Geoide vs Elipsoide: ¿Cuál es la diferencia y por qué es importante?

Lo que necesita saber sobre la forma de la Tierra y cómo afecta a los sondeos con drones

¿La Tierra es realmente redonda? Si bien la respuesta debería parecer obvia, en realidad no es tan simple como se puede pensar. Para ser clasificado como una esfera perfecta, un objeto debe ser completamente redondo y simétrico, capaz de ser cortado en cubos por el medio desde cualquier dirección y crear dos mitades iguales. La Tierra, con su forma irregular, mesetas altas y grietas profundas en el fondo del océano, es cualquier cosa menos.

Entonces, ¿qué forma tiene la Tierra y cómo afecta su clasificación a los trabajos de topografía? Para responder a eso, necesitarás entender la diferencia entre un geoide y un elipsoide, dos formas de modelar diseñadas para mapear las imperfecciones de nuestro planeta.

Entonces, ¿qué es un elipsoide?

Un elipsoide es, en esencia, una esfera imperfecta. El nombre proviene de la palabra "elipse", que se utiliza para describir una alteración similar a un círculo.

A diferencia de las esferas, la longitud, anchura y altura de un elipsoide no todos tienen que ser idénticos. Sin embargo, cualquier plano transversal de la forma debe seguir siendo una elipse o un círculo. Según la Enciclopedia Británica,esto se explica a través de una ecuación matemática que tiene en cuenta tres ejes perpendiculares diferentes que todos se cruzan en el centro de la forma:

x2/a2 + y2/b2 + z2/c2 = 1

Si a, b y c son todos iguales, la forma es una esfera. Si dos de los tres valores son iguales, la forma es un esferoide, a veces también conocido como elipsoide de revolución, porque cualquier plano transversal de la forma sería una elipse. Los esferoides se dividen en dos categorías. Si los dos valores iguales son mayores que el tercero, la forma es un esferoide de oblato. Mientras tanto, si el valor único del esferoide es mayor que los dos iguales, la forma es un esferoide prolato.

Elipsoides y la forma de la Tierra

Científicos y matemáticos utilizan el modelo elipsoide para definir con mayor precisión la forma de la Tierra y otros planetas. Un elipsoide que ofrece una aproximación cercana de un planeta se conoce como elipsoidede referencia, según el Consorcio NAVSTAR universitario (UNAVCO). Las mediciones específicas utilizadas para modelar la Tierra se conocen como elipsoide de la tierra.

Aunque la Tierra puede parecer una esfera perfecta en las fotografías satelitales, este no es el caso. En cambio, el planeta es mucho más ancho en el ecuador y aplana cuanto más cerca estás de cada polo, o tiene un solo eje más corto. En otras palabras, la Tierra es una aproximación cercana de un elipsoide esferoide oblato. Aunque no es perfecto, el elipsoide de tierra tiene muchos usos, incluyendo el trazado de coordenadas GPS y rutas de vuelo. En coordinación con los datos de un modelo geoide también es esencial para la topografía de trabajos.

... ¿Y un geoide?

Si bien pensar en la Tierra como un elipsoide, en lugar de una esfera, ciertamente da una comprensión más precisa de la forma del planeta, todavía deja mucho que desear. La forma elipsoide sigue siendo completamente suave, sin tener en cuenta la topografía. Esta es la razón por la que los elipsoides de referencia se conocen típicamente como la "mejor aproximación" de un planeta. Para obtener una imagen más precisa, debe utilizar un modelo geoide.

Los modelos geoide utilizan una medida llamada Nivel medio del mar para dar una representación más completa de la forma en que la superficie de la Tierra varía en elevación. El nivel medio del mar es la elevación de la superficie del nivel del mar del planeta si el agua era completamente plana, o sin mareas y corrientes. El nivel medio del mar es útil para los modelos porque el agua responde a la atracción gravitacional de la Tierra,según la NOAA. Los lugares donde las fuerzas gravitacionales son más fuertes — y el Nivel Medio del Mar más alto — indican más masa debajo de la superficie. Del mismo modo, un nivel medio del mar más bajo también indica caídas en la elevación en el fondo del océano. El mapeo de estas mediciones suele dar lugar a desablaciones graduales en todos los océanos y masas terrestres, según el Servicio Geológico de Estados Unidos.

En particular, el modelado geoide normalmente se lleva a cabo a un nivel más local que el modelo elipsoide de tierra general. Estados Unidos, por ejemplo, utiliza actualmente el dato vertical norteamericano de 1988 o NAVD88. La Encuesta Geodéstica Nacional, sin embargo, está trabajando en un modelo actualizado que aprovecha los datos GPS. A lo largo de los años, el NGS también ha elaborado varios modelos geoide experimentales e híbridos que tienen en cuenta

¿Cómo afecta la diferencia entre un elipsoide y un modelo geoide?

Como topógrafo, desea asegurarse de que está trabajando con datos precisos que se miden de forma coherente en todo el sitio. Si bien la forma general del planeta puede sentir que tiene un impacto relativamente pequeño en un solo sitio de topografía, los datos disponibles de los modelos geoides son esenciales.

En particular, los modelos elipsoide y geoide se utilizan para establecer el dato vertical de un sitio. En asociación con cálculos como la distancia de la muestra del suelo, el dato vertical es primordial para la fotogrametría aérea y el topografía en general. Esta unidad de medida representa el punto cero de elevación para dondequiera que esté trabajando, o el punto desde el que se asigna la topografía.

Mientras que la topografía se realiza normalmente en función de los datos de referencia geodésicos, que se calculan en función de un modelo geoide, en realidad hay dos tipos diferentes de referencia vertical. Los demás, los datos de marea, se calculan midiendo los cambios en los niveles de superficie del agua durante un período de tiempo. Dado que la mayoría de las encuestas se basan en la tierra, esta forma de medición generalmente no es aplicable.

Uso de dato vertical para mantener los datos consistentes

Una gran parte de mantener la precisión a lo largo de un trabajo de topografía es asegurarse de que está utilizando el mismo dato vertical para cada parte del proyecto. Eso significa que cualquier parte del sitio que se sienta en un dato diferente necesita ser convertida para que coincida. Afortunadamente esto se puede hacer con una fórmula simple que utiliza información de modelos geoides y elipsoides:

Altura elipsoide - Altura geoide = altura ortométrica

La altura elipsoide es la diferencia entre el elipsoide de la tierra y la coordenada elegida en la superficie de la Tierra. Debido a que las coordenadas GPS se basan en un modelo elipsoide, no serán necesarios cálculos adicionales para encontrar este número si está utilizando un receptor GPS. La altura geoide, por su parte, es el valor de desplazamiento entre el modelo geoide al que hace referencia, como el NAVD88, y el elipsoide de tierra.

El resultado de conectar estos números a la fórmula es la altura ortométrica. Este es el número que debe mantenerse coherente a lo largo de todos sus datos.

El dron y las cargas útiles adecuados para una medición precisa

Ahora que entiende cómo utilizar modelos de elipsoides y geoides para garantizar una precisión de hasta el centímetro, es hora de actualizar a equipos que puedan completar el trabajo. No busques más allá de la Matrice 300 RTK. Con velocidades rápidas y baterías de larga duración, este dron va a donde lo necesita. La capacidad de montar tres cargas útiles a la vez también facilita la recopilación de datos con el menor número posible de vuelos.

Ya sea que esté realizando fotogrametría o mapeo lidar en su siguiente sitio, DJI también tiene la carga útil que está buscando. El Zenmuse P1,nuestra carga útil insignia de fotogrametría, viene equipado con un sensor de alta sensibilidad de bajo ruido de cuadro completo de 45 megapíxeles con lentes intercambiables de enfoque fijo de 24/35/50 mm. Combinado con una gestión superior de la calidad de los datos y está listo para asignar cada pequeño detalle.

Para los trabajos de topografía que requieren LiDAR, recomendamos el Zenmuse L1. Con IMU de alta precisión y penetración de follaje denso a un precio razonable, esta carga útil es perfecta para inspeccionar cualquier terreno. Ambas cámaras están diseñadas para una fácil integración con nuestro software de mapeo, DJI Terra.

Fuentes:

https://www.unavco.org/education/resources/tutorials-and-handouts/tutorials/elevation-and-geoid.html 

https://www.propelleraero.com/blog/geoids-vs-ellipsoids-whats-the-difference/ 

https://www.britannica.com/science/ellipsoid 

https://oceanservice.noaa.gov/facts/geoid.html 

https://www.usgs.gov/faqs/what-a-geoid-why-do-we-use-it-and-where-does-its-shape-come?qt-news_science_products=0#qt-news_science_products 

https://geodesy.noaa.gov/datums/newdatums/index.shtml 

https://www.gpsworld.com/a-look-at-ngs-experimental-and-hybrid-geoid-models/ 

https://www.vims.edu/research/units/labgroups/tc_tutorial/tide_datum.php

https://enterprise-insights.dji.com/blog/geoid-vs-ellipsoid?utm_campaign=Brafton&utm_content=156997689&utm_medium=social&utm_source=linkedin&hss_channel=lcp-2630048

Comments (0)

Producto añadido a la lista de deseos
Product added to compare.

Esta página web utiliza cookies para analizar de forma anónima y estadística el uso que
haces de la web, mejorar los contenidos y tu experiencia de navegación. Para más información
accede a la Política de Cookies