Evaluando las diferencias entre desniveles geométricos GPS/GNSS y físicos por nivelación convencional en líneas de vinculación entre BMs de la red PDVSA de subsidencia en la COLM

Investigación, Extensión, Software - dhdHdif_v1.0.bas/.exe

El pasado jueves 13.11.2025, GGenLUZ, en la persona del Prof. Gustavo Acuña, fue invitada por la Unidad de Geodesia / Gerencia de Diques y Drenajes de PDVSA, Lagunillas-Edo. Zulia, a una reunión exploratoria para discutir sobre alternativas técnicas modernas que permitan optimizar la próxima medición (campaña 2026) de la red geodésica convencional PDVSA de control de subsidencia en la COLM, cuyo inicio se tiene previsto para enero de 2026.

Durante la reunión, ingenieros lideres de PDVSA, asesores técnicos y operacionales, y GGenLUZ intercambiaron conocimientos y experiencias en la aplicación tanto de las técnicas convencionales de la nivelación geométrica y del posicionamiento satelital GPS/GNSS de precisión (ampliamente utilizadas por PDVSA en el control de subsidencia), así como sobre la disponibilidad actual de técnicas geodésicas modernas de medición como la altimetría satelital multimisión nadir e interferométrica (en tierra y lago), el uso de levantamientos fotogramétricos y LIDAR con drones, y la interferometría satelital diferencial SAR, además de su combinación con un modelo local del geoide de ultra-alta-resolución en esa referida zona de deformación; ver Figura 1.

Figura 1. Reunión exploratoria entre PDVSA y GGenLUZ sobre el proyecto 2026 de medición

de la red PDVSA de control de subsidencia en la COLM-Edo. Zulia.

De particular importancia en las conversaciones fue la necesidad de evaluar en la zona de subsidencia las posibles diferencias entre desniveles geométricos (dh) provenientes de posicionamiento GPS de precisión y desniveles físicos (dH) obtenidos de nivelación geométrica convencional de 1er. y 2do. orden, entre estaciones (BMs PDVSA) de control vertical para subsidencia. Esto con la finalidad de poder sustituir con mediciones GPS las mediciones convencionales de nivelación sobre las largas líneas de vinculación entre BMs en las zonas de deformación de, por ejemplo, Ciudad Ojeda, Lagunillas y Bachaquero, y los BMs profundos (estables) en los cuales se apoya la red de nivelación convencional y que realizan su datum vertical. La sustitución de tramos de nivelación por posicionamiento GPS para derivar desniveles ortométricos permitirá disminuir los tiempos de ejecución del trabajo, reducir costos y operaciones de campo, mientras se mantienen las exigencias de calidad del proyecto en la determinación de alturas físicas (cotas finales precisas a nivel de ±1-3 cm).  

Esta nota técnica trata precisamente sobre esa evaluación. Para estudiar el comportamiento de los desniveles geométricos GPS respecto a los desniveles físicos por nivelación convencional en áreas de subsidencia de la COLM, aquí se utilizan los resultados de la campaña PDVSA 2004 de subsidencia convencional y aquellos de la campaña GPS PDVSA 2005 también para subsidencia. De ambas campañas se utilizan las posiciones geodésicas 3D datum ITRF2000(2005.0)/GRS80 y alturas niveladas (cotas 2004) de las 27 estaciones/BMs que conformaban para ese entonces la red GPS de PDVSA para el control de subsidencia en la COLM; ver Figura 2. Tales datos aparecen indicados en la Figura 3.

Figura 2. Red GPS de PDVSA para el control de la subsidencia en la COLM-Edo.Zulia, configuración para el año 2005. Los vértices geodésicos indicados en la figura están vinculados entre si según triangulación óptima Delauney. La red se muestra sobre la superficie del geoide nacional venezolano de alta-resolución VGM25v1.0 [Acuña, 2025].

Para comparar los desniveles geométricos y físicos se preparó el software dhdHdif_v1.0.bas/.exe [Acuña, 2025]. Con la data disponible (i.e., coordenadas geodésicas 3D y cotas niveladas de las 27 estaciones de la red GPS PDVSA de subsidencia), el programa define todas las vinculaciones posibles entre estaciones, determina distancias geodésicas, desniveles geométricos dh_gps y físicos dH_niv, desniveles geoidales dN_vgm25, diferencias entre ellos y desniveles físicos dH_gpsniv por nivelación-GPS. Finalmente, el software calcula estadísticas para los valores sujeto de determinación; ver Figura 3.

Figura 3. Resultados del software GGenLUZ dhdHdif_v1.0.bas/.exe [Acuña, 2025]. Los resultados muestran las diferencias entre desniveles geométricos (dh) por GPS y físicos (dH) por nivelación convencional para 325 líneas de vinculación posibles entre estaciones/BMs de la red GPS PDVSA 2005 para el control de subsidencia en la COLM-Edo. Zulia. El impacto del geoide local (aproximado aquí por el modelo venezolano VGM25v1.0) sobre tales diferencias de altura también es presentado. 

En la situación que nos ocupa, dhdHdif_v1.0.bas/.exe determinó 325 vinculaciones posibles entre las estaciones de la red GPS, ver resultados en Figura 3. La estación 1000 fue excluida del cálculo por incertidumbre en su altura nivelada. Para las 325 líneas de vinculación, variando en distancia desde 2.6 a 146.8 km, los desniveles geométricos dh_gps obtenidos por GPS se desvían de los desniveles físicos dH_niv obtenidos por nivelación convencional en 27 cm promedio para toda la red, variando entre -83 y +87 cm. Estos valores evitan por mucho considerar ambos tipos de desniveles como "iguales" o "suficientemente próximos" para el cálculo final de alturas físicas o cotas destinadas a la estimación de subsidencia. Los resultados también reflejan que aproximadamente el 80% de esta discrepancia la explica el efecto local del geoide, contenido en el valor del desnivel geoidal dN_vgm25 correspondiente a cada línea. También pudo verificarse que al corregir los desniveles geométricos dh_gps por el efecto local del geoide dN_vgm25, los desniveles físicos dH_gpsniv generados por nivelación-GPS se desvían en promedio solo 12 cm, casi 2.3 veces menos que en la primera de las comparaciones; ver estadísticas en Figura 3. En todo caso, los resultados anteriores ratifican la obligatoriedad de considerar el efecto local del geoide para transformar los desniveles geométricos dh provenientes del GPS en desniveles físicos dH compatibles con aquellos generados por la nivelación convencional, si lo que se quiere es utilizarlos para finalmente producir alturas físicas válidas en la determinación de subsidencia. Debe considerarse también que estos resultados pueden ser mejorados significativamente si se utiliza un modelo local de geoide de mayor precisión y resolución espacial (p.ej., de 30x30m) calculado especialmente para la zona de deformación, en vez del empleado en las pruebas aquí presentadas (i.e., VGM25v1.0 de 450x450m de resolución). 

Más detalles en la siguiente publicación:

Acuña G. (2025): Evaluando las diferencias entre desniveles geométricos GPS/GNSS y físicos por nivelación convencional en líneas de vinculación entre BMs de la red PDVSA de subsidencia en la COLM-Edo. Zulia, Venezuela. Tópicos de Geodesia Geométrica. Noviembre 16-22, 2025. Cátedra Geodesia Geométrica (GGenLUZ). Dpto. de Geodesia Superior. Esc. de Ingeniería Geodésica. Facultad de Ingeniería. Universidad del Zulia. Maracaibo, Venezuela.

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