Los SIG tienen una vertiente gráfica, de presentación de las diferentes capas de información disponibles, incluyenda fotografías. Estas a veces son ortofotos, fotografías especialmente "retocadas" para que su imagen bidimensional refleje fielmente las posiciones reales de las características del terreno.
Pero los SIG tiene otra vertiente: posicionar geográficamente de forma precisa la información mostrada. Cuando se trata de determinar la posición de un punto en el espacio debemos usar un sistema de referencia, con su origen, sus ejes, y las coordenadas y unidades a emplear para definir con 3 números ese punto. Pero cuando hablamos de puntos sobre la superficie terrestre, debemos tratar con la señora Geodesia.
Una antepasada de la actual Geodesia ya determinó que la superficie terrestre era casi esférica, pero no del todo por culpa de estar más abombada en el ecuador, por la dichosa rotación terrestre. Intentando ajustar lo más posible la rugosa superficie a un cuerpo imaginario sencillo, se empleó como tal un elipsoide oblato, una superficie generada al girar una elipse alrededor de su eje menor.
Una vez que se tiene un elipsoide de referencia, cada punto del mismo se determina por dos coordenadas angulares, latitud y longitud, que fijan el aspecto "horizontal" de la posición de un punto sobre la superficie terrestre. En la perpendicular a la superficie del elipsoide de referencia se mide la distancia desde el mismo hasta el punto del terreno sobre (o bajo) el elipsoide y esa es la altura elipsoidal, el aspecto "vertical". Así con 3 números, se determina cada punto de la superficie terrestre.
Esta es una descripción puramente geométrica, buena para posicionar puntos. Tiene su interés, pero ... Siempre parece haber más peros que peras. Para saber qué se va a hacer cuesta arriba, o por dónde correrá el agua cuesta abajo, hay que mirar la gravedad de la situación, digo la fuerza de la gravedad. Esta puede representarse en cada punto por una flecha hacia abajo en el sentido de la plomada. Esa flecha imaginaria es perpendicular a una superficie (imaginaria) de potencial gravitatorio efectivo constante. Dos puntos del terreno sobre una misma superficie equipotencial pueden unirse mediante vasos comunicantes de modo que el líquido reposa sobre tal superficie imaginaria. A la superficie equipotencial que ocupa el nivel medio del mar se le denomina Geoide. El Geoide tiene pues un origen físico, y está afectado por la distribución de masas tanto a escalas globales como en particular a escalas locales. Cuando se da la altura de un punto de la superficie terrestre respecto al Geoide, medida según la línea de la plomada, se habla de altura ortométrica, o de elevación.
En muchos SIG interesa sólo la posición "horizontal", y se dan dos coordenadas, latitud y longitud. Para interpretar tales coordenadas debe aclararse qué elipsoide de referencia se usa, dónde se pone su origen, y cómo se orientan sus ejes. Todas estas características (y algunos otros detalles más) definen lo que se llama un datum geodésico.
¿Qué datum geodésico emplea Google Earth? El WGS84, que es el usado para indicar las posiciones con el sistema GPS. ¿Cual es el elipsoide de referencia usado por WGS84? Pues el elipsoide definido como parte de la especificación del GRS80 con sus 6.378.137m de semieje mayor y sus 6.356.752,3141m de semieje menor ¿Y dónde se coloca el centro del elipsoide? En el centro de masas de la Tierra (con sus líquidos y gases incluidos). ¿Y cómo se orientan sus ejes? Pues con cuidado :-), de modo que justo a las 24h del 31 de diciembre de 1983 el ecuador y el primer meridiano (el usado como origen para la longitud) del elipsoide coincidan con el ecuador y primer meridiano del Bureau Internationale de l´Heure. Oh la la. La orientación final de un sistema de referencia terrestre se debe hacer respecto a un sistema de referencia celeste. Pero dejemos eso para otro día.
Podemos imaginar una foto del elipsoide y sus ejes aquel fin de año de 1983, junto a los distintos continentes, pero al cabo de los años ¿seguirán igual las cosas? Aquí entra en juego un aspecto de la superficie terrestre no tenido en cuenta hasta ahora. Resulta que el terreno se mueve, sobre todo por la deriva de las placas tectónicas. Unas se acercan entre sí y chocan, otras se van alejando. Como el elipsoide y sus ejes son algo fijo, ¿de que forma seguir vinculandolo a la superficie? Se adopta el criterio de medir la deriva de todas las placas y formar un promedio. Ese promedio global es al que se "ata" la orientación de los ejes del elipsoide.
Así WGS84 es realmente un datum global, útil para relacionar puntos de cualquier parte del mundo. Pero precisamente esto es una pega para aplicaciones que se refieren a cierta parte de una misma placa, pues sus coordenadas varían a lo largo del tiempo con la deriva tectónica, aunque no cambien en términos relativos.
Para estos casos es preferible definir un datum geodésico local. Para Europa se ha decido usar el ETRS89. En esencia ETRS89 es un datum que coincidió exactamente con WGS84 en la fecha 1989,0. Usa el mismo elipsoide con el mismo origen pero la orientación se mantiene "atada" a la placa euroasiática sobre la que está Europa, y en concreto la Península Ibérica y Baleares. A partir del 1 de enero de 1989 ETRS89 se va separando de WGS84 tanto como la deriva de la placa euroasiática se salga del promedio global, pero las coordenadas de los puntos en Europa no cambian en ETRS89. Parece que hoy en día la separación entre ambos sistemas de referencia no sobrepasa los 50cm.
Por todo ello, y mucho más, en España se ha adoptado oficialmente mediante Real Decreto 1071/2007, de 27 de julio
ETRS89 (European Terrestrial Reference System 1989) como sistema de referencia geodésico oficial en España para la referenciación geográfica y cartográfica en el ámbito de la Península Ibérica y las Islas Baleares. En el caso de las Islas Canarias, se adopta el sistema REGCAN95. Ambos sistemas tienen asociado el elipsoide GRS80 y están materializados por el marco que define la Red Geodésica Nacional por Técnicas Espaciales, REGENTE, y sus densificaciones
Para Canarias, que esta sobre la placa africana, se emplea otro sistema de referencia específico. ¿Y para Ceuta y Melilla?
Además el Real Decreto indica que
Toda la cartografía y bases de datos de información geográfica y cartográfica producida o actualizada por las Administraciones Públicas deberá compilarse y publicarse conforme a lo que se dispone en este real decreto a partir del 1 de enero de 2015. Hasta entonces, la información geográfica y cartográfica oficial podrá compilarse y publicarse en cualquiera de los dos sistemas, ED50 o ETRS89, conforme a las necesidades de cada Administración Pública, siempre que las producciones en ED50 contengan la referencia a ETRS89.
Aquí vemos la referencia al sistema empleado anteriormente, ED50 (European Datum 1950), que usa el elipsoide internacional de 1924 (o de Hayford de 1909, vivan los años), y tiene un caracter local, de ámbito europeo. Las diferencias entre los elipsoides usados y entre el origen y orientación en cada caso llevan a que en España las coordenadas de un mismo punto en ambos sistemas difieran en unos pocos segundos de arco en longitud y latitud.
Si se busca un mismo punto de referencia, por ejemplo en la Puerta del Sol de Madrid, con Google Earth y su WGS89 por un lado
y con el visor Sigpac y su ED50 por otro
las coordenadas de latitud y longitud difieren un poco. La diferencia salta mejor a la vista si por ejemplo en Google Earth se busca el punto que tiene por coordenadas WGS84 las que tiene el de referencia en SigPac, en el datum ED50. En la imagen se ha determinado que la distancia entre ambos puntos es de unos 170m. y hay diferencia tanto en el sentido norte-sur como en el este-oeste.
Aunque hemos visto coordenadas angulares expresando latitud y longitud, en la imagen del SigPac pueden verse tambien unas coordenadas UTM X e Y y una referencia al huso 30
Y es que una cosa son las coordenadas sobre un elipsoide, y otra plasmar una superficie elipsoidal, con curvatura, sobre una superficie plana como la de los planos o mapas, o una pantalla de ordenador. Para el paso de una superficie a la otra se usan las proyecciones, y las hay de todos los tipos. Una de las usadas es la transversa de Mercator. En lo que se denomina UTM, se define un sistema de coordenadas en el plano para plasmar gran parte del elipsoide terrestre, dividiendo el mundo en 60 husos que van en latitud de sur a norte y comprenden una estrecha franja en longitud de 6º; además se define una proyección transversa de Mercator con parámetros específicos, y unas convenciones sobre los origenes de las X e Y. Todo para conseguir asignar a los puntos del elipsoide unos valores de coordenadas cartesianas planas (X,Y) que permitan emplear el teorema de pitágoras para el cálculo de distancias entre puntos del mapa sabiendo la (X,Y) de cada punto. Esto es mucho más fácil que calcular esa distancia a base de la longitud y latitud de los puntos.
Y ahora unos enlaces a recursos interesantes, en inglés. Si hay que elegir sólo uno, sería la Guía a los sistemas de coordenadas en Gran Bretaña, una de las exposiciones más claras y amigables.
Los diferentes organismos del gobierno estadounidense son un rico filón informativo, por ejemplo el glosario geodésico de la NOAA (y resto del sitio web), una referencia al WGS84 del propio DoD, la Geodesia para el gran público, Artículos básicos sobre geodesia de la NGIA de USA, y resto del sitio web. O el tocho Map Projections A Working Manual.
Por el lado europeo tenemos WGS 84 Implementation Manual o un sitio particular sobre proyeciones y sistemas de coordenadas. Y en castellano podemos visitar el Instituto Geográfico de España, o esta interesante web.
