencia, como avenidas, bancos, centros comerciales, gasolineras, panaderas, entre otros.Cabe recordar que uno de los principios fundamentales de la geografa es la localizacin de cualquier hecho o fenmeno geogrfico sobre la superficie terrestre, por ello las coordenadas geogrficas son tiles en la vida cotidiana y se emplean en la navegacin area o martima, asi como en estrategias militares.Las coordenadas geogrficas son: la latitud y la longitud, estas se han determinado a partir de puntos fijos en la tierra: el ecuador y el meridiano de Greenwich.

3.1.1. LA LATITUD.

Es la distancia medida en grados, minutos y segundos de un punto de la superficie terrestre, tomando como referencia al ecuador a los 0 y aumenta latitudinalmente hasta los polos (norte-sur) a los 90, as la latitud mxima de un punto en la superficie terrestre es de 90

El ecuador es el origen de latitud (paralelo 0), o sea que la distancia angular Norte-Sur de cualquier punto se entiende medida desde el plano ecuatorial. Es de mencionar que todos los puntos de la superficie terrestre que se ubiquen arriba del ecuador hasta (polo norte) tendrn latitud norte y todos los puntos ubicados bajo el ecuador hasta 90 248 (polo sur) tendrn latitud sur.

Algunas consideraciones:

Se expresa en grados sexagesimales. Todos los puntos ubicados sobre el mismo paralelo tienen la misma latitud. Aquellos que se encuentran al norte del Ecuador reciben la denominacin Norte (N). Aquellos que se encuentran al sur del Ecuador reciben la denominacin Sur (S). Se mide de 0 a 90. Al Ecuador le corresponde la latitud de 0 Los polos Norte y Sur tienen latitud 90 N y 90 S respectivamente

La latitud proporciona la localizacin de un lugar, en direccin Norte o Sur desde el ecuador y se expresa en medidas angulares que varan desde los 0 del Ecuador hasta los 90N del polo Norte o los 90S del polo Sur. Como podemos ver en la fig.8.2.4, si trazamos una recta que vaya desde el punto P hasta el centro de la esfera O, el ngulo a que forma esa recta con el plano ecuatorial expresa la latitud de dicho punto.

Determinacin de la latitud

Recordando la definicin, la latitud es la distancia en grados, minutos y segundos de un punto geogrfico hacia la lnea ecuatorial. El valor de la latitud va desde 0 en el ecuador hasta 90 en el polo norte o sur. Segn su ubicacin ya sea en el hemisferio norte o hemisferio Sur, estarn en latitud Norte o latitud Sur respectivamente. Es de recordar, por ejemplo, que todo el territorio peruano se encuentra en la latitud sur.

Para calcular la latitud de un punto geogrfico en un mapa del Per debe procederse de la siguiente manera:

1. Elegir el punto geogrfico de inters para calcular su latitud, ste puede ser: una ciudad, la cima de una montaa importante, la confluencia de dos ros, un lago, etc.

En este caso elegimos la ciudad de Canta (punto rojo)

2. Con una regla calculamos la distancia entre los dos paralelos.

En este caso entre el paralelo 11 y 12se calcula la distancia de 3.6 cm 36 mm. Esto significa que 36 mm equivale a 1 60`

3. Proyectamos dicho punto (Canta) hacia la margen de arriba o de abajo (paralelos). Calculamos con la regla las distancias que existen entre punto elegido (Canta) y el paralelo ms cercano.

En este caso la distancia existente entre el punto (Canta) y el paralelo (12) es de 1.9 cm. 19 mm.

4. Establecemos una regla de tres simple entre el valor en grados y su valor en centmetros o milmetros medidos entre los puntos extremos conocidos y entre el punto de valor ms bajo y el punto elegido (Canta).

X= 31 + 24/36

El cociente ser los minutos (`) y el residuo los segundos (``)

5. Finalmente el resultado se adiciona al valor conocido que se halla en el extremo superior (paralelo 11) al punto.1100`00``+31`24``= 1131`24``

O se resta al paralelo inferior (12) en este caso se hace lo siguiente:

1159`60`` - 31`24``= 1129`26``

6. Finalmente se lee los siguiente: la ciudad de Canta se encuentra ubicada a 1129`26`` L.S. (once grados, veintinueve minutos y veinte seis segundos latitud sur.

3.1.2. LA LONGITUD

Es la distancia medida en grados, minutos y segundos de cualquier punto de la superficie terrestre a partir del meridiano 0.La longitud empieza a medirse a partir del meridiano base0 y aumenta hasta 180 al este y al oeste, por lo cual la longitud mxima sobre la superficie es de 180.Hasta bien avanzado el siglo XIX cada nacin tena su meridiano origen de longitudes con el resultado que muchos mapas anteriores carecen de unas referencias estandarizadas. El problema fue resuelto en 1884 cuando una comisin internacional design como meridiano 0 aquel que pasa por el London's Greenwich Observatory (de ah su denominacin) en reconocimiento a su labor investigadora.Todos los puntos ubicados a la derecha del meridiano 0 tendrn longitud Este y los que se ubiquen a la izquierda tendrn longitud oeste.Todos los puntos ubicados sobre un meridiano tendrn la misma longitud. Los grados se obtienen de la parte superior o inferior del mapa.

Algunas consideraciones sobre la Longitud:

Se expresa en grados sexagesimales. Todos los puntos ubicados sobre el mismo meridiano tienen la misma longitud. Aquellos que se encuentran al oriente del meridiano de Greenwich reciben la denominacin Este (E). Aquellos que se encuentran al occidente del meridiano de Greenwich reciben la denominacin Oeste (O). Se mide de 0 a 180. Al merdiiano de Greenwich le corresponde la longitud de 0. El antimeridiano correspondiente est ubicado a 180. Los polos Norte y Sur no tienen longitud.

Se puede ver en la figura, que el ngulo b mide la distancia angular del meridiano del lugar P con el meridiano 0 (meridiano de Greenwich). Es lo mismo medir este ngulo sobre el crculo del ecuador que sobre el crculo del paralelo que pasa por el punto P, el valor angular de b es igual en ambos casos. En el ejemplo de esta figura, la longitud es Oeste (W) puesto que el meridiano del punto P est al Oeste del meridiano de Greenwich.

Determinacin de la longitud

La longitud, como se mencion, es la distancia medida en grados, minutos y segundos desde cualquier punto geogrfico de la superficie terrestre hacia el meridiano base (Greenwich). El valor longitudinal vara desde 0, en el meridiano de origen, hasta los 180 hacia el Este (E) o el Oeste (W). Todo el territorio est en el hemisferio occidental, por consiguiente, tendr longitud Oeste(W).

Para calcular la longitud de un punto geogrfico en un mapa del Per debe procederse de la siguiente manera:

1. Elegir el punto geogrfico de inters para calcular su longitud, ste puede ser: una ciudad, la cima de una montaa importante, la confluencia de dos ros, un lago, etc.

En este caso elegimos la ciudad de Canta (al igual que lo elegimos para la latitud) esto permitir obtener tanto la latitud y longitud de Canta.

2. Con una regla calculamos la distancia entre los dos meridianos.

En este caso entre el meridiano 77 y 76 se calcula la distancia de 3.6 cm 36 mm. Esto significa que 36 mm equivale a 1 60`

3. Proyectamos dicho punto (Canta) hacia la margen derecho o izquierdo (meridianos). Calculamos con la regla las distancias que existen entre punto elegido (Canta) y el meridiano ms cercano.

En este caso la distancia existente entre el punto (Canta) y el meridiano (77) es de 1.4 cm. 14 mm.

4. Establecemos una regla de tres simple entre el valor en grados y su valor en centmetros o milmetros medidos entre los puntos extremos conocidos y entre el punto de valor ms bajo y el punto elegido (Canta)

El cociente ser los minutos (`) y el residuo los segundos (``)

5. Finalmente el resultado se adiciona al valor conocido que se halla en el extremo derecho (meridiano 76) al punto.

7600`00``+ 23`12``= 1123`12``

O se resta al paralelo inferior (77) en este caso se hace lo siguiente:

76 59`60`` - 23`12``= 7616`48``

6. Finalmente se lee lo siguiente: la ciudad de Canta se encuentra ubicada a 7616`48`` L.W. (setenta y seis grados, diecisis e minutos y cuarenta y ocho segundos longitud Oeste.

Ubicacin de la ciudad de Canta:

3.2. COORDENADAS UTMEl sistema de coordenadas UTM (Universal Transverse Mercator) es un sistema de proyeccin cartogrfico basado en cuadrculas con el cual se pueden referenciar puntos sobre la superficie terrestre. Fue creado por el ejrcito de los E.E.U.U. en 1947 y est basado en un modelo elipsoidal de la Tierra (el elipsoide Internacional de referencia de Hayford); usado normalmente desde su aparicin no obstante hoy da est siendo sustituido por el Elipsoide WGS84 para hacer este sistema compatible con el Sistema de Posicionamiento Global GPS. Su unidad de medida bsica es el metro. Se basa pues en una proyeccin de dicho elipsoide, siendo la proyeccin UTM un sistema cilndrico que es tangente al elipsoide en un meridiano origen: los puntos del elipsoide se proyectan sobre un cilindro tangente a un meridiano establecido (que llamaremos meridiano central), de forma que al desarrollar el cilindro, el Ecuador se transforma en una recta que se toma como eje de las X, y el meridiano central se transforma en otra recta perpendicular a la anterior que ser el eje de las Y (Figura n 1). Para evitar que las deformaciones producidas en la proyeccin sean demasiado grandes se divide el elipsoide terrestre en 60 husos de 6 de amplitud, utilizando cada uno su meridiano central y el Ecuador como ejes de referencia. Figura n 1.- Elipsoide transformado en un cilindro

El trazado de las cuadrculas se realiza en base a estos husos y a zonas UTM, y es vlido en una gran parte de la superficie total de la Tierra pero no en toda. Concretamente, la zona de proyeccin de la UTM se define entre los paralelos 80 S y 84 N, mientras que el resto de las zonas de la Tierra -las zonas polares- utilizan el sistema de coordenadas UPS (Universal Polar Stereographic). Por tanto en el sistema UTM la Tierra se divide en 60 husos de 6 de longitud que completan sus 360. Cada huso se numera con un nmero entre el 1 y el 60, siendo el huso 1 el limitado entre las longitudes 180 y 174 W, centrado en el meridiano 177 W. Los husos se numeran en orden ascendente hacia el este. En Espaa por ejemplo, la zona peninsular est situada en los husos 29 al 31 mientras que Canarias lo est en el huso 28 (figuras N 2).

huso 28 (Figuras n 2). Figura n 2.- Mapamundi del sistema UTM

En cuanto a las zonas, la Tierra se divide en 20 zonas de 8 Grados de Latitud, que son denominadas mediante letras desde la "C" hasta la "X" inclusive (exclusin hecha de la CH, I y LL para evitar confusiones, y de la A, B, Y y Z que se reservan para las zonas polares). Como consecuencia de la esfericidad de la Tierra, las zonas se estrechan y sus reas son menores conforme nos acercamos a los polos (figuras n 2 y 3). Figura n 3.-Zona caracterstica del sistema de coordenadas UTM A la lnea central de un huso UTM se le llama meridiano central, y siempre se hace coincidir con un meridiano del sistema geodsico tradicional. Este meridiano central define el origen de la zona UTM, y tiene por convenio- como coordenadas: un valor de 500 km ESTE, y 0 km norte cuando consideramos el hemisferio norte un valor de 500 km ESTE y 10.000 km norte cuando consideramos el hemisferio sur. La designacin de cada cuadrcula UTM se hace leyendo primero el nmero de huso y despus la letra de la correspondiente zona. Por ejemplo la ciudad espaola de Granada estara en la cuadrcula 30S. As, partiendo del origen de la zona UTM (punto donde el meridiano central del huso corta al Ecuador), al Este encontramos los cuadrados de 600 km, 700 km, etc y hacia el Oeste encontramos los cuadrados de 400 km, 300 km, y otros. Anlogamente, si nos movemos hacia el Norte encontraremos los cuadrados de 100 km, 200 km y otros

------+---------+---------+---------*---------+---------+---------+----200 300 400 500 600 700 800 Cada zona UTM tiene como bordes dos meridianos separados 6. Esto crea una relacin entre las coordenadas geodsicas angulares tradicionales (longitud y latitud medida en grados) y las rectangulares UTM (medidas en metros), y permite el diseo de frmulas de conversin entre estos dos tipos de coordenadas. El valor de una coordenada UTM as descrito no corresponde a un punto determinado o a una situacin geogrfica discreta (como siempre tendemos a pensar), sino a un rea cuadrada cuyo lado depende del grado de resolucin de la coordenada. Cualquier punto comprendido dentro de este cuadrado (a esa resolucin en particular) tiene el mismo valor de coordenada UTM. El valor de referencia definido por la coordenada UTM no est localizado en el centro del cuadrado, sino en la esquina inferior izquierda de dicho cuadrado. As pues, la lectura de las coordenadas UTM siempre se realiza de izquierda a derecha para dar la distancia hacia el este, y de arriba abajo para dar la distancia hacia el norte. Cuanto mayor sea la resolucin, es decir, el lado de los cuadrados (1 metro, 10 metros por ejemplo), menor ser el rea representada y por ello es conveniente dividir esa gran cuadrcula de 1000 Km de lado en una cuadrcula menor. En los mapas a escala 1:50.000 encontramos dibujadas estas cuadrculas menores que tienen 1km de lado, y stas a su vez se pueden dividir mentalmente con facilidad en cuadrculas de 100 metros de lado, aumentndose con ello la resolucin. Normalmente el rea que registran los GPS coincide con el valor de un metro cuadrado. Ejemplos de valores de coordenadas UTM a diferentes resoluciones: Coordenadas UTM Zona (huso) y banda Metros al Este Metros al Norte Resolucin

30S 3546784891567 30 S 354678 4891567 1 metro

30S 35467489156 30 S 354670 4891560 10 metros

30S 354648915 30 S 354600 4891500 100 metros

30 S 3544891 30 S 354000 4891000 1.000 metros

3.2.1 lectura de las cordenas UTM. La retcula de referencia utilizada para la designacin de los puntos en el sistema de coordenadas UTM en el mapa de E: 1:50.000 es de 1 km de lado, y va rotulada en color azul claro (figura n 4). En este apartado realizaremos como ejemplo la designacin de un punto con aproximacin de 100 metros utilizando un mapa topogrfico a E: 1:50.000.

Para referenciar el punto que aparece en el ejemplo realizaremos los siguientes pasos: 1) Buscamos la barra vertical ms prxima a la izquierda del punto y leemos los nmeros que la rotulan. En el ejemplo nos encontraramos las cifras 681, y nos indican que el punto en cuestin se encuentra al este del punto central del Huso, que como recordamos tiene 500 como valor de coordenada en el eje de las X; exactamente a algo ms de 181 Km (681=500+181). Para ajustar un poco ms la situacin del punto, dividimos mentalmente en dcimas partes el intervalo de 1 km (1000 m) de la cuadrcula, siendo de 900 m la distancia de la barra al punto 6819 681 ________________________ 6 82 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

2) De forma anloga, buscamos la barra horizontal ms prxima por debajo del punto y leemos los nmeros que la rotulan, siendo 4396 en el ejemplo. A continuacin estimamos en dcimas partes del intervalo la distancia del punto a la lnea de la cuadrcula de 1 Km de lado, siendo en el ejemplo de aproximadamente 800 m la distancia de la barra al punto - 43968 4397 _ 9 _ 8 _ 7 _ 6 _ 5 _ 4 _ 3 _ 2 _ 1 4396 El punto quedar designado por lo tanto en relacin a la cuadrcula UTM de 1000 Km de lado como 6819 en X y 43968 en Y. Para evitar cualquier tipo de incertidumbre debemos adems identificar el Huso y la Zona UTM (30 y S respectivamente en el ejemplo), por lo que la designacin completa del punto con una aproximacin de 100 m sera: 30S 681943968. Las cifras de la abscisa y la ordenada se escriben sin separacin entre unas y otras. Estas cifras son en nmero impar cuando anotamos los nmeros de la cuadrcula de 100 km. La supresin de cifras en la notacin cuando la aproximacin realizada es menor no debe en caso alguno inducir a confusin. Debemos recordar que la primera cifra de la izquierda del grupo de la abscisa representa siempre centenas de kilmetros y la del grupo de la coordenada Y, miles de kilmetros.

3.3. SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL (GPS)

4. CONCLUSIONES. Como conclusin final de todo lo expuesto con anterioridad, podemos afirmar de manera evidente las ventajas del sistema GPS frente a los mtodos tradicionales, entre otras: rapidez, fiabilidad, reduccin de costes, precisin, y otros.

En relacin con muchos trabajos realizado, la gran ventaja del sistema GPS, sin duda ha sido el hecho depoderobtener posicionamientos absolutos con la precisin necesaria en tiempo real, requisito imprescindible en la topografa minera, adems de la posibilidad de implementar procedimientos deautomatizacinde maquinaria y control de flotas deproduccin.

Al calcular las coordenadas de nuestra carta nacional, podemos concluir que las coordenadas UTM son ms fciles de usar, aunque para llevar un uso de este, se tiene que tener un conocimiento bsico acerca de este para su respectiva utilizacin, en cambio, para las coordenadas geogrficas hay que tener un diminuto conocimiento para su utilizacin, pero en cuanto a la ubicacin de algn lugar, se hace ms difcil ubicar, ya que se tiene que hacer uso de algunos instrumentos y operaciones para su respectiva utilizacin.

El correcto manejo de las cordenas geogrficas y UTM permiten conocer la ubicacin exacta de cualquier punto en la tierra y a cualquier distancia en que nos encontremos, los clculos para interpretar sus medidas son muy sencillos, y es por medio del GPS que medias tales como la longitud, la latitud, la altitud, cordenas UTM, direccin, entre otros se pueden conoces fcilmente y en el menor tiempo posible

5. BIBLIOGRAFIA. ROJAS ORTEGA, Lilia (2007) Geografa. Cengage Learning Editores S.A. Mexico CHANCOS PILLACA, Jorge (1997). Cartografa y lectura de mapas. Talleres Grficos A.O.M. Lima Per.

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