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7.45. Geodesia (Obligatorio)

7.45.1. Justificación ↑ Volver arriba

Geodesia extiende los fundamentos de topografía de campo establecidos en Geomática Básica (Topografía I) hacia la ciencia de determinar el tamaño, la forma, la orientación y el campo gravitacional exactos de la Tierra, y de establecer los sistemas de referencia precisos de los que depende, en última instancia, todo levantamiento, mapa y posicionamiento GNSS posterior. El curso inicia con la geodesia clásica – el elipsoide de referencia y el geoide, los datums geodésicos horizontales y verticales, los marcos de referencia globales (ITRF, WGS84), y la relación entre las coordenadas geodésicas/geocéntricas y las coordenadas proyectadas (UTM) usadas en el trabajo topográfico ordinario. A continuación desarrolla el diseño, el ajuste por mínimos cuadrados y la clasificación de precisión de las redes geodésicas de control, incluyendo la red geodésica nacional del Perú mantenida por el IGN y su densificación para levantamientos a nivel de proyecto. El curso pasa luego a la geodesia satelital: fundamentos de órbitas satelitales, procesamiento estático de líneas base GNSS y Posicionamiento Puntual Preciso (PPP), y la planificación y ejecución de una campaña de observación GNSS de grado geodésico. Cierra con la geodesia física y aplicada – el campo gravitacional de la Tierra, los levantamientos gravimétricos, los modelos de geoide, y la conversión entre los sistemas de altura ortométrica y elipsoidal que un ingeniero civil necesita para aplicar correctamente los resultados geodésicos en la práctica. Esta base sustenta todo curso geoespacial y de replanteo posterior de la línea de Vialidad, Geomática y Transporte que dependa de una referencia geodésica consistente y precisa.

7.45.2. Objetivos Generales ↑ Volver arriba

1. Distinguir los modelos de la forma de la Tierra (el elipsoide de referencia y el geoide) y seleccionar datums geodésicos horizontales y verticales y marcos de referencia globales, convirtiendo coordenadas entre sistemas geodésicos, geocéntricos y proyectados (UTM).
2. Diseñar una red geodésica de control y ajustarla por mínimos cuadrados, y clasificar sus puntos de control según los estándares de precisión geodésica nacionales (IGN).
3. Planificar y procesar una campaña de observación GNSS de grado geodésico mediante procesamiento estático de líneas base y Posicionamiento Puntual Preciso (PPP), y mitigar sus fuentes de error.
4. Aplicar modelos del campo gravitacional y del geoide para convertir entre alturas ortométricas y elipsoidales, y realizar un levantamiento gravimétrico.

7.45.3. Contribución a los resultados (Outcomes) ↑ Volver arriba

ABET-1) Habilidad para identificar, formular y resolver problemas complejos de ingeniería aplicando principios de ingeniería, ciencias y matemáticas. (Usage)

ABET-2) Habilidad para aplicar el diseño en ingeniería y producir soluciones que satisfagan necesidades específicas considerando la salud pública, seguridad y bienestar, así como factores globales, culturales, sociales, ambientales y económicos. (Usage)

ABET-6) Habilidad para desarrollar y conducir experimentación apropiada, analizar e interpretar datos, y utilizar el criterio de ingeniería para obtener conclusiones. (Usage)

7.45.4. Contenido ↑ Volver arriba

7.45.4.1. Fundamentos Geodésicos y Sistemas de Referencia (22 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Vaní cek and Krakiwsky, 1986; Torge and Müller, 2012)

Temas

1. Modelos de la forma de la Tierra: el elipsoide de referencia y el geoide
2. Datums geodésicos horizontales y su materialización
3. Datums geodésicos verticales y superficies de referencia de altura
4. Marcos de referencia globales (ITRF, WGS84) y su materialización y mantenimiento
5. Sistemas de coordenadas geodésicos, geocéntricos y proyectados, y conversiones entre ellos

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Distinguir el elipsoide de referencia del geoide y explicar sus respectivos roles [Familiarizarse]
2. Seleccionar un datum horizontal y vertical apropiado para un proyecto dado [Usar]
3. Transformar coordenadas entre marcos de referencia globales (p. ej. realizaciones del ITRF) [Evaluar]
4. Convertir coordenadas entre sistemas geodésicos, geocéntricos y proyectados [Usar]
5. Explicar cómo se materializa y mantiene un datum geodésico a través del tiempo [Familiarizarse]

7.45.4.2. Redes Geodésicas de Control (13 horas) [Habilidades ABET-2,ABET-6] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Vaní cek and Krakiwsky, 1986; Ghilani and Wolf, 2015b)

Temas

1. Diseño de redes geodésicas de control: configuración, redundancia y selección de puntos
2. Ajuste de redes por mínimos cuadrados e interpretación de elipses de error
3. Redes geodésicas de control nacionales y su mantenimiento institucional (p. ej. la red del IGN Perú)
4. Densificación de redes de control para levantamientos locales y a nivel de proyecto
5. Estándares de precisión geodésica y clasificación de puntos de control

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Diseñar una red geodésica de control con configuración y redundancia apropiadas [Usar]
2. Ajustar una red geodésica por mínimos cuadrados e interpretar las elipses de error resultantes [Evaluar]
3. Describir la estructura y el mantenimiento de una red geodésica de control nacional [Familiarizarse]
4. Densificar una red de control nacional para un levantamiento local o a nivel de proyecto [Usar]
5. Clasificar un punto de control según el estándar de precisión geodésica que le corresponde [Evaluar]

7.45.4.3. Geodesia Satelital y Posicionamiento de Precisión (25 horas) [Habilidades ABET-6] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Hofmann-Wellenhof et al., 2008; Leick et al., 2015)

Temas

1. Posicionamiento geodésico GNSS: procesamiento estático de líneas base para precisión de control
2. Fundamentos de órbitas satelitales y efemérides transmitidas versus precisas
3. Principios y aplicaciones del Posicionamiento Puntual Preciso (PPP)
4. Planificación y ejecución de una campaña de observación GNSS de grado geodésico
5. Fuentes de error GNSS que afectan el posicionamiento de grado geodésico y su mitigación

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Procesar líneas base GNSS estáticas para lograr precisión de posicionamiento de grado control [Usar]
2. Explicar los fundamentos de órbitas satelitales y la diferencia entre efemérides transmitidas y precisas [Familiarizarse]
3. Aplicar el Posicionamiento Puntual Preciso a una observación geodésica [Evaluar]
4. Planificar una campaña de observación GNSS de grado geodésico [Usar]
5. Mitigar las fuentes de error GNSS que afectan el posicionamiento de grado geodésico [Evaluar]

7.45.4.4. Geodesia Física y el Campo Gravitacional (10 horas) [Habilidades ABET-1,ABET-6] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Heiskanen and Moritz, 1967; Torge and Müller, 2012)

Temas

1. Fundamentos del campo gravitacional y fórmulas de gravedad normal
2. Modelos de geoide y determinación de la ondulación geoidal
3. Métodos e instrumentación de levantamientos gravimétricos
4. Sistemas de altura ortométrica versus elipsoidal y el rol del geoide en la conversión entre ellos
5. Aplicación de la ondulación geoidal para obtener alturas ortométricas a partir de datos GNSS

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Explicar el campo gravitacional de la Tierra y la fórmula de gravedad normal [Familiarizarse]
2. Aplicar un modelo de geoide para determinar la ondulación geoidal en un punto [Usar]
3. Realizar un levantamiento gravimétrico y procesar los datos resultantes [Evaluar]
4. Distinguir las alturas ortométricas de las elipsoidales y explicar cuándo se usa cada una [Familiarizarse]
5. Convertir alturas elipsoidales de GNSS a alturas ortométricas usando un modelo de geoide [Usar]

7.45.5. Referencias Bibliográficas ↑ Volver arriba

Vaní cek, P. and Krakiwsky, E. J. (1986). Geodesy: The Concepts. Elsevier, 2nd edition.

Torge, W. and Müller, J. (2012). Geodesy. De Gruyter, 4th edition.

Ghilani, C. D. and Wolf, P. R. (2015b). Elementary Surveying: An Introduction to Geomatics. Pearson, 14th edition.

Hofmann-Wellenhof, B., Lichtenegger, H., and Wasle, E. (2008). GNSS – Global Navigation Satellite Systems: GPS, GLONASS, Galileo, and more. Springer.

Leick, A., Rapoport, L., and Tatarnikov, D. (2015). GPS Satellite Surveying. Wiley, 4th edition.

Heiskanen, W. A. and Moritz, H. (1967). Physical Geodesy. W.H. Freeman.