Introducción a la Cartografía PDF

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UNIVERSIDAD DE MORON
Facultad de Ingeniería
Carrera Ingeniero Agrimensor
Materia: Cartografía (818)
Profesores: Amador Suarez Benito Y Yeck Fernando Martín...

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UNIVERSIDAD DE MORON Facultad de Ingeniería Carrera Ingeniero Agrimensor Materia: Cartografía (818) ________________________________________________________________________________ INTRODUCCION A LA CARTOGRAFIA ________________________________________________________________________________ -Introducción -Definición de Carta -La Cartografía como disciplina -La necesidad de la medición -Proyecto o trazado geométrico -Los contenidos y su forma de representarlos -Primera idea de las Proyecciones Cartográficas -Clasificación de las Proyecciones Cartográficas - Proyecciones Perspectivas (o Acimutales) - Proyecciones Geométricas (o por desarrollo) -Otros tipos de clasificaciones -Según las deformaciones -Según la forma adoptada de la tierra -Según las ecuaciones de transformación -Reseña histórica sobre los procesos cartográficos -Tipos de proyecciones conocidas antes del renacimiento -Proyección Mercator -Proyección Gauss-Kruger -Proyección Estereográfica Polar -Fuentes de información en Cartografía -Captación de datos, el método fotogramétrico -Signos cartográficos -Toponimia - Las fuentes de la toponimia argentina -Representación Geodésica -Cartas publicadas por el I.G.N. -Medición de coordenadas en una carta -Cálculo de coordenadas planas Gauss-Kruger a partir de las geográficas -Proyección UTM -Cálculo de coordenadas planas UTM a partir de geográficas -Cartografía Temática -Elementos a incluir en el mapa base -Procedimiento de elaboración de un mapa temático -Clasificación de los mapas temáticos -Los Atlas Nacionales -Introducción a los Sistemas de Información Geográfica (SIG)

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INTRODUCCION En infinidad de ocasiones en las actividades humanas es necesario disponer de una representación del terreno con mayor o menor grado de detalle, en extensiones de la máxima diversidad, que va desde una simple parcela, a un territorio nacional o bien a toda la extensión de la tierra. Esta representación del terreno se deberá volcar en el plano del papel y en dimensiones reducidas respecto de las originales, se pretende también que esta representación se aproxime lo mejor posible a la realidad. La representación de la superficie esférica terrestre sobre un mapa plano conlleva necesariamente una distorsión en área, forma, escala, etc. Según la finalidad del mapa se imponen determinadas condiciones (conservación de ángulos, de áreas,...) lo cual determina un tipo de proyección. La elaboración de un mapa supone la localización geográfica de los puntos terrestres mediante coordenadas geográficas: latitud y longitud. La transformación matemática o geométrica de esa 1 localización en posiciones sobre un mapa plano está determinada por el tipo de proyección . Definición de Carta: Se entiende por carta, a la representación de una parte de la tierra (o de su totalidad) en el plano del papel, reducida respecto de las medidas reales lo más fielmente posible representadas, que mediante elementos convencionales, llamados signos cartográficos, proporciona un visión de conjunto de la zona representada, y además puede proporcionar información de ciertos fenómenos que la afectan total o parcialmente. De la definición anterior se distinguen dos aspectos: Al expresar que se desea proporcionar una visión del conjunto de la zona, se quiere significar que se desea conocer todos los detalles naturales y artificiales a representar, como por ejemplo el relieve, la hidrografía, las poblaciones, etc. A un observador ubicado sobre el suelo le es imposible tener la visión que una carta le puede proporcionar. Además se exigirá de dicha representación lo que llamamos precisión métrica, por lo tanto entre los objetos de la realidad y sus representaciones en el plano de la carta, deberán existir el mayor número de propiedades comunes, tanto métrica como descriptivamente. El segundo aspecto es el que se refiere a ciertos fenómenos que afecta a la zona a representar, que no son visibles directamente para un observador sobre ella, pero tienen una directa vinculación con la superficie a representar. Son temas con una distribución geográfica o espacial que requiere su representación sobre la carta. Las cartas que se confeccionan teniendo en cuenta el primer aspecto, son las denominadas cartas topográficas. Son las que procuran representar el relieve de la superficie terrestre y sus accidentes naturales y artificiales, se dice que su contenido es esencialmente topográfico, entendiendo por topografía la descripción de lugares y posiciones. La cartografía topográfica es una cartografía de posición, de colocación geográfica, se busca representar posiciones absolutas y relación de posiciones entre los objetos representados, y como se 1

La Cartografía Matemática es el estudio de las proyecciones para elaborar los mapas, y diremos que la Cartografía General trata sobre los distintos aspectos que requieren conocer para el uso práctico de una carta.

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señaló anteriormente pretende representar el relieve del terreno, es decir dar una idea de los distintos volúmenes que involucra la superficie topográfica. La superficie del terreno queda representada sobre una superficie imagen (carta), cuando queda establecida entre los puntos del terreno original y los puntos de la superficie imagen, una correspondencia tal que para cada punto del terreno corresponde un único punto determinado en la carta, y recíprocamente. Las cartas que se confeccionan teniendo en cuenta el segundo aspecto, son las denominadas cartas temáticas, se refieren a alguno o algunos temas en particular, no topográfico, pero vinculado con la superficie terrestre, porque poseen una distribución geográfica o espacial. Ejemplos de cartas temáticas pueden ser: cartas de densidad de población, cartas de suelos, cartas climáticas, etc. Como puede verse los temas pueden ser de la máxima variedad y de interés para innumerables disciplinas. La Cartografía como disciplina: La cartografía tiene por finalidad la realización del proyecto y confección, de la representación de parte o totalidad de la tierra, sobre el plano del papel. Es decir el producto final de la cartografía es lo que hemos definido como carta. Es objeto y estudio de la cartografía, los fundamentos teóricos y los métodos que conducen a la confección de una carta. En el proceso de confección de una carta, se distinguen básicamente distintas etapas: La medición El proyecto (o trazado geométrico) El contenido de la carta, y la forma de representarlo La necesidad de la medición: En lo que se refiere a la medición en el terreno, es donde la cartografía, la geodesia y la topografía, forman tres ciencias tan íntimamente relacionadas que cualquiera de ellas no puede prescindir de las otras. Si se desea representar en un plano la correcta localización de puntos de la superficie terrestre, obviamente se deberá conocer con anterioridad la posición de dichos puntos sobre la tierra. Entonces el planteo del problema comienza con el conocimiento de la forma y dimensiones de la tierra, una vez determinadas éstas, se utilizará un sistema de localización que permita ubicar puntos sobre la tierra (sistema de referencia geodésico), luego se materializarán una serie de puntos sobre la superficie terrestre para conocer su posición respecto del sistema de localización planteado, (marco de referencia geodésico). Como sabemos la Geodesia es la ciencia que tiene por objeto determinar la forma y dimensiones de la tierra, para ello materializa sobre su superficie una red de puntos de coordenadas conocidas (φ;λ). Por ello es la ciencia que comienza con el desarrollo necesario para la confección de una carta, a través de la medición de las coordenadas de lo puntos del dicha red. Para localizar todos los elementos que se encuentran sobre una porción de la superficie terrestre se recurre a la topografía, que pretende representar con todo detalle sobre un plano, una porción de la superficie terrestre, apoyándose en los puntos determinados por la geodesia (vértices geodésicos). La topografía vincula los vértices geodésicos con todos los detalles del terreno y el relieve del mismo. Interviene en esa tarea también la fotogrametría. Por medio de estas tres ciencias se puede determinar la localización de cualquier punto sobre la tierra. 3

Proyecto o trazado geométrico: En la tierra un punto queda determinado por sus coordenadas geográficas (φ; λ), en el plano dicho punto se sitúa por medio de sus coordenadas planas (x; y), o sea dado un punto sobre la tierra se pretende hallar su imagen sobre el plano. 2 Partiendo de una superficie esférica se pretende arribar a una plana, pero debido a que la esfera no es desarrollable en el plano (como si lo es un cilindro, un cono y el mismo plano) en esa transformación habrá alteraciones (deformaciones) en las medidas originales de la esfera. La cartografía estudia los diferentes métodos de transformación, que son muy numerosos, pero todos se basan en transformar las coordenadas geográficas en planas de manera tal que la imagen plana se asemeje lo mejor posible a la original sobre la esfera. ⇒ Ley ⇒

X Y

A los efectos de las representaciones cartográficas se imagina a la tierra atravesada por una red de meridianos y paralelos, estos tendrán una imagen (según las ecuaciones de transformación que se apliquen) que serán líneas rectas o curvas, que son las que determinan la llamada red de la carta. La representación de esta red es lo que se ha denominado trazado geométrico de la carta. Entonces, dados los vértices geodésicos, con sus coordenadas geográficas, es posible hallar sus coordenadas planas, que constituirán el esqueleto o armazón de la representación de todos los detalles del terreno. Los contenidos y su forma de representarlos: La carta topográfica y la carta temática se expresan en un lenguaje visual, lo que implica plantear una teoría de la representación gráfica. La carta topográfica, es una carta inventario , donde se vuelcan todos los datos recogidos en el terreno, sirve de memoria artificial, donde se hace figurar el relieve y todos los detalles naturales y artificiales del mismo. Es de gran necesidad en muchas ramas de la ingeniería: trazado vial, construcción de obras civiles, vías férreas, estudio de exploración minera, petrolera, navegación, etc. La carta temática es un medio gráfico con comunicación de mecanismos propios de expresión. Se refiere a temas que tiene alguna vinculación con la superficie terrestre, tienen una posición geográfica, que poda ser comprendida como un punto, una línea o un área. Pueden ser temas, o fenómenos, estables o móviles; variables, permanentes o provisorios; pueden ser objetos reales, medibles y numerables; relaciones entre objetos, ficciones, hipótesis, propiedades o proyectos. Pueden ser fenómenos pasados, presentes o futuros. En un principio se tiene una información, que podrá ser estadística o no, que es una serie de relaciones o correspondencias observadas entre un conjunto finito de datos variables, tras un trabajo previo de elaboración, existe la posibilidad de representarla sobre una carta. Por ello la cartografía, a través de la carta temática, se vincula con las más diversas disciplinas.

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Tomando como primera aproximación la forma esférica de la tierra.

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A modo de resumen, podemos expresar las distintas etapas en el proceso de confección de una carta, en el siguiente gráfico:

1. Medición: Geodesia Topografía Fotogrametría 2. Proyecto (o trazado geométrico): Cartografía Matemática 3. Contenido y forma de verterlo: Cartografía topográfica Cartografía temática

Primera idea de las Proyecciones Cartográficas: Se entiende por proyección cartográfica, a las representaciones planas de la superficie de la tierra, son transformaciones que establecen una expresión matemática mediante la cual parte o totalidad de la tierra puede ser representada en el plano. Esta ley analítica, no solo permite el trazado de la carta, sino también el estudio de las características esenciales de cada representación cartográfica. Las magnitudes del terreno que son susceptibles de ser deformadas en la representación plana de una esfera, son los ángulos, las áreas y las distancias. Es posible eliminar una de ellas, pero no conjuntamente con las otras dos. Respecto de estas inevitables deformaciones, los distintos tipos de proyecciones cartográficas, se comportan de diversas maneras, y dependen del destino de la carta la preferencia por que conserve los ángulos, las áreas o las distancias, o bien que satisfaga condiciones especiales. 5

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La superficie de la tierra se supone representada sobre una superficie desarrollable en un plano, esta es la que se denomina superficie auxiliar de la representación. Entre ésta y la tierra existirá un punto o línea de contacto (o tangencia). Al elegir un sistema de representación cartográfico se debe considerar el tamaño y la dirección del territorio a representar, ya que las deformaciones aumentan con la distancia al punto de o línea de contacto (o tangencia). CLASIFICACION DE LAS PROYECCIONES CARTOGRAFICAS La primera gran clasificación que puede hacerse de las proyecciones cartográficas, es según sean representadas directamente por el plano o sobre una superficie auxiliar, de revolución, que luego se desarrolla en el plano. Proyecciones Perspectivas (o Acimutales): Son las obtenidas directamente por la proyección sobre un plano tangente a la tierra (en el llamado punto de tangencia), ubicado en el centro de la zona a representar. Se llama punto de vista, centro de la proyección, al punto desde donde se proyectan los puntos de la tierra a representar en el plano. La propia clasificación de este tipo de proyecciones se basa en la ubicación de estos puntos. Según la ubicación del punto de vista: Gnomónica: Estereográfica: Escenográfica: Ortográfica:

El punto de vista se encuentra ubicado en el centro de la tierra. El punto de vista se encuentra ubicado sobre la tierra. El punto de vista se encuentra ubicado fuera de la tierra. El punto de vista se encuentra ubicado en el infinito.

Según la ubicación del punto de tangencia: Polar: Ecuatorial: Oblicua: la tierra.

El punto de tangencia se encuentra ubicado en alguno de los polos. El punto de tangencia se encuentra ubicado sobre el ecuador. El punto de tangencia se encuentra ubicado en un punto cualquiera de

Determinadas las posiciones de los puntos de vista y tangencia, se le asigna el nombre a la proyección perspectiva según cada caso, por ejemplo:

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El cono, el cilindro y el propio plano son desarrollables en el plano. Para que una superficie sea desarrollable, es condición necesaria y suficiente que pueda ser construida con un trozo de papel sin arrugarlo, dicho coloquialmente. Una condición necesaria, tal como se desprende del Theorema egregium de Gauss, es que la curvatura gaussiana de la superficie reglada sea idénticamente nula.

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Proyección Acimutal Estereográfica Polar

Proyección Acimutal Gnomónica Ecuatorial

Proyecciones Geométricas (o de desarrollo): Son las obtenidas de representar primeramente la superficie de la tierra sobre una superficie de revolución auxiliar, la que luego se desarrolla en el plano. La propia clasificación de estas proyecciones se hace según sea la superficie auxiliar, su posición y su contacto con la superficie de la tierra. Según la superficie auxiliar: Cónicas: Cilíndricas:

La superficie auxiliar es un cono La superficie auxiliar es un cilindro

Según el contacto entre la superficie auxiliar y la tierra: Tangentes: Secantes:

Si la superficie auxiliar es un tangente a la superficie de la tierra. Si la superficie auxiliar es un secante a la superficie de la tierra.

Según la posición de la superficie auxiliar respecto del eje polar: Normal: Trasversal: Oblicua:

Si el eje de la superficie auxiliar coincide con el eje polar. Si el eje de la superficie auxiliar es perpendicular con el eje polar. Si el eje de la superficie auxiliar esta en cualquier otra posición.

Determinada la figura auxiliar y su posición, se le asigna el nombre a la proyección geométrica según cada caso, por ejemplo:

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Proyección Cónica Normal Tangente

Proyección Cilíndrica Transversal Secante

Otro tipo de clasificaciones Según las deformaciones: 4

Proyecciones Conformes : Una proyección es conforme cuando a una figura elemental del terreno le corresponde una figura elemental semejante en la carta, es decir se conservan los ángulos. Donde sea conveniente la conservación de ángulos y direcciones, es útil la conformidad, por ejemplo en la navegación y la topografía, donde la mayor parte de las operaciones de medición son angulares. En estos casos, la exigencia cartográfica que más interesa es la conservación de los ángulos, para que los valores obtenidos de la carta puedan intervenir directamente en los cálculos. La conformidad trae consigo la alteración de las superficies y las distancias. Proyecciones Equivalentes: Una proyección es equivalente cuando las áreas de las figuras elementales del terreno y las áreas de las figuras elementales en la carta son iguales. El área medida en la carta es igual a la realidad, por su puesto no se mantiene la semejanza ni las dimensiones lineales. Proyecciones Equidistantes: Una proyección es equidistante cuando se conserva las relaciones de longitud, las medidas lineales en la carta son las verdaderas. En las proyecciones conformes y equivalentes, ambas propiedades son válidas para toda la extensión de la proyección, en cambio en las equidistantes se puede conservar esta propiedad solo en forma parcial, es decir según una dirección de preferencia elegida de antemano. Por ejemplo en un sentido radial a partir de algún centro de la carta. Proyecciones Afilácticas: Son proyecciones que se plantean de manera tal de minimizar el conjunto de las deformaciones, se trata de que la deformación de ángulos, áreas y distancias se mínima. 4

Suelen denominarse también proyecciones isogonales.

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Según la forma adoptada de la tierra: Proyecciones Topográficas: Son aquellas en las que no se ha tenido en cuenta la esfericidad de la tierra, se las conoce como plano topográfico. Son aplicables solo cuando las porciones de terreno a representar son lo suficientemente pequeños para permitir tal suposición. Proyecciones Geográficas: Son aquellas que en su construcción se considera a la tierra una esfera, adoptándose un valor constante para el radio. Proyecciones Geodésicas: Son las que adoptan al elipsoide de revolución como figura de la tierra. La elección de estas tres formas distintas de representar a la tierra, dependerá de la precisión métrica que se pretenda para la carta, a la escala de representación. Según las ecuaciones de transformación: Proyecciones cartográficas propiamente dichas: Son aquellas que responden a un único sistema de ecuaciones de transformación del tipo: x f ; y

g

;

Son o bien conformes, equidistantes o equivalentes. Proyecciones Afilácticas: Para permitir minimizar el conjunto de las deformaciones (la deformación de ángulos, áreas y distancias se mínima), se plantean dos o más sistemas de ecuaciones de transformación. RESEÑA HISTORICA SOBRE LOS PROCESOS CARTOGRAFICOS Generalidades Históricamente uno de los primeros pasos en la elaboración de mapas fue considerar una red de meridianos y paralelos terrestres o líneas de longitud y de latitud, respectivamente. No obstante, el hecho de que hasta el siglo XVIII la medida de la longitud geográfica en el mar no fuera precisa, esto no impidió el desarrollo de diferentes tipos de proyecciones. Aunque la esfericidad de la tierra se negó durante la Edad Media muchos científicos y filósofos antiguos aportaron argumentos racionales para apoyar la afirmación de que la tierra tiene, básicamente, forma de esfera. Por ello, algunos tipos de proyecciones de una esfera en un plano se conocían desde la época griega. Por ejemplo, la proyección estereográfica (principalmente utilizada en astronomía), la p...