Geodesia | Explicación sobre esta ciencia

Durante el último siglo, la geodesia se ha desarrollado desde tecnologías de topografía bastante simples, que ayudaron a determinar con precisión las posiciones en la Tierra hasta herramientas mucho más sofisticadas disponibles para investigadores científicos, ingenieros y estudiantes.

En las últimas décadas, las aplicaciones geodésicas se han expandido rápidamente para medir los movimientos de las placas y monitorear los peligros de los terremotos hasta incluir la investigación sobre los peligros volcánicos, deslizamientos de tierras, cambio climático y recursos hídricos.

¿Qué es la Geodesia?

La Geodesia es la ciencia que mide con precisión el tamaño, la forma, la orientación, la distribución de masa de la Tierra y como varían con el tiempo. También se ocupa de la teoría del tamaño y la forma de la Tierra. La Geodesia se puede dividir en 2 ramas:

  • Geodesia geométrica
  • Geodesia física

La geodesia es la ciencia que mide y comprende con precisión tres propiedades fundamentales de la Tierra: su forma geométrica, su orientación en el espacio y su campo de gravedad, así como los cambios de estas propiedades con el tiempo. Mediante el uso de GPS, los geodesistas pueden monitorear el movimiento de un sitio las 24 horas del día, los 7 días de la semana.

Muchas organizaciones utilizan la geodesia para mapear las costas de los países, delimitar los límites terrestres y mejorar la seguridad del transporte y la navegación. Para medir puntos en la superficie de la Tierra, los geodesistas asignan coordenadas (similar a una dirección única) o puntos en toda la Tierra.

En el pasado, los geodesistas determinaban las coordenadas de los puntos utilizando herramientas topográficas basadas en la Tierra para medir las distancias entre los puntos. Hoy en día, los geodesistas utilizan herramientas espaciales como el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) para medir puntos en la superficie de la Tierra.

que es la geodesia

Los geodesistas deben definir con precisión las coordenadas de los puntos en la superficie de la Tierra de manera consistente. Un conjunto de puntos medidos con precisión es la base del Sistema Nacional de Referencia Espacial, que permite que diferentes tipos de mapas sean coherentes entre si.

Para medir la Tierra, los geodesistas construyen modelos matemáticos simples de la Tierra que capturan las características mas grandes y obvias. Los geodesistas han adoptado el elipsoide como el modelo mas básico de la Tierra.

Debido a que el elipsoide se basa en un modelo matemático muy simple, puede ser completamente uniforme y no incluye montañas ni valles. Cuando se necesitan detalles adicionales de la Tierra, los geodesistas usan el «geoide».

Aplicaciones de la Geodesia

  1. Triangulación, trilateración y transversal primaria o de orden cero.
  2. La medición de la altura sobre el nivel del mar mediante triangulación o nivelación.
  3. Identificación astronómicas de latitud, longitud y acimut para localizar el origen de los levantamientos y controlar su dirección.
  4. Movimientos de la corteza. 
  5. Identificación de la dirección de la gravedad mediante observaciones astronómicas de latitud y longitud.
  6. Identificación de la intensidad de la gravedad mediante el péndulo y otros aparatos.
  7. Deducir la forma exacta de las superficies equipotenciales del nivel del mar en todas las alturas.
  8. Estudios de movimiento polar.
  9. Mareas terrestres
  10. La separación entre el Geoide y el nivel medio del mar.
  11. Encuestas de ingeniería.
  12. Geodesia por satélite: incluye las técnicas modernas de posicionamiento por métodos espaciales, por ejemplo, GPS, SLR y VLBI, etc.

Métodos Geodésicos

GPS

GPS es una flota con sede en EE. UU. De más de 30 satélites que orbitan nuestro planeta aproximadamente a 11,000 millas sobre la superficie de la Tierra. GNSS incluye el GPS de EE. UU. Y satélites similares de otros países. 

Se puede calcular una posición utilizando tres satélites, más un cuarto para corregir la imprecisión del reloj. Es posible que ya esté familiarizado con las unidades GPS portátiles, que las personas tienen en sus teléfonos, tabletas, cámaras, automóviles y más. 

Mientras que el GPS de mano puede tener una precisión de unos pocos metros o decenas de metros, las unidades de GPS «diferenciales» de alta precisión que utilizan los científicos de la Tierra en sus investigaciones pueden medir movimientos tan lentos como un milímetro por año. 

Las primeras aplicaciones importantes del GPS de alta precisión fueron monitorear los movimientos de las placas tectónicas y evaluar los peligros volcánicos y de terremotos. Más recientemente, Los científicos han podido aplicar la técnica a peligros de deslizamientos de tierra, monitoreo de aguas subterráneas, medición de mareas, monitoreo de hielo / nieve y humedad atmosférica y del suelo. 

que es el gps

LiDAR

Quizá esta tecnología te resulte un poco familiar, y es que si tienes un iPhone o iPad de última generación, esta tecnología viene incluida en las cámaras que estas tienen, si aún no sabes sobre ello, te dejo un enlace al blog que escribí sobre los nuevos terminales de apple y su importancia en la ingeniería civil de cara al futuro.

LiDAR es una tecnología de detección remota que mide la distancia enviando pulsos láser y calculando el tiempo de retorno de la reflexión. Los escáneres LiDAR se pueden montar en aviones, trípodes terrestres o dispositivos móviles. 

Dependiendo de la forma en que se configure un levantamiento, el modelo topográfico resultante puede tener una resolución de metros a centímetros. Los rayos láser también tienen la capacidad de penetrar y regresar a través de agujeros en un dosel de vegetación, produciendo así una topografía de «tierra desnuda» a partir de las últimas señales de retorno que no es posible con otros métodos. 

Las diferencias entre el primer y el último retorno en las áreas con vegetación pueden producir el volumen y la densidad del dosel. Los escaneos repetidos de la misma área permiten una medición detallada del cambio topográfico. 

LiDAR se puede utilizar para una amplia gama de aplicaciones de evaluación de peligros, análisis estratigráficos, comprensión de procesos geomórficos y tectónicos y estudios de vegetación.

InSAR

InSAR mide la deformación del suelo utilizando dos o más imágenes de radar de apertura sintética (SAR). Por lo general, las imágenes provienen de satélites de radar en órbita terrestre, pero el método también se puede utilizar desde aviones o sensores terrestres. 

Los cambios de fase de la señal del radar entre imágenes repetidas permiten la medición de la deformación en una escala de centímetros durante períodos de días a años y en grandes regiones. 

Aunque pueden surgir complicaciones por la humedad de la superficie del suelo y las condiciones atmosféricas cambiantes, el radar puede penetrar las nubes y proporcionar datos en áreas extensas, lo que lo convierte en un buen complemento para otros métodos como GPS, LiDAR y SfM, que tienen extensiones espaciales más limitadas. 

InSAR tiene aplicaciones para el monitoreo de peligros naturales (por ejemplo, terremotos, volcanes y deslizamientos de tierra), midiendo el hundimiento de la tierra, e incluso evaluaciones del nivel del agua superficial y la velocidad del hielo glacial.

GRACE

Medir el campo de gravedad de la Tierra también es un elemento de la geodesia. El advenimiento de las mediciones de la gravedad basadas en satélites ha afectado profundamente nuestra capacidad para determinar la distribución de masa cambiante en la Tierra. 

GRACE (Experimento de recuperación de gravedad y clima) ha dado lugar a observaciones sin precedentes. El campo de gravedad de la Tierra es desigual, lo que refleja la distribución de masa en nuestro planeta. La órbita de los satélites gemelos de GRACE se ve perturbada por el campo de gravedad desigual, cambiando la distancia entre los satélites. 

Este cambio de distancia se mide utilizando un sistema de rango de microondas. Esta técnica se utiliza en conjunto con GPS, ya que cada uno de los satélites está equipado con un receptor GPS de alta precisión. 

Esta medida de la gravedad de la Tierra se puede utilizar para muchas aplicaciones, pero los cambios en el agua subterránea y la masa de hielo han sido dos de los más profundos. Han ayudado a los investigadores a comprender los impactos del cambio climático y los cambios de las aguas subterráneas a lo largo del tiempo

Los datos de GRACE se pueden utilizar para rastrear la distribución del agua sobre la superficie de la Tierra en los continentes, el volumen de la capa de hielo, el cambio del nivel del mar, las corrientes oceánicas y la dinámica de la estructura interna de la Tierra.


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2 comentarios en “Geodesia | Explicación sobre esta ciencia”

    1. Subo nuevos blogs todos los martes y viernes, asimismo, estoy en todas las redes sociales, búscame como «Ingegeek».
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      Saludos

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