Sobre la desviación del sistema de alturas venezolano respecto al geoide

Publicaciones - Tópicos de Geodesia Geométrica (Enero-Marzo, 2011)

Acuña, Gustavo (2011): Sobre la desviación del sistema de alturas venezolano respecto al geoide. Tópicos de Geodesia Geométrica. Laboratorio de Geodesia Física y Satelital. Dpto. de Geodesia Superior. Escuela de Ingeniería Geodésica. Facultad de Ingeniería. La Universidad del Zulia. Volumen 1, Número 1, Enero-Marzo, 2011. 4p.

La diferencia entre el nivel medio del mar (estimado de registros mareográficos) y el geoide es llamada topografía media de la superficie del mar. Por lo general, esta cantidad no es considerada en la definición de los datums verticales convencionales debido a que la realización local de nivel medio del mar se asume coincidir con el geoide. Lo anterior introduce un desplazamiento sistemático en los sistemas nacionales de altura respecto a esa superficie equipotencial. En este trabajo, utilizando mediciones GPS/nivelación en aprox. 70 estaciones costeras, datos altimétricos satelitales multimisión en el periodo 1992-2009, y el modelo gravitacional de alta–resolución EGM2008, se estima la desviación del datum vertical nacional La Guaira respecto al geoide. Los resultados indican que el sistema vertical venezolano se desvía del geoide sólo -1,7 cm, pero con significativa variabilidad, ± 27,4 cm.     

Palabras clave: datum vertical, altimetría satelital, geoide, GPS/nivelación, La Guaira, EGM2008.

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Observando el aumento secular del nivel medio del mar en Venezuela mediante altimetría satelital

Publicaciones - Investigaciones en Geodesia Superior (Enero, 2011)

Acuña, Gustavo (2011): Observando el aumento secular del nivel medio del mar en regiones marino-costeras deVenezuela mediante altimetría satelital multimisión. Investigaciones en Geodesia Superior. Laboratorio de Geodesia Física y Satelital. Dpto. de Geodesia Superior. Escuela de Ingeniería Geodésica. La Universidad del Zulia. Volumen 1, Número 1, Enero 2011. 20 p.

Un aumento en el nivel medio del mar a escala global de aprox. 2 mm/año se ha observado en los últimos 100 años. Esta variación secular es un importante indicador del cambio en el clima global. Las causas principales son la expansión termal de los océanos y el deshielo de las capas polares. Su medición proporciona información crítica para la administración de las zonas costeras. Durante el último siglo el cambio en el nivel del mar ha sido observado casi exclusivamente usando registros de mareógrafos. Sin embargo, tales mediciones sufren por la limitada distribución espacial de los sitios donde los mareógrafos se encuentran emplazados. La aparición de la altimetría satelital ha permitido superar las limitaciones de los registros mareográficos; las mediciones satelitales son de carácter global y están vinculadas a un preciso marco de referencia geocéntrico. En este trabajo se discute cómo estimar, a partir de datos satelitales altimétricos multimisión, el aumento secular del nivel del mar en el Caribe oriental, especialmente, en las áreas marinas territoriales y costas de Venezuela, durante el periodo 1992-2010. La adquisición, selección, edición y homogenización de los datos altimétricos, las técnicas de procesamiento empleadas para la determinación del cambio secular, y su validación mediante comparación con series de tiempo obtenidas de registros de mareógrafos locales, son los principales tópicos tratados. Los resultados del trabajo se expresan en forma de modelos regionales que muestran la distribución geográfica, magnitud y tendencia del cambio secular en la zona, además de su impacto sobre las zonas costeras de Venezuela. La tasa de aumento del nivel del mar, promedio para el Caribe oriental, fue estimada en 3,13 ± 0,29 mm/año, variando en la costa de Venezuela entre 2 y 5 mm/año. Tales cambios suponen que el nivel medio del mar aumentará en la costa central del país aprox. 50 cm para el año 2100. Como consecuencia del aumento secular, se estima que Venezuela tendrá en el 2100 cerca de 1685 km² de tierras costeras bajo el nivel del mar, un 188% más de la superficie de tierras inundables que presentaba el país en el año 2000. 

Palabras clave: aumento del nivel del mar, costas venezolanas, mar Caribe, altimetría satelital, mareógrafo.

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Software para determinar alturas físicas en Venezuela (datum La Guaira) mediante nivelación-GPS

Software - VhGPSlev_v1.4

VhGPSlev [Acuña,2009] es un programa que permite implementar de manera sencilla la técnica de la  nivelación-GPS [Hofmann-Wellenhof y Moritz, 2005], [Seeber, 2003], [Torge, 2001]. En principio, a través de VhGPSlev es posible determinar, para estaciones GPS medidas en el país, la respectiva altura física (o elevación), referida al sistema de control vertical de Venezuela, datum La Guaira, generalmente con calidad de algunos centímetros ó mejor.

El procedimiento de nivelación-GPS que utiliza VhGPSlev aplica la conocida relación h=H+N [Torge, 2001] de manera relativa (así se minimizan los errores absolutos de los modelos geoidales, mientras que se explota la alta calidad relativa de los mismos), según:

Hniv_P = Hniv_BM + [(hgps_P - hgps_BM) - (Nmod_P - Nmod_BM)]

para lo cual se emplean desniveles elipsoidales obtenidos con GPS, desniveles geoidales calculados con los modelos de alta resolución VGM03 [Acuña y Bosch, 2003], EGM2008 [NGA, 2008] ó VGM08 [Acuña et al, 2009], y alturas niveladas en BMs de control de la red vertical de primer orden del país; todo esto integrado mediante colocación por cuadrados mínimos (LSC) [Hofmann-Wellenhof y Moritz, 2005].

Esta versión (v1.4) de VhGPSlev es de libre distribución, siendo totalmente funcional. La versión 1.4 ejecutándose en modo DEMO sólo procesa un punto nuevo a la vez, utiliza únicamente el modelo geoidal VGM03 e imprime resultados con precisión centimétrica.

Para la ejecución de VhGPSlev en modo FULL se requiere una licencia generada por el LGFS-LUZ que depende de la PC donde se instala el programa. Para esto aplican ciertos montos de  inversión. En modo FULL, VhGPSlev procesa múltiples puntos nuevos, trabaja adicionalmente con los modelos geoidales EGM2008 y VGM08 (pronto con VGM10), e imprime resultados con precisión total.

Un archivo .ZIP conteniendo el paquete VhGPSlev_v1.4 puede descargarse desde el siguiente enlace:

https://mega.co.nz/#!VBEUmZIZ!hWWpNk9a1pCUT3pambEys6bGWX-lN1Yu59kzfimWSP4

Más información en:

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Estudio de las variaciones del nivel del mar en las costas venezolanas y sus implicaciones en la gestión de riesgos, redefinición del sistema de alturas y determinación del geoide

Investigación - Proyecto de investigación FONACIT No. S1-2002000563

Acuña et al., 2009: Estudio de las variaciones del nivel del mar en las costas venezolanas y sus implicaciones en la gestión de riesgos, redefinición del sistema de alturas y determinación del geoide. Reporte Técnico del 3er. ( y final) año del Proyecto FONACIT No. S1-2002000563. Laboratorio de Geodesia Física y Satelital. Departamento de Geodesia Superior. La Universidad del Zulia. Agosto, 2009. 197 p.

En Venezuela durante años, los cambios en el nivel del mar fueron registrados mediante observaciones permanentes de mareógrafos ubicados a lo largo de su costa. Considerando la rápida variación geográfica de la superficie del mar en esas áreas y las distancias de separación entre los mareógrafos (decenas a cientos de kilómetros), tales registros han sido solo representativos de cambios locales. Por otro lado, la generación de información sobre el comportamiento del mar en zonas costeras desprovistas de mareógrafos se realizó mediante la interpolación de datos observados en mareógrafos cercanos, muchos de ellos con fallas importantes en sus sistemas analógicos de registro de tiempo y de alturas instantáneas de marea. Obviamente, este tipo de información se vió afectada por errores significantes y solo representó de manera aproximada las variaciones del nivel del mar en esos lugares. Para corregir esta situación, en el proyecto objeto de este reporte, se desarrolla un nuevo método aplicable en el monitoreo de la superficie del mar en las zonas costeras del país, a partir de mediciones satelitales altimétricas, controladas por registros de mareógrafos y observaciones GPS. El procedimiento permite producir datos y estadísticas sobre la variabilidad del mar en forma rápida, confiable y económica, prácticamente para cualquier punto de la costa venezolana (Mar Caribe, Golfo de Venezuela, Lago de Maracaibo, delta del Orinoco y principales islas), durante el periodo 1985-2009. Esta información es de utilidad en ingeniería, cartografía, geodesia y oceanografía, específicamente, en la toma de decisiones relacionadas con la gestión de riesgos de inundaciones costeras por efecto del aumento secular del nivel del mar, en la determinación del geoide nacional y en redefinición del sistema de alturas venezolano. El proyecto ha sido ejecutado durante los 3 últimos años por el Laboratorio de Geodesia Física y Satelital (LGFS) de LUZ, contando con la participación del Instituto Geográfico de Venezuela Simón Bolívar (IGVSB) y el Instituto Nacional de Canalizaciones (INC), y la asesoría científica del Instituto Alemán de Investigaciones Geodésicas (DGFI).

Palabras clave: aumento del nivel del mar, mareógrafo, altimetría satelital, geoide, riesgos costeros, sistema de alturas, GPS.

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Establecimiento de puntos de control geodésico planialtimétrico en las cabeceras de PUENTE NIGALE, Santa Cruz de Mara y Punta de Palmas, Edo. Zulia

Extensión - Establecimiento del control geodésico para Puente Nigale

En el periodo 09.03 - 19.03.2009, el LGFS-LUZ estableció para la empresa ODEBRECHT S.A. la red de puntos de control geodésico planialtimétrico como apoyo a las actividades topográficas, geodésicas y cartográficas necesarias para la construcción del Puente "Cacique Nigale", segundo cruce y vía alterna al Puente sobre el Lago de Maracaibo "Gral. Rafael Urdaneta".

Este informe registra los detalles de las mediciones geodésicas ejecutadas, su procesamiento y los productos generados en el marco del trabajo No. GPS19022009A realizado por el LGFS para la empresa ODEBRECHT, titulado “Establecimiento de puntos de control geodésico planialtimétrico en las cabeceras de PUENTE NIGALE, Santa Cruz de Mara y Punta de Palmas, Edo. Zulia”. El trabajo consistió en el establecimiento (i.e., construcción / monumentación), medición y generación de coordenadas geodésicas (datum SIRGAS-REGVEN95) y de alturas físicas (i.e., elevaciones sobre el nivel medio del Lago de Maracaibo, datum INC Maracaibo), mediante posicionamiento satelital GPS diferencial estático, nivelación-GPS y gravimetría, de dos (2) pares de puntos de control (principal y referencia) para el inicio de obras de ingeniería en las cabeceras de PUENTE NIGALE (en proyecto), ubicadas en zonas costeras de Santa Cruz de Mara y Punta de Palmas, Edo. Zulia. El informe está dividido en dos secciones. En cada una de ellas se describen, respectivamente, las actividades relacionadas con las mediciones de gravedad y nivelación-GPS ejecutadas en el trabajo. Se incluyen entonces los detalles de la monumentación de vértices nuevos, procedimientos de observación GPS y de gravedad, técnicas de procesamiento, generación de resultados y análisis de calidad; todas estas actividades desarrolladas en el periodo 09.03.2009 – 19.03.2009. Se incluye también en este reporte un chequeo adicional e independiente de tales resultados utilizando la técnica satelital altimétrica.

 Figura 1. Red de control geodésico en Puente Nigale.

 Figura 2. Mediciones GNSS en Puente Nigale, vértice VP-02 en la cabecera Punta de Palmas.

Figura 3. Datos altimétricos multimisión para verificación de alturas físicas en 

los puntos de control geodésico principales de Puente Nigale, VP-01 y VP-02. 

 Figura 4. Nivel medio del Lago de Maracaibo estimado por altimetría multimisión.

Figura 5. Mediciones gravimétricas en PLUZ.