Sobre el uso de coordenadas geodésicas ITRF/GRS80 en Venezuela y su expresión en el datum nacional SIRGAS-REGVEN

Investigación, Extensión ─ Coordenadas ITRF/GRS80 en SIRGAS-REGVEN(1995)

Con preocupación observamos desde GGenLUZ el uso inconsistente de coordenadas geodésicas precisas ITRF/GRS80 en Venezuela por parte de un importante número de profesionales y técnicos geomáticos, instituciones nacionales públicas que regulan y/o ejercen en el país labores geodésico-cartográficas, y empresas privadas afines.

Este uso inadecuado, a veces hasta ligero, de coordenadas ITRF/GRS80 tiene que ver con el empleo de manera indistinta de posiciones geodésicas dadas en variadas soluciones ITRF [https://itrf.ign.fr/en/solutions/] con épocas de referencia también diversas como si se tratara de coordenadas expresadas en el datum geodésico oficial (vigente) del país, a saber, SIRGAS-REGVEN(1995) [MARNR, 1999], [IGVSB, 2001].

Al día de hoy (24.07.2024), y según información pública disponible al respecto (ver p.ej., https://igvsb.gob.ve/documentos), en Venezuela el datum geodésico oficial es SIRGAS-REGVEN, en su realización de 1995, el cual, según Gaceta Oficial No. 36653 de fecha 03.03.1999, se corresponde con la solución ITRF94 del marco terrestre de referencia global ITRF [https://itrf.ign.fr/], adoptado en su momento por SIRGAS [https://sirgas.ipgh.org/], [SIRGAS, 1997] para la época de referencia 1995.4 (mayo, 1995), y que utiliza como elipsoide asociado el GRS80 [Moritz, 2000], recomendado por la IAG [https://www.iag-aig.org/]. En la referida gaceta se establece que el país adopta SIRGAS-REGVEN de 1995 como datum para la red geodésica nacional venezolana REGVEN [Hernández et al., 2000].

Así, las coordenadas de las estaciones que materializan el moderno control geodésico del país, a saber, vértices pasivos de órdenes A, B, C y municipal de la REd Geocéntrica de VENezuela (REGVEN) [Hernández, 2003], y activos de la REd GNSS permanente de MOnitoreo Satelital (REMOS) [Hernández/Balcázar, 2007], [Acuña et al., 2014] se expresan en la solución ITRF94, época 1995.4, elipsoide GRS80, es decir, en SIRGAS-REGVEN(1995); en tanto no se produzca una decisión oficial que suponga un cambio del datum nacional y su respectiva adopción ─cosa que a la fecha no ha ocurrido, o al menos no es de conocimiento público─.

Los resultados finales de cualquier levantamiento topográfico o proyecto geodésico-cartográfico en el país, apoyado o nó en estaciones de control REGVEN y/o REMOS, deberían expresarse por tanto en el datum oficial vigente SIRGAS-REGVEN(1995), independientemente de la época de realización de las mediciones GNSS utilizadas y de la vigencia global de otra realización ITRF distinta a la adoptada por SIRGAS-REGVEN(1995).  

Lo anterior es lo técnicamente correcto, a criterio de GGenLUZ. Sin embargo, desde esta unidad académica de LUZ, hemos visto con preocupación cómo en la práctica diaria de ingeniería se determinan y usan libremente, y más grave aún, se certifican con carácter oficial por parte del organismo rector de la geodesia y cartografía del país, posiciones geodésicas referidas a versiones del ITRF y épocas totalmente distintas a las adoptadas en la definición del datum venezolano oficial vigente SIRGAS-REGVEN(1995).

Para ilustrar la irregularidad de la situación anterior veamos un ejemplo tomado de la realidad.

Varios reportes ha conocido GGenLUZ sobre certificaciones otorgadas por el IGVSB [https://igvsb.gob.ve/] en distintos lugares del país donde se oficializan posiciones de vértices de referencia "SIRGAS-REGVEN" dadas en soluciones ITRF y épocas diversas, distintas a ITRF94,1995.4/GRS80, sin que además se le confiera a esos vértices la respectiva especificación de orden de calidad (A, B o C). El caso más representativo de este tipo de inconsistencias es la última (2023) asignación de coordenadas "SIRGAS-REGVEN" a las estaciones GNSS permanentes REMOS por el IGVSB, ver abajo.

Recientemente en Maracaibo (marzo, 2024), el IGVSB otorgó una certificación oficial para un vértice de referencia SIRGAS-REGVEN. Las coordenadas certificadas por el instituto resultaron ser confirmadas de alta calidad pero expresadas en ITRF2020 para la época 2023.9, elipsoide GRS80. A pesar que en las certificaciones del IGVSB se señala que se cumplen los requisitos técnicos para otorgarlas en conformidad con el artículo 11 de la vigente Ley de Geografía, Cartografía y Catastro Nacional, las coordenadas certificadas en esta ocasión no refieren al datum oficial vigente del país SIRGAS-REGVEN(1995), i.e., ITRF94,1995.4/GRS80. Esto pareciera contradecir la referida ley nacional.

La posición de ese vértice en ITRF2020, época 2023.9, elipsoide GRS80 difiere de su posición en ITRF94,1995.4/GRS80 (i.e., SIRGAS-REGVEN(1995)), en 49 cm; ver aplicación anexa Trn_ITRF(2020toSR1995M).exe [Acuña, 2024], Figura 1. Esto es consecuencia de las diferencias sistemáticas entre las realizaciones ITRF94 e ITRF2020 del marco global, y del movimiento permanente por deriva tectónica de aprox. 1.6 cm/año al noreste que experimentó el sitio en cuestión entre las épocas de referencia 1995.4 y 2023.9.

(a)

(b)

Figura 1. Aplicación GGenLUZ Trn_ITRF(2020toSR1995M).exe [Acuña, 2024] (a) mostrando diferencias de coordenadas ITRF2020,2023.9/GRS80 - SR1995 para vértice de referencia SIRGAS-REGVEN en Maracaibo (b).

Lo delicado de la situación anterior es asumir que una posición geodésica en Venezuela referida al ITRF2020, en la época 2023.9, elipsoide GRS80 esté simplemente dada en el datum "SIRGAS-REGVEN", es decir, asumir que es equivalente a una posición en ITRF94, época 1995.4, elipsoide GRS80. Esto es un error por desconocimiento de fundamentos técnicos elementales de geodesia geométrica. La diferencia entre ambas posiciones por el cambio de época y de los marcos de referencia es de 1/2 metro !!!! en el caso señalado, y puede ser mayor en otros lugares del país dependiendo del impacto local de la deriva/deformación tectónica. Éste es un desplazamiento técnicamente intolerable ─se considera una equivocación o error grosero─ para un vértice geodésico en el país de calidad tipo REGVEN órden B (±2cm) o C (±5cm).

Situaciones como la anterior son desafortunadamente típicas en el país desde hace algunos años, repitiéndose con frecuencia a lo largo del territorio, y creando incertidumbre respecto al uso correcto de coordenadas ITRF/GRS80 en el sistema nacional de control geodésico con datum SIRGAS-REGVEN(1995). 

Otro ejemplo puede ser encontrado en las monografías de las estaciones REMOS publicadas por el IGVSB en su sitio web [https://igvsb.gob.ve/servicio/15]. La monografía correspondiente a la estación REMOS-Maracaibo (MARA), ver Figura 2, ─la estación GNSS permanente más longeva y de mayor precisión en coordenadas geodésicas del país, ubicada en el campus de la Facultad de Ingeniería de LUZ─, indica como oficial para el sitio una posición dada en el ITRF2020, época 2023.111, elipsoide GRS80 señalando que corresponde al datum nacional "SIRGAS-REGVEN". Otra vez el error técnico: ITRF2020, época 2023.111/GRS80 no es SIRGAS-REGVEN(1995) !!!. La diferencia entre tales coordenadas ITRF2020 y las originalmente estimadas en SIRGAS-REGVEN(1995) para MARA [SIRGAS, 1997] provoca un desplazamiento erróneo en la posición del sitio de 45 cm, además de causar, de nuevo, significativa confusión en la comunidad geodésica del país en cuanto a la validez de la posición de ese sitio en el datum nacional vigente.

REMOS-Maracaibo (MARA) tiene coordenadas inequívocamente determinadas y altamente precisas en SIRGAS-REGVEN(1995) [SIRGAS, 1997], [Hernández et al., 2000], [Hernández, 2003], así como en otras importantes realizaciones (originales) del marco global ITRF, p.ej., ITRF2000, ITRF2005, ITRF2008, ITRF2014 e ITRF2020, y en las realizaciones nacionales SIRGAS-REGVEN(2000) y SIRGAS-REGVEN(2015). Todas de dominio público. Por esto, desde GGenLUZ no entendemos como en una monografía oficial del IGVSB aparezca información con semejantes inconsistencias e inexactitudes, donde inclusive, la descripción del acceso y ubicación de la estación corresponde a otra locación. Errores en la expresión de coordenadas en el datum nacional SIRGAS-REGVEN(1995) son también verificables en el resto de monografías publicadas por el IGVSB para estaciones REMOS; ver p.ej., las monografías de REMOS-Caracas, -Barinas, -Coro, -Barquisimeto, etc., en https://igvsb.gob.ve/servicio/15.

Figura 2. Monografía de la estación REMOS-Maracaibo (MARA) por el IGVSB, https://igvsb.gob.ve/servicio/15.

GGenLUZ como unidad académica de una reconocida universidad nacional autónoma, y con experiencia de al menos 3 décadas en la investigación, ejecución y optimización de tareas científico-técnicas de ingeniería relacionadas con el control geodésico básico del país, considera su deber alertar y proponer soluciones ─de acuerdo a criterios científicos de su competencia─, sobre problemas nacionales específicos que afectan el control geodésico de la nación.

En tal sentido, y una vez conocida a través de ejemplos reales la naturaleza del uso inconsistente de coordenadas geodésicas ITRF/GRS80 en Venezuela y su errónea expresión en el datum nacional vigente SIRGAS-REGVEN(1995), hablemos ahora de cómo corregir este tipo de prácticas.

En posicionamiento GNSS relativo (diferencial), lo técnicamente correcto es propagar a la época media de las observaciones y expresar en la solución ITRF globalmente vigente para esa fecha, las coordenadas de las estaciones de referencia del proyecto; generalmente tales estaciones serán vértices REGVEN con coordenadas conocidas en SIRGAS-REGVEN(1995). Estas coordenadas transformadas se fijan luego en el cálculo de los vectores GNSS inter-estaciones y después en el ajuste definitivo de la red geodésica. Entonces, las coordenadas resultantes de los puntos nuevos, obtenidas en la época media de las observaciones GNSS del proyecto y en el marco terrestre de referencia utilizado por las órbitas de satélites GNSS y otros productos precisos, deben finalmente transformarse de vuelta al datum nacional SIRGAS-REGVEN(1995). Con esto se garantiza el mantenimiento (o preservación) del datum nacional y se evita introducir deformaciones artificiales en las redes de control geodésico del país.

En posicionamiento GNSS absoluto de precisión, utilizando la técnica PPP [Zumberge et al., 1997], [Kouba/Héroux, 2001] actualmente de uso común en el país, las coordenadas de los puntos nuevos del levantamiento se obtienen directamente en la época media de las observaciones y en el marco de referencia de las órbitas precisas de satélites GNSS. Para el uso consistente de estas coordenadas dentro del sistema de control geodésico vigente en Venezuela, éstas deben transformarse adecuadamente al datum nacional SIRGAS-REGVEN(1995).

Lo anterior también aplica para los resultados obtenidos del procesamiento de datos a través de sistemas de cálculo y análisis GNSS sobre internet, como CSRS-PPP [https://webapp.csrs-scrs.nrcan-rncan.gc.ca/geod/tools-outils/ppp.php], AUSPOS [https://www.ga.gov.au/scientific-topics/positioning-navigation/geodesy/auspos], OPUS [https://geodesy.noaa.gov /OPUS/], TrimbleRTX [https://www.trimblertx.com/], etc. Todos estos sistemas generan, en principio, sus resultados en la época media de las observaciones GNSS objeto del procesamiento y en el marco terrestre de referencia global empleado por las órbitas precisas satelitales utilizadas en los cálculos, i.e., ITRF2020(IGS20) al día de hoy.

Las transformaciones de coordenadas ITRF que se requieren en los procedimientos mencionados, necesitan de un modelo de velocidades geodésicas nacional (p.ej., VVM20 [Acuña, 2022]) o regional (p.ej., VEMOS2022 [Sánchez/Drewes et al., 2022]), de grupos de 14 parámetros de transformación entre soluciones ITRF [https://itrf.ign.fr/en/solutions/], y de software científico (p.ej., Trn_ITRF [Acuña, 1994-2023]) que permita integrar esa información a través de un particular modelo matemático de similaridad 3D.

GGenLUZ entiende que la causa de los errores reportados en el país respecto al tratamiento de coordenadas ITRF/GRS80 y su expresión en SIRGAS-REGVEN(1995), además del desconocimiento de aspectos técnicos relacionados, está asociada con frecuencia a la falta de software que permita ejecutar las transformaciones ITRF de manera adecuada. En este sentido, GGenLUZ ofrece a la comunidad geodésica del país su software Trn_ITRF,v4.1 [Acuña, 2023] con más de 20 años de desarrollo, el cual permite realizar transformaciones de coordenadas geodésicas entre cualquier realización ITRF y época de referencia, además de otras prestaciones. También, GGenLUZ se pone a la orden para, modestamente, aclarar cualquier duda respecto a los procedimientos de transformación y uso de coordenadas geodésicas ITRF/GRS80 nacionales en SIRGAS-REGVEN(1995).

Consideraciones sobre lo adecuado o nó de seguir trabajando en Venezuela con un datum geodésico definido y adoptado hace casi ya 30 años, tal como SIRGAS-REGVEN(1995), claro que existen y es necesario discutirlas técnicamente. Esto será motivo de una próxima publicación.

Más información sobre esta nota técnica en:

Acuña, G. [2024]: Sobre el uso de coordenadas geodésicas ITRF/GRS80 en Venezuela y su expresión en el datum nacional SIRGAS-REGVEN. Tópicos de Geodesia Geométrica. Julio 21-27, 2024. Cátedra Geodesia Geométrica (GGenLUZ). Dpto. de Geodesia Superior. Esc. de Ingeniería Geodésica. Facultad de Ingeniería. Universidad del Zulia. Maracaibo, Venezuela.

Usuarios GGenLUZ interesados en la aplicación Trn_ITRF(2020toSR1995M).exe (Figura 1), pueden solicitar una versión DEMO del software comunicándose con su autor Prof. Gustavo Acuña vía el e-mail gacuna@fing.luz.edu.ve, o al número WhatsApp +58-412-42.71.579. ... Comentarios, opiniones y/o sugerencias sobre esta nota (o las anteriores) son gratamente bienvenidos y muy apreciados por GGenLUZ.