CARTOGRAFÍA AUTOMATIZADA Monserrath Mejía S. Facultad de Ingeniería Civil Maestría en Ingeniería Vial Pontificia Universidad Católica del Ecuador Enero, 2012

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2. DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA

•En este módulo se estudiará la Cartografía Automatizada que comprende el conjunto de operaciones científicas, artísticas y técnicas que tienen por objeto la concepción, preparación, redacción y realización de los mapas de forma automatizada.

•Se analizarán los modelos cartográficos como la mejor manera de representar el mundo que nos rodea; además se definirá a la cartografía como una herramienta muy efectiva que ayuda a tomar decisiones rápidas y planificadas, a través del lenguaje más fácil de interpretar, que es el cartográfico. 2

DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA (continuación)

•Se detallará también la diversidad de herramientas

informáticas complementarias que sirven para el tratamiento digital de datos y la generación de cartografía automatizada; y mediante una serie de aplicaciones prácticas se elaborarán mapas, con información

básica

de

cartas

topográficas

a

diferentes escalas en formato digital.

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3. OBJETIVOS

General:

•Conocer las aplicaciones de la Cartografía Automatizada que sirven como insumo para el manejo del territorio, a través de la realización de mapas y la identificación de los elementos espaciales. Específicos: •Definir los aspectos básicos de la cartografía como la ciencia que estudia la representación de los fenómenos naturales y sociales, su distribución, particularidades, relaciones y cambios en el tiempo, por medio de mapas o modelos cartográficos. •Aplicar las técnicas, métodos y herramientas cartográficas para crear mapas, utilizando Sistemas de Información Geográfica.

•Aprender el uso de las reglas de la Semiología Gráfica. 4

UNIDAD I: INTRODUCCIÓN A LA GEODESIA 1.1 La medida de la Tierra: dimensiones y forma de la Tierra. 1.2 Elipsoide de Revolución. 1.3 El Geoide. 1.4 Tipos de superficie de la Tierra.

1.5 Datum Geodésico. 1.6 Clasificación de los cartográfica: Definición 1.6.1 Proyecciones.

Sistemas

de

proyección

5

UNIDAD II: CARTOGRAFÍA EN GENERAL Y CARTOGRAFÍA AUTOMATIZADA 2.1 Cartografía general: su definición. 2.2 Evolución de los objetivos de la Cartografía. 2.3 División de la Cartografía. 2.4 Cartografía automatizada: su definición. 2.5 Importancia y uso de los mapas. 2.5.1 Representación de la tierra en mapas, la cartografía como medio de comunicación. 2.5.2 Características de los mapas. 2.5.3 Clasificación de los mapas. 2.6 Problemas asociados con la Cartografía.

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UNIDAD III: LA EXPRESIÓN CARTOGRÁFICA 3.1. Los sistemas de coordenadas (generalidades.) 3.1.1 Líneas imaginarias: Paralelos (latitud) y Meridianos (longitud).

3.1.2 Coordenadas Geográficas: §

Latitud y Longitud

§

Coordenadas Planas (cálculo y obtención).

3.1.3 Cálculo y Conversión de coordenadas. 3.2. Definición de la escala. 3.2.1 Escalas normalizadas en Ecuador. 3.2.2 Tipos de escala. 3.2.3 Transformación de escalas. 3.2.4 Generación: Efecto de la Escala en la realidad.

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UNIDAD IV: LOS MAPAS, USOS Y LECTURA 4.1 Lectura de la carta topográfica. 4.1.1 Identificación de elementos de la carta topográfica. 4.1.2 Información marginal.

4.2 Elevación y relieve.

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UNIDAD V: LOS MAPAS, USOS, ELABORACIÓN Y LECTURA (entrenamiento en cartografía digital) 5.1 El rol de la evolución tecnológica: La Cartografía Automatizada frente a otros sistemas informáticos afines. 5. 2 El mapa base 5.2.1 Elaboración de un mapa base, en forma digital usando el software ArcGis 10. 5.2.2 Formato a)

Coordenadas geográficas

b)

Escala

c)

Norte

d)

Tarjeta

5.2.3 Símbolos convencionales 9

5. METODOLOGÍA Este módulo se desarrollará en tres fases y se dictarán: •Primera: se conocerán las bases teóricas que sustentan los conceptos fundamentales de la Cartografía; los aspectos técnicos relacionados con la producción de mapas, resaltando la utilidad de ésta herramienta y sus ventajas. •Segunda: Se familiarizarán con interfase del software SIG, ArcGis 10. •Tercera: se elaborarán mapas de forma automatizada con software especializado en Cartografía; las aplicaciones prácticas se desarrollarán de forma individual en la generación de los mapas. Al final los estudiantes entregarán un mapa base y temáticos.

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6. EVALUACIÓN Y FECHAS

ACTIVIDADES Nivel de participación en el trabajo práctico

PUNTUAJE

10 puntos

Elaboración de mapas

10 puntos

Total

20 puntos

FECHA DE ENTREGA

19 al 21 de enero de 2012.

21 de enero de 2008.

DATOS DEL PROFESOR: Monserrath Mejía Salazar. Ubicación: Oficina 5to. Piso de Ciencias Exactas, Correo electrónico, [email protected] 11

Es la ciencia que determina la posición exacta de los puntos terrestres, la forma y dimensiones de grandes pociones de la superficie terrestre o de toda la Tierra, así como, las variaciones de gravedad terrestre. •

• La Geodesia desde la antigüedad, es una

ciencia que se ha dedicado al estudio de la medida y forma del Globo terráqueo, se ha utilizado para la elaboración de mapas o cartas. Elaborado por: MsC. MONSERRATH MEJÍA 2012

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OBJETIVOS DE LA GEODESIA La Geodesia suministra, con sus teorías y sus resultados de mediciones y cálculos, la referencia geométrica de la Tierra para las demás geociencias (geografía, edafología, climatología, hidrografía, entre otras), como también para a geoinformática, los Sistemas de Información Geográficos, el catastro, la planificación, las ingenierías de construcción, entro otras.

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LA MEDIDA DE LA TIERRA: DIMENSIONES Y FIGURA DE LA TIERRA  En Geodesia, la expresión “figura de la Tierra” tiene varios significados, de

acuerdo al modo en que se use y la precisión con que se determine la forma y el tamaño de la Tierra.  Se necesita una figura exacta para realizar mediciones de grandes

extensiones de terreno. (Figura exacta = elipsoide de revolución).

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ELIPSOIDE DE REVOLUCIÓN  Puesto que la Tierra es ligeramente aplastada en los polos y se

abulta en el Ecuador, la figura geométrica que más se le parece es un elipsoide de revolución.

 Dicho elipsoide, se obtiene haciendo girar una elipse alrededor

de su eje menor. Es decir éste elipsoide es el tipo de figura que obtendríamos si hiciéramos girar un disco ovalado alrededor de su diámetro menor.

 El Elipsoide de revolución, representa la forma geométrica de

la Tierra.

 Un elipsoide de revolución, queda definido sí se especifica su

forma y tamaño.

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b

a

a= Una mitad del eje mayor = semieje mayor b= Una mitad del eje menor = semieje Menor f= achatamieto a – b/a Pp´= eje de revolución del elipsoide. 16

ELIPSOIDE DE REVOLUCIÓN

 La forma del elipsoide está dada por el aplastamiento “f” el cual indica la diferencia que existe entre el elipsoide y la esfera. Esta diferencia es muy pequeña.

ELIPSOIDE DE REFERENCIA Consiste en figuras de distintas dimensiones, forma centro y orientación utilizados por diferentes países como superficies de referencia para los cálculos geodésicos. Los diferentes elipsoides se diferencian unos de otros en sus parámetros, entre los que se encuentran: el radio mayor y menor del elipsoide y el aplastamiento del elipsoide. 17

LISTA DE ELIPSOIDE DE REFERENCIA            

1. AIRY 2. MODIFIED AIRY 3. AUSTRALIAN NATIONAL 4. BESSEL 5. CLARKE 1866 6. CLARKE 1880 7. EVEREST 8. MODIFIED EVEREST 9. FISCHER 1960 (S. ASIA) 10. FISCHER 1960 (MERCURY) 11. FISCHER 1968 (MOD. MERCURY 12. GRS 80

13. HAYFORD 1909 14. HELMERT 1906 15. HOUGH 16. INTERNATIONAL 17. KRAKOWSKI 18. MALAYAN 19. NORTH AMERICAN DATUM 1927 20. NORTH AMERICAN DATUM 1983 21. OLD EGYPTIAN 1930

22. INTERNATIONAL DE HAYFORD 1924. 23. WGS 72 24. World Geodetic System-WGS 84 25. (Sistema de Referencia Geocéntrico para América del Sur) SIRGAS – GRS80 (equivale al WGS84) 18

WGS 84 a= 6.378,137 km b = 6.356,752 km 298.257224 0.081819 Hayford 1910 (International 1924) a = 6.378,388 km b =6.356,911 km 297.000000 0.081992

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EL ELIPSOIDE PARA ECUADOR En el Ecuador el Instituto Geográfico Militar (I.G.M.) utiliza el Elipsoide Internacional WGS84, que tiene las siguientes dimensiones aproximadas: semieje mayor o radio en el Ecuador: 6.378 Km., semieje menor o radio en los polos 6.357 Km. y achatamiento o elipticidad: 1/298. Con la puesta en órbita de satélites se pudo definir un elipsoide general para representar toda la Tierra este elipsoide se conoce como World Geodetic System WGS 84 (definido en 1984), que es el que utilizan actualmente los Sistemas de Posicionamiento Global (GPS). Con WGS84 por fin se contó con un único sistema de referencia en coordenadas geográficas para todo el mundo.

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EL ELIPSOIDE PARA ECUADOR  Dado que la concepción de los sistemas WGS fue

estrictamente militar, la Asociación Internacional de Geodesia (IAG: International Association of Geodesy) promueve la versión “civil” de los sistemas globales de referencia conocidos como GRS (Geodetic Reference System): GRS67 y GRS80. El elipsoide asociado al WGS84 es el GRS80 (En la práctica puede asumirse que los sistemas WGS84 y GRS80 son iguales).

21

EL ELIPSOIDE PARA ECUADOR o Antiguamente,

cada elipsoide se ubicaba en diferentes posiciones o puntos de referencia (datum), y se obtenía un buen ajuste solo para el área o región mapeada.

o Los puntos sobre el elipsoide pueden definirse por la longitud y latitud, denominadas latitud geodésica y longitud geodésicas. Estas coordenadas son las

mismas que aparecen en las cartas y mapas. Hay solamente un valor para la latitud geodésica y un valor para la longitud geodésica que pueden situar un punto sobre el elipsoide. 22

23

Marco Geodésico de Referencia Nacional SIRGAS En el Ecuador, el IGM consiente de los problemas presentados por la incompatibilidad entre el uso masivo del sistema GPS y los datums horizontales clásicos como el PSAD 56, se propuso la meta de proporcionar una plataforma geodésica acorde a las necesidades actuales y entró a formar parte del proyecto SIRGAS (Sistema de Referencia Geocéntrico para las Américas) para determinar su Red Nacional GPS del Ecuador (RENAGE) enlazada a un sistema de referencia geocéntrico como el ITRS (International Terrestrial Reference System), lo cual garantiza que continuará siempre actualizado de acuerdo a los requerimientos de georeferenciación del nuevo milenio. 24

Marco Geodésico de Referencia Nacional SIRGAS SIRGAS – ECUADOR constituye la densificación de SIRGAS en el Ecuador, a través de estaciones geodésicas de alta precisión enlazadas a la RED GNSS de Monitoreo continuo del Ecuador (REGME). y la REd NAcional GPS del Ecuador (RENAGE )

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EL GEOIDE ◙ En Geodesia, los cálculos de precisión se llevan a cabo

utilizando un elipsoide. Pero las mediciones sobre la superficie de la tierra no se efectúan sobre un elipsoide matemático, sino que están referidas a una tercera superficie llamada GEOIDE.

◙ La superficie conocida como geoide es aquella superficie hacia la cual tienden a conformarse las aguas de los océanos ya que tienen la libertad de

ajustarse a las fuerzan que actúan sobre ellas. Bajo los continentes, es la superficie a la cual las aguas de los océanos tendrían a adaptar sus formas si pudieran fluir dentro de muy angostos y poco profundo canales.

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EL GEOIDE

27

EL GEOIDE ◙ También al Geoide se lo conoce como la superficie equipotencial que más aproximadamente coincide con la superficie media de los mares, libre de perturbaciones, extendida en forma continua a través de los continentes. Es utilizada usualmente en la geodesia clásica como la forma de la Tierra en primera aproximación (forma física de la Tierra). ◙ Nota: El geoide es la superficie de referencia para las

observaciones de nivelación geométrica. Con esto se definen las alturas. 28

DATUM GEODÉSICO MUNDIAL Conceptos:  Un datum se define como cualquier cantidad numérica o

geométrica o como un grupo de esas cantidades que sirven como referencia o base para otras cantidades. En otras palabras, un datum es un punto de partida.  En geodesia hay que considerar dos tipos de datums: un

datum horizontal, que forma la base de los cálculos para el control horizontal de los levantamientos, en los que se ha tomado en consideración la curvatura de la Tierra, y un datum vertical para todo lo que se refiere a las elevaciones.

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



Un datum geodésico horizontal consta de un punto de partida y de un elipsoide sobre el que se realizan los cálculos. En total consta de cinco elementos o condiciones de partida; estos son: 1.

la latitud.

2.

la longitud de un punto inicial y origen.

3.

el azimut de una línea que nos da la dirección con la cual se realiza el cálculo.

4.

el valor del radio ecuatorial.

5.

el valor de achatamiento necesarios para definir el elipsoide de referencia.

Un cambio en cualquiera de las cinco cantidades iniciales hará cambiar el datum y consecuentemente cambiarán también las coordenadas de todos los puntos basados en el datum. 30

31

32

DATUM GEODÉSICO MUNDIAL  El datum vertical, al que se refieren las elevaciones de los

puntos, es generalmente la superficie del nivel medio del mar, aunque esta puede ser cualquier superficie de nivel arbitraria definida por una altura supuesta para alguna marca altimétrica.  En general, un datum tiene asociado uno y sólo un elipsoide.

Por el contrario, un elipsoide puede ser usado en la definición de muchos datum.  Antiguamente, cada elipsoide se ubicaba en diferentes

posiciones o puntos de referencia (datum), y se obtenía un buen ajuste solo para el área o región mapeada. 33

El datum vertical

El datum HORIZONTAL

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Relaciones Elipsoide + Datum Elipsoide

Datum

Horizontal

Vertical

Internacional de Hayford 1929

Provisional sud american datum 1956 – PSAD 56

La Canoa en Venezuela

Estación Mareográfica de la Libertad en la Provincia de Santa Elena.

World Geodetic System –WGS84

World Geodetic System –WGS84

En el centro de la Tierra

Estación Mareográfica de la Libertad en la Provincia de Santa Elena.

SIRGAS – Sistema de referencia geocéntrico para América del sur Con el elipsoide GRS8O

World Geodetic System –WGS84

En el centro de la Tierra

Estación Mareográfica de la Libertad en la Provincia de Santa Elena. 36

TIPOS DE SUPERFICIE DELA TIERRA 

La superficie topográfica, La superficie topográfica, es más objetiva por su variedad de formas geomorfológicas e hidrográficas. Sobre esta superficie se realizan los levantamientos. Sin embargo su forma irregular no es adecuada para cálculos matemáticos exactos. La superficie topográfica generalmente es de interés para topógrafos e hidrógrafos. con las montañas, valles y fondo de los océanos.



La superficie matemática, que es la de un elipsoide de revolución escogido para representar el verdadero tamaño y forma de la Tierra, y adoptada como la más conveniente para los cálculos matemáticos.



Superficie potencial, o geoide a la cual están referidas las medidas hechas sobre la superficie terrestre.( por ejemplo la altura). 37

PROYECCIONES CARTOGRÁFICAS

•Es una red ordenada de paralelos y meridianos que sirven para realizar un mapa sobre una superficie plana. •Para esto se utiliza figuras geométricas que sean desarrollables como el cono, el cilindro. •La proyección más precisa de la Tierra se logra a través de un globo, puesto que éste facilita el trazado de las coordenadas geográficas; además la forma y el área de los continentes y océanos no sufren las deformaciones que se presentan al proyectar la superficie curva de la Tierra sobre una superficie plana o mapa.

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 Una Proyección Cartográfica es una correspondencia

biunívoca entre los puntos de la superficie terrestre y los puntos de un plano llamado Plano de proyección.

 El problema de representar a la Tierra en globos radica

en que sólo se puede hacer figurar aspectos generales del planeta, no es posible colocar mayor grado de detalle del terreno en los globos, cualidad que si ofrecen los mapas.

39

40

41

42

LAS PROYECCIONES CILÍNDRICAS Las proyecciones cilíndricas se basan en el artificio de circunscribir un cilindro alrededor de la esfera terrestre. Este cilindro es tangente a la esfera a lo largo de un círculo máximo. Cuando desarrollamos el cilindro cortándolo a lo largo de una de sus generatrices, se transforma en un rectángulo, uno de cuyos lados es la longitud del círculo máximo terrestre.

En todas las proyecciones de este grupo, los paralelos son líneas rectas, cuya longitud es la misma que la del Ecuador, mientras que los meridianos son también líneas rectas paralelas separados entre sí. Paralelos y meridianos se cortan entre sí ortogonalmente.

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El sistema UTM o Universal Transversal Mercator.

En este sistema la superficie terrestre esta comprendida entre los 80ºN y los 80ºS de latitud. En longitud ha sido dividida en columnas norte-sur de un ancho de 6º de longitud llamadas zonas y se numeran de 1 a 60 hacia el Este, cada zona al tener 6º avanzan desde el meridiano Greenwich 180º al Este y 180º al Oeste. 44

El Ecuador se encuentra entre las zonas: Zona 18 = Amazonía Zona 17 = Sierra y Costa Zona 16 y 15 = Galápagos

Zona 18= 72°00’00’ hasta 77°59’59’’ Meridiano central 75°00’00’’ Zona 17= 78°00’00’ hasta 83°59’59’’ Meridiano central 81°00’00’’

Zona 16= 84°00’00’ hasta 89 °59’59’’ Meridiano central 87°00’00’’ Zona 15 = 90°00’00’’ hasta 95’59’59’’ Meridiano central 93°00’00’’ 45

LA PROYECCIÓN UTM (continuación) Las Escalas, Los Sistemas de Referencia y Las Proyecciones constituyen los elementos básicos de la Cartografía, una vez definidos se pueden realizar los mapas de cualquier parte del mundo, ya sea mediante el empleo de mediciones directas o indirectas, sea con Topografía o Geodesia, Fotogrametría o Teledetección.

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CARTOGRAFÍA EN GENERAL La palabra Cartografía tiene su origen en los vocablos: charta del Latín que significa dibujo sobre papel de papiro que sirve para comunicarse o

carta y grapho del griego que significa descripción, estudio o tratado. Otra palabra clave es “mappe” que etimológicamente significa aplastar, por lo que la etimología de Mapamundi sería mapa aplastado (dos hemisferios aplastados) y a diferencia de los mapas con proyecciones son conocidos como planisferios.

Ciencia que estudia los diferentes métodos y sistemas para representar sobre un plano o mapa una parte o la totalidad de la superficie terrestre, de modo que las deformaciones sean mínimas y que la representación cumpla condiciones especiales para su posterior utilización. 47

La invasión de la Cartografía  La Cartografía cambio radicalmente desde que era

considerada como un objeto hecho por especialistas y para especialistas, el mapa se volvió un objeto común, de gran uso. En Europa y Estados Unidos, cada uno tiene su guía de la red de autobús o del metro. En Europa, cada familia tiene dentro de su carro una colección de mapas viales. El uso de mapas se a generalizado saliendo del dominio del geógrafo o del cartógrafo.  De otro lado, la Cartografía ha seguido la revolución

cuantitativa y teórica de la Geografía dotándose de métodos y técnicos más sofisticados. 48

EVOLUCIÓN DE LOS OBJETIVOS DE LA CARTOGRAFÍA



Viajar, explorar, descubrir: creación de los itinerarios marítimos. *



Delimitar y conceder (dominar y vigilar).*



Gestionar y manejar .



Construir y equipar.



Conocer .



Emprender.*

49

 Ramsés IV, preparó una magnifica expedición hacia área de Wadi

Hammamat, en el desierto Oriental, lugar rico en rocas del tipo usado para los monumentos egipcios. Ante esta tarea Amennakhte, un escriba de alto rango, utilizó un papiro para dibujar un mapa de la región 50

51

 Mapa japonés

52

53

54

55

56

57

58

Mapa de Francia y Alemania



Se mide el efecto del tren de alta velocidad entre Francia y Alemania, la anamorfosis nos deforma el plano pero nos enseña los lugares en donde los espacios se acercan o se alejan, los cuadrados más pequeños se acercan y los más grandes se alejan. 59

DIVISIÓN DE LA CARTOGRAFÍA Mapa temático

Cartografía general o topográfica.- Se caracteriza por representar en el papel de manera exacta y detallada, toda o parte de la superficie terrestre resaltando la posición, forma, dimensiones y accidentes geográficos, de tal modo que sean fácil y plenamente visibles a cualquier observador. Mapa Cartográfico

Cartografía especial, aplicada o temática.- La Cartografía aplicada siempre se basa en la topografía diferenciándose en la escala y proyección que se acomodan a la función del fenómeno que se trata de representar como son los fenómenos físicos y humanos representativos en un mapa temático.

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CARTOGRAFÍA AUTOMATIZADA •La evolución de información ha producido un fuerte impacto en la Cartografía durante los últimos 25 años. Los nuevos conceptos y

herramientas informáticas permiten llevar a cabo, de una manera más eficiente, variadas tareas relacionadas con la modelización, análisis y representación de múltiples y complejos fenómenos geográficos.

•Durante los años 80, el desarrollo de la informática tuvo una gran incidencia en la Cartografía con la aparición de distintos programas de Diseño Asistido por Computador (CAD) y de los Sistemas de Información Geográfica (SIG),

lo que permitió a los cartógrafos diseñar una gran variedad de líneas de producción. De repente, era posible producir, en un tiempo muy corto, un gran número de planos, mapas y atlas en relación con las técnicas cartográficas tradicionales. 61

CARTOGRAFÍA AUTOMATIZADA (continuación) •Estamos acostumbrados a manipular mapas impresos en papel, pero el desarrollo tecnológico ha permitido que estos puedan crearse totalmente automatizados y almacenarse en soportes magnéticos, entonces estamos en presencia de mapas digitales o

sea de cartografía digital. •La Cartografía Digital o Automatizada son las operaciones para el diseño, producción, análisis y modelación de mapas con ayuda de computadoras. Para ello se emplea sistemas tipo CAD y SIG. La Cartografía digital es la base para la implementación de un SIG. 62

LOS MAPAS Un mapa o un plano es un modelo gráfico y métrico de la superficie terrestre donde se representan localizaciones espaciales, sus atributos y sus relaciones topológicas. El que el mapa tenga propiedades métricas significa que ha de ser posible tomar medidas de distancias, ángulos o superficies sobre él y obtener un resultado aproximadamente exacto. MAPA: Tiene en cuenta la esfericidad terrestre. PLANO: No tiene en cuenta la esfericidad terrestre. Iniciados por el ser humano con el propósito de conocer su mundo, y apoyados primero sobre teorías filosóficas, los mapas constituyen hoy en día una fuente importantísima de información, y puede decirse que una gran parte de la actividad humana está relacionada de una u otra forma con la cartografía. 63

¿Qué es un mapa?

 Como cualquier objeto que tiene una larga historia, el

mapa tiene tantas definiciones que más vale apoderarse de una única, la más sencilla. El cartógrafo francés, F. Joly dice: “un mapa es una representación geométrica plana simplificada y convencional de toda o una parte de la superficie terrestre, y con una relación de similitud que se llama escala”.  El mapa es un modelo icónico con cierto grado de

abstracción. Puede ser también el soporte de modelos estadísticos como ejemplo un mapa de residuos de regresión o un mapa que muestra los resultados de una clasificación multivariable.

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CLASIFICACIÓN DE LOS MAPAS Los mapas se clasifican por dos grandes factores que están ligados entre sí:

1. El uso o propósito lo que se va a usar un mapa.

1.1 Mapas generales:

1.2 Mapas especiales o temáticos:

Mapas mundi o planisferios Mapas geográficos Cartas topográficas

Mapas turísticos, viales. Cartas geológicas, climáticas. Planos catastrales, de servicios, etc.

Planos de ciudades

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2. La escala de representación: según la cantidad de detalles que el usuario requiere en el mapa. 1. Escala Grande: 1:1 a 1:100.000 (planos y cartas) 2. Escala Media: 1:100.001 a 1:250.000 (cartas especiales) 3. Escala Pequeña: 1:250.001 y menor (Mapas geográficas) 4. Mapas Mundis o Planisferios: 1:1´800.001

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PROBLEMAS ASOCIADOS A LA CARTOGRAFÍA A la hora de representar la superficie terrestre aparecen dos problemas relevantes:

Las dimensiones de la zona a representar son muy extensas.

SOLUCIÓN

La superficie que queremos representar no es plana.

SOLUCIÓN

ESCALA

PROYECCIÓN

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ESCALA

•Escala es la razón de semejanza de ampliación o reducción entre la superficie real y la representación cartográfica. •Las representaciones cartográficas de la Tierra o partes de ella deberán ser menores que el original representado. Esta relación de semejanza entre la representación y el original, se denomina Escala y puede tener cualquier valor, aunque por comodidad se eligen cifras “redondas”. •El conocer la escala de un mapa nos permite medir distancias, determinar áreas y realizar comparaciones entre diferentes objetos. 68

La Escala es inversamente proporcional • •

El valor del numerador mientras más grande; la escala es mas pequeña y el nivel de detalle es menor. Cuando el valor del numerador es más pequeño; la escala es más grande y el nivel de detalle es mayor.

•

Ahora bien, como una fracción es tanto más pequeña cuanto mayor es su denominador, ello implica que un mapa que representa grandes espacios sobre una superficie reducida está a pequeña escala.

•

Este rigor matemático se opone al uso corriente de las indicaciones de Tamaño (grande, mediana, pequeña) que conciernen a lo que está represando.

1. 2. 3. 4.

Escala Grande: 1:1 a 1:100.000 (planos y cartas) Escala Media: 1:100.001 a 1:250.000 (cartas especiales) Escala Pequeña: 1:250.001 y menor (Mapas geográficas) Mapas Mundis o Planisferios: 1:1´800.001

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ESCALA La escala puede expresarse de las siguientes maneras: Como Escala Numérica: Es la relación entre las distancias medidas en el mapa y la correspondiente en el terreno. 1:250.000. Es una fracción o razón como se muestra a continuación en donde el numerador se denomina modulo y el denominador fracción representativa:

1:10 000

1/10 000

En ambos casos la escala se lee uno en diez mil y su interpretación es la siguiente: una unidad de distancia en el mapa (Ej. 1 mm ó 1 cm) equivale a 10 000 unidades en el terreno (Ej. 10000 mm ó 10 000 cm).

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ESCALA (continuación) Como Escala Gráfica Lineal: Este tipo de escala se expresa como una línea o una barra que se ubica en la carátula explicativa del mapa. La línea se subdivide en segmentos de igual longitud para indicar la distancia en el mapa. La escala gráfica es útil cuando se desea reducir o ampliar un mapa ya que la relación de escala se mantiene.

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Tipos de Escalas: Escala Centímetro x Kilómetro: Esta escala indica el número de kilómetros del terreno que corresponde a un centímetro en el mapa. Formulas: Escala = Distancia en el terreno Distancia en la carta

E= Dt dc

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Distancia en la carta = Distancia en el terreno Escala dc= Dt E

Distancia en el terreno = Escala x Distancia en la carta

Dt=E x dc

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Operaciones de reducciones Mayor a menor se multiplica cm a mm = x 10 m a cm = x 100 Km a m = x 1.000 Menor a mayor se divide mm a cm = / 10 cm a m = /100 m a Km = /1.000

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GENERALIZACIÓN: EFECTO DE LA ESCALA EN LA REALIDAD Al seleccionar la escala estamos definiendo el grado de generalización que aplicaremos a nuestro objeto de estudio. El mapa depende de los siguientes aspectos: Objetivo del mapa: EL objetivo del mapa expresa la razón o finalidad por la cual se elaboró. Por ejemplo está el mapa dirigido a niños, adultos, ó cartógrafos? Escala: Cuanto menor sea la escala del mapa mayor será el grado de generalización necesario para representar el mundo real y por lo tanto menor será su contenido de información. Limitaciones gráficas: Para lograr el objetivo de comunicar de manera eficiente la información contenida en el mapa el cartógrafo utiliza uno o más de los siguientes elementos gráficos básicos: color, tono, tamaño, forma, espaciado, orientación y localización de los elementos gráficos. El ofrecer mayor detalle que el permitido por la información original transmite al lector una idea de exactitud y confianza más allá de la que los datos originales permiten. Al elaborar nuevos mapas a partir de cartografía ya existente debemos recordar que para mantener la calidad y la exactitud del material original siempre debe compilarse de mapas de gran escala (ej.1:25.000) a mapas de pequeña escala (ej. 1:50.000). El efecto de la generalización cartográfica es la pérdida de detalle en la forma y el tamaño propios de las líneas o polígonos a mapear. Cuanto mayor sea la escala mayor será el grado de detalles que mostrará el mapa y por lo tanto mayor será su exactitud geométrica

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GENERALIZACIÓN: EFECTO DE LA ESCALA EN LA REALIDAD La generalización cartográfica está en función de cuatro elementos: 1. Simplificación

El concepto de simplificación involucra el determinar lo esencial o importante de los datos a cartografiar, eliminando los detalles que no interesan y en algunos casos exagerando las características que deseamos resaltar.

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GENERALIZACIÓN: EFECTO DE LA ESCALA EN LA REALIDAD

La figura muestra un segmento del mapa de Costa Rica a escalas 1:1.000.000 y 1.3.000.000. La discrepancia entre los elementos es de aproximadamente 1.2Km. 77

GENERALIZACIÓN: EFECTO DE LA ESCALA EN LA REALIDAD

2. Clasificación La clasificación consiste en agrupar los datos utilizando una escala de medición y un conjunto de criterios. Por ejemplo, podemos designar a las vías terrestres como carreteras y a los cuerpos de agua como lagos. Los datos numéricos pueden reducirse utilizando estadísticos tales como el promedio o la desviación estándar. Un método común de clasificar variables cualitativas consiste en agrupar los datos en categorías. Por ejemplo los usos del suelo pueden clasificarse como tierras agrícolas, bosques y áreas urbanas. 78

GENERALIZACIÓN: EFECTO DE LA ESCALA EN LA REALIDAD

3. Simbolización La simbolización consiste en asignar diversos tipos de signos a la información que hemos simplificado y clasificado. Por ejemplo, se puede utilizar un punto para representar una ciudad o a un pueblo y una pala y un pico para representar un área minera. El objeto de la simbolización es comunicar al lector la información contenida en el mapa.

79

COORDENADAS

GEOGRÁFICAS

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UNIDAD III: LA EXPRESIÓN CARTOGRÁFICA, (Identificación de elementos)

Los sistemas de coordenadas (generalidades)

Un sistema de coordenadas es un conjunto de valores que permiten definir inequívocamente la posición de cualquier punto de un espacio El Sistema de Coordenadas Geográficas expresa todas las posiciones sobre la Tierra Este define dos ángulos medidos desde el centro de la Tierra: •La latitud mide el ángulo entre cualquier punto y el ecuador. Las líneas de latitud se llaman paralelos y son círculos paralelos al ecuador en la superficie de la Tierra. •La longitud mide el ángulo a lo largo del ecuador desde cualquier punto de la Tierra. Se acepta que Greenwich en Londres es la longitud 0 en la mayoría de las sociedades modernas. Las líneas de longitud son círculos máximos que pasan por los polos y se llaman meridianos. 81

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TIPOS DE COORDENADAS El origen de medición de las coordenadas geográficas pueden coincidir, o no con el centro de gravedad de la tierra, creándose dos coordenadas geográficas distintas:

Coordenadas Geocéntricas o Planas: aquellas que están medidas con respecto al centro de gravedad de la tierra (x = longitud, y= latitud ,z= altura).

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TIPOS DE COORDENADAS GEOGRÁFICAS (continuación) Coordenadas Geodésicas: aquellas que están medidas sobre el elipsoide. Por lo general todo lo que tiene el formato 0 ° 30´10” LN y 78 ° 15´10” LO

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Coordenadas Geográficas: (cálculo y obtención). a) Ubicación de una coordenada Latitud y Longitud. Consideraciones: • El tamaño estándar de las cartas topográficas oficiales a carta nacional (1:25.000, 1:50.000 y 1:100.000) del IGM es de 55,5 cm x 37 cm. • La carta 1:250.000 tiene un tamaño de: 44,4 cm x 44,4 cm. • Los intervalos internos de las cartas a diferentes escalas son: Latitud

Número de cartas

Longitud

Número de cartas

1:25.000

5’

12

7’30’’

8

1:50.000

10’

6

15’

4

1:100.000

20’

3

30’

2

1:250.000

60’

1

60’

1

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4. Generación de Plantilla de calculo 18.5 cm

18.5 cm

3,7 cm

3 mm

1:25.000

2’30

30’’

2,5´´

1:50.000

5’

1’

5’’

1:100.000

10’

2’

10’’

5´

25’’

11,1 cm

1:250.000

15’

(25x12=300¨o 5´)

11,1 cm = 15´

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b) Calculo de la coordenada Lat. y Long. de un elemento geográfico en una carta topográfica. Consideraciones: 1. Se utiliza el método de la regla de tres. 2. Conociendo los intervalos a diferentes escalas y su equivalencia de centímetros, minutos y segundos. 3. Identificar el valor en coordenada del intervalo conocido y midiendo la distancia de este a la coordenada a calcular realizar la regla de tres. Ejemplo: 1:25.000 18,5 cm

2,5’

16.2 cm

x

2,17

x 60 =10,2

Coordenada de partida conocida: 78°22’20’’ Long. E Coordenada calculada: 78°24’30’’ Long. E 4. Para la latitud es el mismo procedimiento.

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Coordenadas Planas (cálculo y obtención). 1. Método de la cuadrícula (localización de un punto con aproximación de 100 mts)

1. Usar la escala apropiada, dependiendo de la escala de representación del mapa. El escalímetro se divide en 10 partes iguales cada lado del cuadrado de la cuadrícula. 2. Tomar como referencia la línea horizontal y vertical que se encuentre más cercana al punto del que desea medir el valor de coordenadas. 3. Anote el valor inicial de las coordenadas que se encuentran preescritas en la carta y luego con el escalímetro medir la diferencia en metros en sentido este y norte. 3.1.4 Calculo y Conversión de coordenadas. Transformación de coordenadas Lat. y Long. En UTM 91

Valor en escalimetro en metros de cada división: 25.000 = 20 y 100 50.000= 50 y 100 100.000= 100 250.000 =200 9´999.000 Divisiones cada 100 mts.

Cascada 100 0

9´998.000

9´997.000 800

801

802

803

804

3.1.4 Calculo y Conversión de coordenadas. Transformación de coordenadas Lat. y Long. En UTM 92

MAPAS TOPOGRÁFICOS Son aquellos que contienen los detalles planimétricos y altimétricos de la superficie del terreno comprendido entre los límites de un país o continente. Además de los detalles planimétricos, de las características culturales y físicas, estos mapas reflejan la forma y la elevación del terreno mediante perfiles, isolíneas, sombras, gradientes de color o normales.

Contienen información directamente proporcional a su escala y están elaborados a escalas grandes, medianas y pequeñas. 93

MAPAS

TOPOGRÁFICOS

(continuación):

Estos mapas, también denominados generales, muestran los elementos naturales del área analizada, como el relieve: montañas, volcanes, valles; la hidrografía: ríos, lagos o la vegetación natural. También los elementos artificiales más importantes; humanos o culturales como son las carreteras y los ferrocarriles, los asentamientos de población, los usos del suelo dedicados a cultivos, bosques de repoblación, canteras, zonas comerciales, las obras de ingeniería: puentes, túneles, aeropuertos y otras edificaciones de carácter religioso e histórico. 94

RELIEVE

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LOS MODELOS “V” Y “U” DE LAS CURVAS DE NIVEL

La figura muestra un modelo típico de valle y cresta. Nótese que las curvas de nivel que cruzan las corrientes de agua forman una “V” con la punta en dirección aguas arriba, o sea hacia el nacimiento de la corriente. Por lo tanto, las “V” siempre van con el extremo inferior en dirección hacia las cimas de las colinas. Las curvas de nivel doblan en la cresta de la montaña, formando una “U” cuya base va en dirección hacia el pie de la colina.

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Relieve

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LA CONSTRUCCIÓN DE UN MAPA  Definir los objetivos: El mapa es un objeto gráfico que tiene que

trasmitir un mensaje. No conviene, por ello poner toda la información en un mismo mapa. ¿qué se quiere mostrar en el mapa?

 Fijar la escala y la naturaleza del espacio mapificado: La escala

y el nivel de la información espacial tienen incidencia en la naturaleza de los objetos geográficos y en la posibilidad de analizarlos. ¿cuál es el espacio que me interesa y cual es la mejor escala de representación? 100

LA CONSTRUCCIÓN DE UN MAPA (continuación)

 Seleccionar la información necesaria: Durante el

período de investigación se acumulan muchos datos e información. Por ello es necesario un trabajo de selección

para ordenar la información pertinente, la que no es útil o la que hace falta. ¿Con qué información se puede construir el mapa en relación con el objetivo y la escala?.

101

LA CONSTRUCCIÓN DE UN MAPA (continuación)

 Determinar los tipos de mapas posibles: Los

parámetros precedentes determinan una gama de posibles

mapas.

Algunos

mapas

necesitan

un

tratamiento especial para mejorar su lectura, por ejemplo, su transformación por medio de una proyección o la ampliación de una parte del mapa. ¿Qué mapa puedo realizar?.

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LA CONSTRUCCIÓN DE UN MAPA (continuación)

 Escoger los elementos de representación: Se

necesita escoger los objetos geográficos que se van a utilizar, las formas, los patrones o colores, ¿Cuáles son los elementos que voy a escoger en el mapa?  Pensar en la leyenda: La leyenda es la clave que

permite leer el mapa; sin leyenda, el mapa es ciego. También la leyenda refleja los objetivos de un

mapa. 103

LA CONSTRUCCIÓN DE UN MAPA (continuación)

•Construir el mapa: Se puede elaborar el mapa

combinando

varios

métodos

y

herramientas, pero siempre con el objetivo de su interpretación es decir la claridad con la que

trasmite un mensaje. •Interpretación del mapa: El mapa es un instrumento

de

trabajo.

Puede

servir

para

formalizar un análisis o un discurso o como instrumento para revelar nuevas hipótesis.

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La construcción del mapa requiere una serie de operaciones:  La proyección, es decir, el establecimiento de una correspondencias matemática entre los puntos de

la superficie de referencia y los de una superficie plana o desarrollable en un plano.  La miniaturización, que es la aplicación de una reducción a los fenómenos, según la escala elegida.  La generalización que es un procedimiento de simplificación de información parciales, necesario para la reducción.

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La construcción del mapa requiere una serie de operaciones: (continuación)

La codificación, finalmente, es decir, la elección de los símbolos o

signos convencionales para traducir las informaciones retenidas.

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 GLOSARIO  Elipsoide: Forma de la Tierra para realizar cálculo de

precisión. Se escoge para representar el verdadero tamaño y forma de la Tierra y se adopta como la más conveniente para los cálculos matemáticos.  Elipsoide de referencia: Consiste en figuras elipsoidales de distintas dimensiones, forma, centro y orientación, utilizados por diferentes países como superficie de referencia para los cálculos geodésicos. Es una superficie matemática regular.  El elipsoide global se lo denomina WGS 84 (World Geodetic System de 1984 o Sistema Geodésico Mundial de Coordenadas) 107

 Elipsoide de revolución: Representa la forma

geométrica de la Tierra.  Esferoide: Forma de la tierra.  Geoide: Se construye para representar físicamente la Tierra, que corresponde a la superficie de los mares extendida a lo largo de los continentes. Sirve para realizar mediciones sobre la superficie terrestre, es la forma real de una superficie en la que la gravedad en cada uno de los puntos son constantes.  Es la superficie equipotencial (de igual fuerza) de la gravedad.  Coincide con el nivel medio del mar. 108

 Datum: Elipsoide + Geoide = Datum Es decir el punto

de relación entre el geoide y el elipsoide. Es un sistema de referencia que nos sirve para dar coordenadas. Está definida por el elipsoide y su posición y orientación se encuentra determinadas con respecto al Geoide.  Es un sistema de referencia para obtener coordenadas, definido por un elipse o superficie matemática y su posición y orientación con respecto al geoide.  En el Ecuador se utiliza todavía el Datum PSAD 56; el mismo que está definido por el Elipsoide Internacional o llamado también de Hayford.  109

Sistema de Referencia: Si debemos realizar cálculos de posición, distancias, direcciones, sobre la superficie de la Tierra, es necesario tener algún marco de referencia matemático. El marco de referencia más conveniente es el elipsoide achatado, dado que provee una figura relativamente simple y que se ajusta al geoide.

Cuando se habla de tamaño y forma de la tierra y de posiciones sobre ella, hay tres superficies que deben ser consideradas:

La topográfica.- la superficie física de la Tierra. El geoide.- la superficie (equipotencial) nivelada (también una realidad física). El elipsoide.- la superficie matemática o el marco de referencia para los cálculos.

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 Latitud Geodésica y Latitud Astronómica: Se debe

considerar dos tipos de latitud, dado que el elipsoide de referencia no calza perfectamente con el geoide en todos los puntos. La latitud, definida más arriba como el ángulo entre la normal al elipsoide y el ecuador es la Latitud Geodésica. El nombre geodésica se usa debido a que esta latitud esta referida a la superficie de referencia geodésica, es decir, el elipsoide.  La latitud astronómica, que es el ángulo entre el ecuador y la componente meridiana de la normal al geoide (vertical local). El nombre ASTRONOMICA es usado por cuanto en observaciones astronómicas.

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Longitud Geodésica: es el ángulo medido a lo largo del ecuador, entre el meridiano de Greenwich y el meridiano del plano en cuestión.

Longitud Astronómica: es el ángulo medido a lo largo del ecuador, entre

el meridiano de Greenwich y el meridiano astronómico del lugar en cuestión.

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FIN 113